基于学科核心素养的真实探究课堂构建

朱征+刘江田

摘要：以“一瓶抗酸药引发的探究”一课为例，阐述了如何基于核心素养培养，从目标定位、资源整合、情境创设、活动设计、有效评价等环节，设计、构建真实的探究课堂。

关键词：核心素养；探究课堂；设计

文章编号：1008-0546（2017）12-0006-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.12.002

一、目标定位。基于教学评一致性理论

1.试题反思

2007年江苏省学业水平测试曾经考查了这样一题：

某學校化学科研小组从文献资料上获得如下信息：NaHCO₃在潮湿的空气中会缓慢分解成Na₂CO₃、H₂O和CO₂。为了验证这一信息，该科研小组将一瓶在潮湿空气中久置的NaHCO₃样品混合均匀后，进行如下实验：

（1）在一个质量为a g的蒸发皿中加入一些样品，称得总质量为6 g。用酒精灯对其充分加热，冷却后称得其总质量为c g。残留在蒸发皿中的固体是（填化学式）________。

（2）另称取相同质量的样品放入锥形瓶中，实验装置如下图所示。为了保证实验成功，所选用针筒的最大刻度值应大于或等于______（mL）。（设实验在标准状况下进行）

（3）打开活塞逐滴加入稀硫酸，至没有气泡产生为止。针筒中收集到的气体折算成标准状况下的体积为V mL（滴入稀硫酸的体积及针筒活塞与内壁的摩擦力忽略不计）。该科研小组设称取的每份样品中Na₂CO₃、NaHCO₃的物质的量分别为x、y，且没有利用化学方程式进行计算，就列出了如下算式：x+y=VmL/（22400mL·tool^-1），他们依据的原理是__________。根据相似原理，请完成下列算式：2x+y=________。由上述两算式，该科研小组通过计算，得出了样品中的Na₂CO₃、NaHCO₃的质量分数。

该题很好地考查了学生根据碳酸氢钠与碳酸钠的性质以及守恒思想和极限思想进行定量实验探究和计算的能力。让笔者思考的是，学生会做题，但能不能设计出这样的实验来探究真实的问题呢？测定这样的混合物组成时，学生还能设计出别的实验吗？作为教师，能不能利用该题设计出一堂真实的科学探究课，将学生从“纸上谈兵”转到“实战训练”呢？能不能在科学探究的课堂中促进学生核心素养的发展呢？

2.课标分析

《普通高中化学课程标准》关于科学探究的内容标准中要求：“理解科学探究的一般过程，学习运用以实验为基础的实证研究方法。初步认识实验条件控制、数据的定量处理等科学方法在化学科学研究中的应用。认识化学计量的基本单位——摩尔，能运用于相关的简单计算，体会定量研究的方法对研究和学习化学的重要作用。”

在教学建议中强调：“充分调动学生主动参与探究学习的积极性，引导学生通过实验、观察、调查、资料收集、阅读、讨论、辩论等多种方式，在提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等活动中，增进对科学探究的理解，发展科学探究能力。”

培养学生的科学素养是化学新课程改革的核心目标之一，而科学探究能力培养在本次新课程改革中的重要地位已是不争的事实，培养学生的科学探究能力是培养学生核心素养的一个重要突破口。

3.学情分析

笔者这节课施教的对象是高一下学期的学生，经过近两年的化学学习，学生对碳酸钠和碳酸氢钠这两种重要的化合物的性质、转化、检验、鉴别等知识点比较熟悉。

对于物质的检验、混合物成分的鉴别与含量的测定等实验比较熟悉，但是这些知识点的学习和应用大多是在纸笔练习、测试中，遇到真实问题时，分析问题、设计与评价实验的能力相对较弱。

学生平时动手操作的实验大多数是定性检验或鉴别，而定量分析、测定并计算的实验相对较少。如何设计定量实验、获取哪些关键数据、如何处理数据、如何提高实验的准确性、精确性以及实验误差的分析能力有待训练和提高。

基于以上的对试题、课标和学情的分析以及教学评一致性的思考，笔者从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度设计了本节课的教学目标：

（1）通过梳理、比较，巩固碳酸钠和碳酸氢钠的性质异同，培养学生知识类比、迁移、应用的能力。

（2）通过设计方案并定性验证久置的碳酸氢钠是否发生分解、定量测定其中碳酸钠与碳酸氢钠的质量分数，巩固物质鉴别、检验、化学计算、表征和相关实验操作技能，体验科学探究的方法，提升实验设计、评价和探究能力。

（3）在运用所学化学知识解释、解决实际问题的过程中，体会化学的价值和学以致用的乐趣；通过小组合作的探究形式，增强合作意识，锻炼组内、组间的交流评价能力，感受团队合作的重要性，在交流中，培养倾听的习惯和尊重的态度。

