精心创设系列实验，促进学生认识发展

叶信曦

摘要：为了促进学生化学核心素养的发展，需精选教学素材并在课堂教学中组织学生一起自主高效的学习。以人教版必修2“化学反应的物质与能量转化”的教学为例，通过创设系列实验为教学载体，以问题链的方式，激发和鼓励学生积极思考，促进学生认识发展，从而提高学生的思维层次和化学素养。

关键词：核心素养；物质与能量转化；系列实验；问题链；认识发展

文章编号：1008-0546（2021）10-0087-04中图分类号：G632.41文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.10.021

圍绕学科核心素养重建课堂教学，是当前各学科教改发展的重点。学界普遍认同，学科核心素养的发展需要精选学科知识并置于真实的学习情境中，通过学生的自主学习活动（兼具实践性和思维性），在持续建构和螺旋上升中形成和发展[1]。

化学学科核心素养包括“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学精神与社会责任”5个维度。化学是一门以实验为基础的科学，通过对化学学科核心素养五个维度的思考，不难看出，实验素材的选择和使用至关重要。

本着以上原则，笔者以“化学反应的物质与能量转化”的教学为例，设计发展学生核心素养的教学案例。教学中以系列实验为教学载体，以问题链的方式，激发和鼓励学生积极思考，促进学生认识发展，从而提高学生的思维层次和化学素养。

一、学情、教学内容与目标分析

本节课使用人民教育出版社出版的高中化学必修2教材，面向高中一年级下学期的学生，学习内容为第二章（2007版）[2]或第六章（2019版）[3]《化学反应与能量》的第一课时“化学反应的物质与能量转化”。学生已在初中化学初步感受过化学反应中的能量变化（燃烧），在高一上学期必修1的学习中，对化学反应中的物质变化有较好的掌握。

在“聚焦化学核心素养，打造自主高效课堂”的教学取向下，为了促进学生在已有认识基础上的认识发展，教学中充分外显学生现有认识水平的同时，应该在学生最近发展区提供合适的平台，很好地完善学生对化学反应的认识角度（物质及能量转化），发展学生对化学反应的认识深度（定性定量、宏观微观、变化守恒），增强学生的认识能力（描述说明、分析解释、预测证明、设计调控），帮助学生形成分析化学反应的认识模型并加以应用迁移。具体教学目标如下：

1.完善学生对化学反应的认识角度（物质转化及能量转化）；

2.发展学生对化学反应的认识深度（定性定量、宏观微观、变化守恒）；

3.增强学生认识能力（描述说明、分析解释、预测证明、设计调控）；

4.帮助学生形成分析化学反应的认识模型（见图1）并加以应用迁移。

然而，传统的教学一般采用的教学环节大致如下：化学反应中伴随着能量变化→实验感受化学反应中的能量变化→化学反应中的能量变化与反应物、生成物的能量之间的关系→化学反应中能量变化的微观解释[4]。

具体来说，本节课教材实验的教学价值仅仅体现在宏观层次定性定量感受化学反应中的能量变化，学生只能粗浅地认识到化学反应伴随着能量变化，无法很好地完整地系统地完成应有的教学目标。因此，本人依据目标导向的原则，在实验设计中紧扣教学目标，结合学生认识发展线索设计了系列实验素材，并针对性地设置了阶梯型问题，具体见图2。

二、教学内容及过程

见表1。

三、创新要点

1.系列实验素材逐层递进，高效促进学生认识发展

课堂的核心是目标，因此在精心设定教学目标后，紧扣教学目标，结合学生认识发展线索设计了环环相扣的系列实验素材，充分考虑实验素材的教学价值。

2.深度挖掘实验素材的教学功能，结合合适多样的教学策略

为了充分发挥实验素材的教学价值，有针对性地设置了逐层递进的阶梯型实验问题，利用追问、制造认知冲突等教学策略，促进学生充分地预测、分析、讨论、实施、反思、总结实验，让学生在教学设计下充分发挥创造、互动讨论，启发、推动其不断自主积极地思考交流、发现问题、解决问题。使得实验更好地实现教学价值，很好地聚焦了化学核心素养、打造了自主高效课堂。

3.合理改进教材实验，精心设计新实验

具体实验设计上，不拘泥于课本中的实验，进行了合理的删除、改进、增加。

删除了教材中Al或Mg与盐酸反应、盐酸与NaOH溶液反应的实验，因为学生不易从旧化学键断裂的微观角度分析此反应的能量转化原因。

增加了观察装有2mol/L盐酸的试剂瓶、H2O2的催化分解实验、预测观察Cu与浓HNO3反应快慢变化情况、分析“利用铝热反应的实验焊接钢轨”的实验情境等丰富的实验素材，能很好地分层递进地促进教学目标的达成。

改进了Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl晶体混合的实验：减少了实验观察及操作的指引（闻气味、摸烧杯外壁），给学生提供了自主发展充分思考交流的空间和舞台；同时增加了温度计供学生自主选用，学生自动要求打开通风设备后引导学生自主思考交流如何处理尾气、改进实验等。

4.实验“以小见大”，促进学生充分利用实验

设计实验时选取了简单易行的实验，充分挖掘了实验背后的教学功能，充分体现实验是化学研究的基础和重要手段，让学生充分体会到“小”实验也有“大”用途，使得实验对学生有深层次的认知吸引力。

5.减少“按方抓药”，推进学生自主实验

适当减少了实验观察及操作的指引，学生不仅仅是“按方抓药”，提高了学生实验的自主性，增强了学生实验的开放性，提供了学生充分思考交流的素材和平台，增强了实验对学生的吸引力，提升了学生对实验价值的认识，促进了学生自主利用实验满足认知需求。

四、教学反思

教学实践中，本节课的教学效果非常优秀，受到教研员、本校及外校听课教师和授课班级学生的好评。学生的课堂表现及课后访谈、教师同行间的评课交流充分说明：紧扣教学目标、结合学生认识发展线索设计的环环相扣系列实验素材，结合针对性设置的逐层递进的阶梯型实验问题，充分外显学生现有认识水平的同时，在学生最近发展区提供了合适的学生活动平台，很好地完善了学生对化学反应的认识角度（物质及能量转化），发展了学生对化学反应的认识深度（定性定量、宏觀微观、变化守恒），增强了学生的认识能力（描述说明、分析解释、预测证明、设计调控），帮助学生形成分析化学反应的认识模型并加以应用迁移。

其中，学生在课后访谈中提到：老师风趣幽默、教学设计引入入胜，希望再上老师的课；实验中，闻到了氨气的味道，印象深刻；学会了多角度多层次认识化学反应中的物质、物质转化及能量转化，建立了认识化学反应的思维体系；重新认识了铜和浓硝酸的反应，学会了从物质及能量转化这2个角度来预测分析这个反应；与自学的区别在于学习得更有条理，把物质转化与能量转化在各层次联系在了一起，自己只是比较关注能量的计算。

实践充分说明，精选教学素材并在课堂教学中组织班级学生一起自主高效的学习，可以充分发展学生核心素养。

参考文献

[1]杨玉琴，倪娟.学科核心素养视域下的教学目标：科学研制与准确表达[J].化学教学，2019（3）：3-7

[2]宋心琦.普通高中课程标准实验教科书化学（必修2）第3版[M].北京：人民教育出版社，2007：30-38

[3]王晶，郑长龙.普通高中教科书化学（必修第二册）第1版[M].北京：人民教育出版社，2019：31-35

[4]于少华，王磊，支瑶，等.发展学生认识角度和深度的化学教学转变——以“化学反应原理”模块为例[J].化学教育，2012（3）：14-18