基于“素养为本”的初中化学实验教学尝试和反思

任娟　朱清勇

摘要：中国学生发展核心素养是以培养全面发展的人为核心，综合表现为人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新等六大素养。化学教学中作者做了基于素养为本的教学尝试，通过小组合作实验探究制取二氧化碳，促进学生形成适合终身发展的核心素养。

关键词：素养为本；核心素养；实验探究；小组合作

文章编号：1008-0546（2017）03-0085-03 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.03.030

一、“素养为本”是初中化学教学的必然追求

《中国学生发展核心素养》总体框架（2016.9）指出“学生发展核心素养，主要指学生应具备的，能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。研究学生发展核心素养是落实立德树人根本任务的一项重要举措，也是适应世界教育改革发展趋势、提升我国教育国际竞争力的迫切需要。”重视开展“素养为本”的化学教学，开展以小组合作化学实验为主的多种活动，激发学生学习化学的兴趣，促进学生学习方式的转变，培养他们的创新精神和实践能力。在化学教学中发展学生的核心素养，就是为学生植入终身发展的良性基因。

二、“素养为本”之化学核心素养

“中国学生发展核心素养，以科学性、时代性和民族性为基本原则，以培养全面发展的人为核心。综合表现为人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新六大素养”。（如图1）义务教育化学课程以提高学生的科学素养为主旨，因此化学学科核心素养至少包括三个层次：科学精神和人文底蕴；化学基本观念的形成；学会学习和实践创新。

三、“素养为本”在化学实验教学中的尝试和反思

我曾参与了一节县市级“学的课堂”研讨课，课堂设计要求体现打造“学的课堂”精髓：（1）激趣：趣引——趣讲——留趣；（2）会学： 合作——自主——展示；（3）乐学：乐探——乐验——乐思，施教内容是一节“二氧化碳制取的研究”化学新授课。施教老师是工作有10年以上教学经验的熟手型女骨干教师。课堂实验教学充分展示了细腻、亲和力强的教学风格，在此与各位分享实验教学片断。

1. “二氧化碳制取的研究”实验教学片断实录

师：活动探究一：实验室制取CO2的药品及原理（合作探究——不议不讲）

议一议：学案中下列反应能否适用于实验室制二氧化碳，并说出理由。

生：有的气体不纯，有的需要加热，综合后最佳方案选择碱式碳酸铜+盐酸反应。

师：下面有如图2的三组药品，老师放入等量固体，再加等体积的液体。请注意观察现象和放出气泡的速度。做一做：并根据观察到的现象填写下表。

师：如果我们实验室制取二氧化碳你们觉得最佳选择是哪组药品？能选（1）吗？为什么？

生：选择（2），不选（1）因为太快了来不及收集气体。

师：很好，（边讲边拿出碱式碳酸铜固体试剂瓶）前面议一议时我们选的最佳组合碱式碳酸铜+盐酸反应用来实验室制取二氧化碳可行吗？

生：（抢答）不行！因为固体是粉末状的反应太快，不易控制。

师：有道理。其实选择石灰石还有个重要原因是成本问题。实验室碳酸钠单价6.5元/500g，而实验室一块大理石（和石灰石主要成分相同）敲碎了我们用了十年。

师：指导归纳，理一理：讨论实验室制取某气体在选择药品时应考虑哪些方面。

制得气体要纯；反应条件要易满足；反应速率要适中；原料成本低。

（过渡）如果现在只有碳酸钠一定不行吗？我们有化学仪器能使反应变慢一点吗？

生：只要用到分液漏斗控制反应速度就是可行的。

师：好方法，下面我们就学习实验室选择什么样的装置来制取？

探究活动2：探究实验室制取CO2的装置，相信你会思考下面的两个问题：（1）确定二氧化碳发生装置应考虑的因素？（2）确定二氧化碳收集装置应考虑的因素？

生：（七言八语）固液不加热型；向上排空气法。

师：（设置激趣情境）请各小组观察你们小组的塑料水槽中所有仪器，各小组将利用桌上所给的实验器材组合出制取二氧化碳的发生装置。搭一搭：每个小组的仪器不完全相同，每个合作小组需要完成装置的组装并说明大理石和稀盐酸怎样加入反应装置。