二、情境创设，学科问题融入生活实际

化学是一门与生产生活实际紧密关联的学科，对于高中学生学习化学，从能力与素养上的终端评价目标来看，要能理解化学学科、形成信息素养、学会实验探究、解决化学问题。具体要求“能将与化学相关的实际问题分解，综合运用相关知识和科学方法，解决生产、生活实际和科学研究中的简单化学问题；”“能设计解决简单化学问题的实验探究方案，能运用观察、实验、阅读资料等多种手段收集证据，能基于证据推理形成探究结论，并运用多种方式准确地表达探究结果。”而关于本节课涉及到的主要研究对象，在2016年《江苏省普通高中学业水平测试（必修）说明》中明确指出：“了解钠等金属及其重要化合物在生产、生活中的应用实例，通过对钠等金属及其重要化合物性质的实验探究，增强学习化学的兴趣，发展科学探究能力；”“比较碳酸钠、碳酸氢钠的溶解性、热稳定性、与酸的反应；”“学会鉴别碳酸钠和碳酸氢钠的方法”等。endprint

碳酸钠、碳酸氢钠是高中学生熟悉的两种重要物质，在日常生活中也很普遍。笔者从一种抗酸药——碳酸氢钠片的外包装说明文字中找到了一些灵感。对于其中有一些信息，学生可以理解并解释，可是关于其必须保存在干燥处，学生没法根据已有知识来解释。从教学评的一致性考虑，可以结合前述考题所考查的核心素养和学科能力，创设真实的情境，展开科学探究。在探究中鞏固对碳酸钠、碳酸氢钠两种主要物质性质及转化的认知，同时在相关定性、定量的探究中巩固物质鉴别、检验的知识以及化学计算和化学表征的技能，提升实验设计与评价能力，增强合作意识。

三、活动设计。核心素养融于真实探究

如何借助问题与情境的创设，构建自主有序、真实有效的教学活动，促进学生知识、技能、方法等认知发展，从而有助于学生核心素养的形成，笔者分别从情境素材线、学生活动线、知识逻辑线、认知发展线等四条主线架构了整节课的教学环节，并在不同的环节中有意识地渗透核心素养的培养。

教学片断：在设计实验测定久置碳酸氢钠样品中碳酸氢钠、碳酸钠含量的环节。学生经过小组讨论，分组汇报了以下一些方案。

方案一：称取一定质量的碳酸氢钠与碳酸钠的混合物样品m₁，充分加热至恒重并称取质量m₂。根据碳酸氢钠受热分解的原理可知，加热前后的固体质量差（m₁-m₂）是反应生成的二氧化碳和水的质量之和，可以由此计算出样品中碳酸氢钠的质量。计算思路：

当笔者问大家以上三个方案，哪一个比较好？理由是什么？同学们相互评价，思维活跃，以下是学生发言节选：

学生1：我认为方案一比较简单，数据计算也比较方便。

学生2：方案一其实并不简单，需要加热且时间较长，实验过程中要不断“加热——冷却——称重”，直至恒重，比较费时。

学生3：方案二，气体体积不准确，涉及到实际温度与标准状况的换算，而且如果用注射器收集生成的气体，注射器活塞的阻力也会影响实验准确性。

学生4：我觉得方案三好，简便快速。

在这一教学环节中，学生们思维发散，依托碳酸氢钠、碳酸钠的性质，回忆搜索了相关的实验方案和计算思路，经过交流汇总，把常用的热重法、气化法（体积、质量）都想到了，是一个理论思辨，逻辑推理的过程。而在方案交流、互评质疑中，氛围民主开放，学生们在倾听、质疑中，强化了化学实验观，经历了“理论——实践——理论”的思维构建，培养了科学探究的创新实践精神。

回顾整节课，笔者以一瓶抗酸药碳酸氢钠片的保存方法作为一个认知冲突引出本节课，又以“如何设计实验验证久置的碳酸氢钠片已经发生分解？”“如何设计实验测定久置碳酸氢钠样品中碳酸氢钠、碳酸钠的含量？”两个问题贯穿整节课。在整个科学探究教学中教师不是把单一结论传授给学生，而是结合知识产生的情境引领学生一起理解科学知识。笔者作为教师发挥的作用就是呈现、引导、启发、巡查、指导、评价。而学生围绕教师提出的问题，提出假设、收集和整理证据、运用逻辑思维和批判思维，做出推理与解释，所有活动都是和深层次的脑力思维活动紧密结合的，学生的活动充分体现了自主性、合作性、探究性、科学性。在这节联系生活实际的真实探究中，有意识地培养了学生的化学知识再现与辨认能力、图文信息获取和加工能力、用化学视角分析解决问题的能力、化学思维能力以及实验探究能力等学科核心素养，效果较好。endprint