巧用实验 彰显素养

摘 要：“实验”，初中化学永恒的议题！初中化学实验教学是非常重要的，若能巧用实验不仅能培养学生探索的能力，又能引导学生积极地实践和探索，激发学生对化学学习的兴趣，进行深度学习，同时还能彰显学生的化学核心素养。

关键词：巧用实验;核心素养;深度学习;模型建构

初中化学的核心素养主要指以培养学生完美人格和终身学习能力为宗旨，指导学生从更高的视野和境界上自我发展。受考试导向的影响，有些老师只关注学生的分数而忽视了他们的能力发展，所以很多学生拥有丰富的理论知识却缺乏实践能力，慢慢成为“理论的巨人、行动的侏儒”。化学实验是培养学生化学素养的重要途径和第一平台，结合自己多年的教学经验，我认为可以运用实验来提高学生的化学核心素养。

一、 巧用实验有助于学生获取科学知识

化学是一门以实验为基础的自然学科，化学的感性认识主要靠实验提供，重视化学实验是素质教育的重要标志;它侧重于研究物质的组成、结构和性能的关系，以及物质转化的规律和制造方法。在义务教育阶段，实验在化学学习中占有重要的地位;它注重的是學生的实践活动和培养学生的创新精神，强调以学生为中心，使学生学会质疑、乐于探索、互助合作、努力求知、体验科学研究的过程及感受成功的喜悦。巧用实验不仅是建构化学基础知识与学习基本技能的需要，也是认识和研究物质组成及变化过程与方法的需要，同样也是提高科学素养的需要。

如设计“水的组成”时，我以水的组成发现史为主线来设计：

1. 在很长一段时间内，水曾经被认为是一种元素。如我国古代“阴阳五行说”和古希腊“四元素说”。

2. 直到18世纪末，才最终揭开水的真相。表演当年普里斯特利“空瓶生水”的魔术（点燃干燥的氢气与空气混合气）激发学生兴趣，提问：水雾从哪来？这个实验能揭示水的组成吗？为什么普里斯特利与卡文迪许都多次成功进行了该实验，却与揭开水的组成真相擦肩而过呢？引导学生观看视频资料，通过创设真实历史情景产生驱动性问题。

3. 拉瓦锡也完成了这个实验，同样无法说服当时的人们，那他要怎样才能成功说服大家呢？一扇门拉不开又要进入房间，该怎么办？——推开它！引导学生逆向思考，化合生成水不行，那就分解水。借助视频帮助学生认识当时的实验条件所限，拉瓦锡让水蒸气通过烧红的枪管促使水分解，效率低。1900年伏打电池诞生了，现在我们站在巨人的肩膀上，在现代科技力量的支持下可以通过电解让水分解产生氢气和氧气。

4. 现场演示“电解水”实验，引导观察、分析、讨论。通过实验得出电解水生成氢气与氧气的结论，进而得出水是由氢、氧两种元素组成的正确结论。

5. 历史的车轮滚滚前行，1803年道尔顿提出原子学说、1811年阿伏加德罗提出分子学说，人们对物质的认识从宏观进入微观、从定性走向定量;盖·吕萨克通过实验精确测定，同温同压下：2体积的氢气与1体积的氧气恰好完全反应生成2体积的水蒸气，结合资料（同温同压下，气体的体积比等于分子的个数比）引导学生借助磁力贴推断出水分子构成。学生分组活动，学生代表上台展示，用磁力贴来模拟这个反应微观过程。为什么水分子不是这样的（教师故意摆错），引发学生积极思考，根据信息做出判断，发展学生宏微辨析能力。为后续学习化学式打下伏笔，体验物质的组成和构成是通过大量实验得出的，并不是随意臆造的，养成严谨求实的科学态度。

以历史为主线，通过一系列的实验设计，把“知识内容”转化成“学习任务”，能够制造认知冲突，挑战学生认知角度，吸引学生主动思考深度学习，并丰富学生认识思路，形成认识方法。在教学中引导学生建立“宏—微—符”认知观点，通过探究实验了解水、氢气、氧气的相互转化关系，同时还从物质的微观层面理解了水分子的结构，形成“结构决定性质、性质决定应用”的观念。通过观察氢气燃烧及电解水两个实验，学会收集各种证据，对物质的性质及变化提出可能的假设、分析推理，认识化学现象与模型之间的联系，依据氢气在氧气中燃烧生成水而水电解又生成氢气与氧气，建立分析物质的组成，既可以通过“合”的方式又可以通过“分”的方式，建立研究物质组成的一般思路，学生初步建立“证据推理与模型认知”的素养。

二、 巧用实验能培养学生探究能力

人类对物质本质的理解是通过观察、感知或通过验证获得的。故此，对物质性质的研究应尽可能地符合科学研究的方法，并将探究的问题设计成几个小问题层层推进，减小难度，方便学生利用现有的知识获取答案。只有这样，才能激发学生学习的热情，并将学生的学习主观能动性效益最大化;学生积极地获得化学知识、理解和解决化学问题，全面提升学生的化学核心素养。