（学生小组合作实验时，教师巡视并适当指导。）亮一亮：展示本组装置（如图3上）

生：我们小组是锥形瓶和导管装置，从锥形瓶口加入大理石，再倒入稀盐酸。

生：我们组是普通漏斗接玻璃管和试管装置，大理石从试管口加入，稀盐酸从漏斗口加入。

师：（展示学生的普通漏斗接玻璃管改成的“长颈漏斗”）第5组很有创意，他们用所给仪器自制了长颈漏斗，值得点赞！普通漏斗直接使用行吗？一会儿实验时你们可试试。

生：我们组是裤衩式试管装置，大理石从一侧裤腿加入，盐酸另一侧加入。（许多学生大笑）

师：其实这种试管倒过来像什么英文字母？（Y）对，一般我们称之为Y型试管。

生：本组的是分液漏斗和锥形瓶装置，大理石从锥形瓶口加入，稀盐酸从分液漏斗口加入。

师：（同步展示图3下的装置）各组都连接好了装置，明白了如何加入药品，下面我们来操作制取并检验二氧化碳气体。

活动探究三：制取CO2并检验二氧化碳气体。

步骤：（1）连接好仪器；（2）检查装置气密性；（3）装入固、液态药品；（4）檢验二氧化碳。

（提示：小烧杯中的水用于装置气密性检查；澄清石灰水用小试管装；注意药品的用量）。

现一现：最后每组请展示你们装置的优点。

生：开始小组合作实验探究。（师巡视，赞许、鼓励并适时帮助学生完成气密性的检查。）

师：请同学们检查气密性时注意关键是“封闭”体系和“明显”现象（气泡或液柱）。如果一直无现象的小组可示意求助我，有两组U型管中的碎玻璃或细铜丝是我们实验员精心准备加入的不需倒出，不影响检查气密性，至于作用可以小组讨论。

师：（发现一半以上的小组完成了实验）已完成的各小组看看能否使反应停止，对比看看其它组的装置讨论出你们组装置优势在哪里？没完成的继续加油！

（各组组长示意都完成实验时，老师要求各组都停止实验。）

师：走入学生小组中，请各组展示。现一现：你们组的装置的独特之处。

生：我们是B组装置，优点可以从长颈漏斗中添加稀盐酸。

生：我们是A组装置，优点装置很简洁，缺点是反应无法停止。

生：我們是E组装置，优点弹簧夹一夹就可以停止，一打开就可以反应，还可以添加酸。

师：E组装置就是可以随开随停，还有哪几组可以随开随停的装置？

生：（我们）Y型试管只要倾斜倒出盐酸就可以停止反应，倒回去在一起就可继续反应。

生：我们的分液漏斗慢慢滴反应就可以慢一点，全关就可以停止反应。

师：C组装置分液漏斗就是不但可以随开随停，还可以控制速度，很牛的哦！

我们今天的装置可以分为：简易装置、可加液体装置、可控制发生和停止装置、可控制反应速度装置。相信你会反思，下面我们试着分析图4几组不同的装置看看能否控制反应的发生和停止。

