基于化学核心素养中实验探究合作能力素养的培育研究

卢烁建 吴秀萍

实验能力素养是化学核心素养中的重要组成.在高中化学教学中，化学实验是学生参与化学教学的重要平台，对培养学生的动手能力、独立思考、合作探究和实践能力起着举足轻重的作用.本文以人教版高中化学必修一“铁粉与水蒸气反应”的实验为载体，针对所学内容将演示实验改为学生分组实验，以课堂小组合作的方式让学生积极改进实验，亲历实验探究过程，将合作学习和探究学习有效地结合起来，保证了学生在学习中的主体地位.

一、提出问题

人教版高中化学必修一中“铁粉与水蒸气反应”的实验，在实际的课堂教学演示中成功率较低，因此对这一实验进行探究.本探究活动中考虑到学生能力的差异性和均衡性，对学生进行科学分组.将学生分为甲乙丙丁四组，明确了各个成员的具体任务，包括组装实验装置，观察和记录实验现象，完成实验报告等.在进行充分的讨论之后，各组学生都能总结出本实验成功的几个关键点：1. 反应温度的控制.水蒸气的来源及反应条件均需不断加热.2.水蒸气量的控制.棉花吸水量不足或过多都可能导致实验成功率不高.3.验证效果.验证氢气时听到爆鸣声效果不佳.

二、探究问题

针对分组交流总结出来的三个问题，各分组成员再次积极讨论，查阅相关文献资料，对原实验进行合理地改进，并付诸实践，验证想法.

三、展开合作

各组学生积极开展实验.笔者以学生合作者的身份加入到各小组中，发表自己的看法，给予适当的引导，和学生共同完成实验活动.小组组长监督每个小组成员都能参与进来，有效促进师生和生生之间的多向交流，让探究合作的意识在小组成员中逐渐树立.

四、实验总结

实验结束后各个小组展开分析讨论.笔者在各小组讨论后，有针对性地指出各个小组存在的某些不足.最后由组长归纳，四个小组实验总结如下表所示.

表1

分组实验改进及优点实验现象实验分析及结论实验评价

甲组改用试管+水+碎瓷片的反应装置来制取水蒸气，避免了常压下获取的水蒸气量少，温度较低现象不明显氢气量少装置较复杂，获取水蒸气的量难控制，时间花费久

乙组利用氢氧化钙加热分解获得高温水蒸气。水蒸气来源稳定可持续试管内黑色固体逐渐变黑，点燃肥皂泡有明显瀑鸣声产物验证为氢气装置简化，节约时间，现象明显

丙组因制取的气体所吹出的肥皂泡有较多水蒸气，可以先用具支试管冷却气体中的水蒸气再通点燃肥皂泡有明显爆鸣声，燃烧时有淡蓝色火焰产生气体为氢气成功率较高，可操作性强

丁组在铁粉中加入沙子，提高反应温度，并在导管口放置干粉笔用以吸收多余水蒸气点燃肥肥皂泡产生的气泡有爆鳴声反应生成气体为氢气反应时间短，考虑到实验安全性

整个实验活动进行下来，学生加深了对这个实验的认识和把握.综合四个小组的实验改进优点，笔者最后总结出本实验改进的最佳方案：1.铁粉和氢氧化钙固体混合均匀，加入少量沙子用以提高反应温度；2.吹出肥皂气泡前先用具支试管除去氢气中混有的水蒸气，提高验证效果；3.反应装置中放置干粉笔，用以吸收多余水蒸气，防止冷凝回流炸裂试管.

在这个分组实验活动的过程中，我们发现并且明确，实验是科学探究的基本方式，合作探究是实验过程中必不可少的关键环节，具体表现在：1.学生动手改进实验和观察实验现象，亲身经历了实验探究的整个过程；2.通过对实验不足的思考和对实验事实的描述，让学生对化学学科的发展有了更进一步的认识；3.学生运用所学知识，积极解决问题，培养了科学态度、训练了科学方法、提高了分析问题和解决问题的能力，为培育化学学科素养打下坚实基础；4.通过分组探究最终得出了实验最优方案，让学生充分地感知情境，深刻认识合作探究的重要性.