在化学实验过程中培养学生的合作学习能力，教师要对学生进行适当的启发与引导，要善于鼓励学生应用已经掌握的知识去探究问题。例如在讲解氢气燃烧时，我先点燃装着氢气与氧气混合气体的“空瓶子”，接着引导学生观察现象。提出问题1. 你们观察到什么现象？学生很快回答：听到尖锐的爆鸣声，还看到瓶壁上有水雾产生。继续提问2. 为什么会有尖锐的爆鸣声？水雾从哪来？真是无中生有吗？马上用“擦肩而过的真相”视频帮助学生解惑，原来空瓶内有玄机，瓶子中预先装入氢气与氧气的混合气体，点燃时气体爆炸并生成水。展示（资料在线：氢气的性质），提出问题3. 现在老师要重演历史，完成氢气燃烧实验，我们能马上点燃导管口的氢气吗？要求学生根据观察的现象，结合资料在线分析、讨论并做出解释，并且要求学生写出反应的表达式。跟进提问4. 在刚才老师的实验中能证明氢气的密度小于空气吗？最后总结性提问5. 事实上，当年普里斯特利和卡文迪许完成这个实验就能揭示水不是一种元素，为什么可以这么认为？你能说出推断的依据吗？这一系列的问题，调动学生的学习积极性，激发他们的学习热情;又帮助学生回忆已学过的氧气与二氧化碳气体相关知识，创造平台让他们能展示自己的智慧;同时还引导学生对化学反应的定性理解并培养他们的合作学习能力，初步帮助学生建立“宏—微—符”的认知观点。

再如在讲解“电解水”相关知识中，先分析当年拉瓦锡艰难的完成“水的分解”实验是因为受科技条件所限（水有很高的热稳定性，即使加热到1726.85℃，也只能分解0.588%），现在我们站在巨人的肩膀上，依靠发达的科技力量支持只需给水通直流电就可以让水分解了。在演示完“电解水”实验后設计提问1. 在刚才的实验中我们看到了什么？正负电极上产生的气体性质一样吗？它们分别是什么气体？你判断的依据是什么？学生依据已有的知识储备，很容易就能回答，并且还有人能直接回答出正负两极气体体积比约为2∶1。然后打铁趁热，追问2. 这个反应能揭示水的组成吗？请你解释。学生联系氢气燃烧实验很容易就可以根据“化学反应前后元素种类不变”对此做出合理解释，建立变化思想和平衡观念。跟进提问3. 刚才我们完成的两个实验都能揭示水是由氢、氧两种元素组成的，采用的研究方法是一样的吗？引导学生思考、分析、讨论并总结得出研究物质组成可以采用“合”与“分”两种基本思维方式。这样讲解依据学生已有的知识基础，降低学习难度，符合学生学习规律，帮助学生建立证据推理和模型认知的思维方法。

三、 巧用实验能培养学生的科学精神和社会责任感

培养科学精神与社会责任感是学生发展核心素养的重要组成部分，初中的实验教学应该学会承担此重任。在实验教学中一要教师演示实验操作标准化、规范操作;必须认真遵守操作过程，包括仪器的放置、实验现象的观察和记录等。学生动手实验的时候就是对教师演示实验过程的模仿，规范化的实验操作能培养学生严谨求学的科学态度、帮助学生树立崇尚科学的意识。二要通过实验，引导学生关注与化学有关的社会热点问题，认识环境保护和资源合理开发的重要意义，帮助学生树立可持续发展意识和绿色化学理念。

在学习氢气燃烧实验时，讲解氢气燃烧释放大量的热并且只生成水无污染，是一种理想的绿色能源;同时又提醒学生要注意使用氢气前必须进行验纯实验，防止使用不纯的氢气引起爆炸进行生命安全教育。在本节教学中我还小结性提问：有人说水可以开发成新能源，而且可以循环使用。请从水组成的角度来解释？引导学生关注到化学变化中的物质转化和能量转化，学会关注与化学有关的社会热点问题，认识环境保护和资源合理开发的重要性，初步建立可持续发展意识和绿色化学观念;赞赏化学对社会发展的重大贡献，明白化学学习的意义所在，从更高的视野上帮助学生深刻理解化学、技术和环境之间的相互关系，把情感态度价值观内化为学生的品格，转化为学生的精神世界，从而与学科知识、学科活动融为一体，勇担责任，积极参与有关化学问题的社会决策。

在讲解完氢气燃烧与电解水实验后，我提问：通过追寻历史，你认为水是一种元素这种错误观点固守了二千多年的历史原因是什么？学生思考、讨论、分析问题时必然要考虑既有科技落后原因，更有思想被前人所禁锢的原因;应该说迷信权威的影响更多。在教学中培养学生不迷信权威、独立思考、敢于质疑和批判的创新精神。

总之，学生化学核心素养提高并不只是依靠课堂上做的有限的一些实验，而是需要一个长期的培养过程。通过化学实验将终身学习的教学和教育理念的种子埋在学生心中，促进了学生的创新能力和综合素质的发展。因此，我们需要改变以往的应试教育的观念，加强学生实验能力的发展，不断探索和努力，最终实现“教是为了不教”全面提高学生的化学核心素养。

参考文献：

[1]刘佳丽.初中化学探究性实验的设计与应用研究[D].南京：南京师范大学，2018.

[2]赵林强.初中化学实验课的改进及创新教学[J].教书育人，2018（34）.

[3]刘月霞，郭华.深度学习：走向核心素养[M].北京：教育科学出版社，2019（5）.

作者简介：余品秀，福建省南平市，福建省南平第一中学。

文章是福建省南平市基础教育课程教学研究课题“初中化学实验改进的案例研究”阶段性研究成果。