生：我们第5组讨论后觉得BDE都可以控制反应的发生和停止。

师：看看这三组装置和图3中D共同之处是：什么分离才能使反应停止？

生：固液分离。

师：对，关键是能否固液体分离（无论手动分离还是靠压强原因自动分离）。

（过渡）刚才8组中有7组完成了实验，澄清的石灰水有何现象？起什么作用呢？

（生齐答：变浑浊，作用是检验二氧化碳气体。）

师：活动探究四：探究取CO2的验证方法和验满方法。

比一比：检验二氧化碳气体我们知道用澄清石灰水，那么收集无色的二氧化碳时又如何证明二氧化碳已集满？

生：燃着的木条放在集气瓶口检验如果熄灭则收集满。

师：取第一小组的反应容器锥形瓶打开橡皮塞伸入燃着的木条，请同学们观察分析原因。

生：灭了！灭了！（兴奋中）

师：说明反应容器内，（充满了二氧化碳气体），对！那么我们收集好的二氧化碳气体集气瓶应该如何放在试验台上？（正放，学生齐答）

师：最后我们结合实验室制取气体的一般思路：反应原理 → 反应装置 → 验证、验满方法，请各组小结本节课你们的收获。

生：化学实验真好玩，今天我学会了气密性检查，知道了塞紧橡皮塞的重要性。

生：制取二氧化碳的发生装置有许多的变化，我们的U型管装置控制很神奇。

生：通过小组实验我们理解了发生装置与原理，收集装置与气体性质，验证、验满方法和气体化学性质之间内在联系。

师：（相信你会创新！）课后的一个创新性家庭小实验：

药品：大理石 食醋

材料：废弃的矿泉水瓶（提示：矿泉水瓶是可以形变的）

实验要求：制作可以控制二氧化碳反应发生与停止的装置。（网络链接：启普发生器）

生：行吗？（小组议论老师手中的矿泉水瓶）

（下课了，许多小组成员还在兴趣盎然地摆弄着不同的制取二氧化碳的装置。）

（二）对课堂教学的反思

结合“课程标准”“义务教育阶段的化学教育，要激发学生学习化学的好奇心，引导学生认识物质世界的变化规律，形成化学的基本观念；引导学生体验科学探究的过程，启迪学生的科学思维，培养学生的实践能力；引导学生认识化学、技术、社会、环境的相互关系，理解科学的本质，提高学生的科学素养。”反思本课教学设计和实施的得失。

1. 存在的问题

（1）本节课在时间调控略显不足，给学生自主探究、展示时显得仓促。

（2）学生对于气密性检查和创新装置的组装不熟练，实验中学生不够规范的操作普遍存在。掌握知识和学会操作还相距很远，需要在学生实验中加强实验技能的训练。

（3）教学中需要进一步将问题权交给学生，引导学生发现问题、解决问题，从而使课堂教学迸发出更多的生成性的火花。

2. 小组合作实验探究贯穿课堂，促进学生学会学习和实践创新

化学学科的特点就是实验，小组合作实验探究贯穿于整个教学过程是本节课的亮点。事实证明小组合作实验探究是一种行之有效的教学方法。根据促进学生自主发展的探究性学习理念，要给学生活动小组足够的时间和空间，让学生充分合作、自主探究。本节课学生小组合作的实验探究，对二氧化碳制取原理、装置的理解和实验室制气的思路的学习和实践非常有效。从演示探究制取二氧化碳的药品，到对小组实验探究二氧化碳制取装置的组装，到小组合作制取并检验二氧化碳气体，以及课后家庭实验二氧化碳随开随停装置的拓展创新都是利用化学实验探究突破教学难点，发展学生的核心素养，促进学生学会学习、学会合作、实践创新，发扬科学精神。

3. 小组合作实验探究，培养学生的科学素养和人文底蕴

根据新课程理念，化学教学应以全面提高学生的科学素养为主旨。科学素养包括科学思想、科学态度、科学方法等方面的素质和修养。在教学过程中应加强科学素养教育，重视知识的获取过程，重视让学生掌握学习方法。本课大胆创新设计，以小组合作展开二氧化碳制取原理、装置设计和操作展开探究，学生通过合作、交流，体验到了自主探究的乐趣，进而提高了学习化学的兴趣，即使下课了仍对各组的制取装置恋恋不舍。学生经历整个探究和制取二氧化碳的过程，体验科学探究的过程和方法，利于树立严谨的科学态度。对于二氧化碳制取的探究式设计是另一大亮点，“议一议”、“做一做”、“说一说”、“搭一搭”、“亮一亮”、“比一比”、“理一理”等若干小版块，环环相扣，给人耳目一新、一气呵成之感。“相信你会思考”解决研究方法问题，“相信你会操作”解决实验操作问题，“相信你会对比”解决灵活应变问题，“相信你会反思”解决应用能力问题，“相信你会创新”解决思维迁移问题。五个版块层推递进，充满人文韵味，使学生充分感受化学仪器之美、化学思维之美，拓展的网络链接启普发生器更体现化学史富含的人文底蕴，以此突破本课中装置探究的教学难点。

化学的特征是研究和创造物质。学习化学不仅有助于学生培养终身学习的意识、严谨求实的科学态度、绿色化学的发展观念；而且也是追求真善美的统一，成为富有人文素养、全面发展的人。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部制定，义务教育化学课程标准（2011年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2012

[2] 曾定军.二氧化碳制取的研究的教学与思考[J].化学教学，2012（12）：34-36

[3] 人民教育微信群，《中国学生发展核心素养》总体框架正式发布，2016，9