实验创新让素养有效生成精准落地

福建省晋江市英林中学(362256) 杨 萍

笔者用手持技术与常规实验给学生上了沪教版初中化学“金属的性质和利用”第2课时“金属性质的应用”同课异构公开课。现就实验内容、实验拓展深化、实验过程、课后诊断反馈、学习评价、反思等予以总结。

1 两种实验探究课的实验内容简介

两节课的实验，都是学生自主完成，活动成效显著。其中，手持技术课用控制变量法进行实验探究活动。

1.1 以化学核心素养为指导，预设实验内容，制定教学目标

核心素养是中学化学教育的立足点和出发点，让化学教学有据可依。其中，《义务教育化学课程标准(2011年版)》与现行《普通高中化学课程标准(2017年版)》中核心素养内容的表述有一定的差别，但是核心素养教育的理念本质没有改变。初高中化学教育的目的、思想、原则是一致的，知识是一脉相承的。初中教师要有超前学习意识，让学生的化学素养得以生成、加强与提升，为以后的素养落实做准备。

(1)实验前：通过两节课的教学目标的制定，可以看出手持技术课与信息技术紧密结合在一起，更加符合社会发展进步的需求。教学目标与实验准备过程对比见表1。

表1 教学目标与实验准备过程对比表

(2)实验中：两节课中，分为8个组进行学生实验探究活动，教师演示了Fe与CuSO4的反应，没有检验生成的H2。学生课堂实验内容、探究结果对比见表2。

(3)实验后：通过对比，将教师的课堂驾驭能力、学生的实践探究能力都淋漓尽致地展现出来了。对课堂内容的评价，成为教学进步的推手，也让教师的专业素养不断精进。学生对手持技术实验课也非常喜欢，表现出了再探究兴趣。课后评价对比见表3。

表3 课后评价对比表

手持技术实验课中，依据不同金属与相同酸反应的速率和放出的热量不同，采用温度传感器和氧气传感器做实验，得出了“气压与气体运动速率的关系”。化学反应速率是中考中的难点，学生在真实的探究中得出了定量的结论，拓宽了常规实验视野，学习了更多知识与技能。

1.2 课堂整体情况简介

H2的制取实验探究是本节课的重点。在制取H2过程中，首先是传感器的选择。如果使用电导率测H2SO4的浓度变化，或者用pH传感器测pH值的变化来判断反应进行的程度，事实上是行不通的。因为金属与酸的反应，酸的浓度通常超过电导率传感器量程上限。此外，由于电荷守恒，反应过程中电导率不变，所以，选择恰当的传感器让学生进行实验探究，是发展学生化学思维、提升学生化学品质与化学素养的途径。

在装置的气密性检查方面，手持技术组用注射器(气压法)、压强传感器进行检查，将压强传感器得出的数据进行计算，得出了装置的气密性，比起常规检查气密性的方法(微热法)节省了课堂时间。手持技术实验需要用压强传感器采集的数据进行计算，一节课时间有限，需要学生课后计算和诊断实验结果，学生容易产生再探究、再学习的愿望，这正是新课标所提倡的教育理念。设计Cu与酸的反应，作为对比实验，让实验结论更有说服力。将实验结果的得出由推导出定性结论转变为由数据支撑得出定量结论，让学生体验手持技术实验的精密性和科学性。

两节课中，学生都在实验探究中得出了金属活动性顺序，有效地突出了教学重点，突破了难点，达成了教学目标。

2 实验“教、学、做、评”一体化，加强课后诊断，有效生成素养

2.1 实验对比分析：让学生产生再探究、再学习的欲望

手持技术实验结果和现象，与常规实验中看不到摸不着的数据变化不同，学生真切地感受到发生的化学变化。具体、生动的化学变化现象，激发了学生学习化学的兴趣，化学学科素养的本质一步步得到体现，学生的化学素养逐步生成，实践探究能力越来越强。

课后，学生对本节课的实验再探究时依据金属与酸的反应这一典型的氧化还原反应，反应过程中产生微电压、微电流的事实，学生选择用电压传感器测两种金属的电动势，用微电流传感器测反应过程中的微电流。从而得出活泼金属与不活泼金属电动势的差别和微电流的数据，学生的深度学习真切地发生了。

2.2 学习结果评价：初步诊断实验探究水平，体现核心素养

做手持技术实验的学生，课后找老师继续探究金属与酸的反应。该反应是氧化还原反应，反应中产生电流。笔者用微电流传感器与微电压传感器做实验，让学生体验到了电能与化学能的真实转化情境。关于能量转化的题目，学生做得得心应手，体现了诊断的结果和课程标准的要求。课后再探究，完善对照实验，发展了学生学习物质性质的能力水平和推理论证的素养。

常规实验课上，教师课后通过习题分析、提炼、诊断出共性问题，在课堂上有针对性地组织学生复习，提高复习效果。学生几乎没有表现出后续探究的渴望，学生自主迁移知识的能力，有待教师进一步指引。完善学生的认知水平和学习能力，需要教师深化教学方式方法，以便更好地引导学生学习。

3 总结反思

3.1 以常规实验为出发点，创设实验方案，提升学生的化学素养

学生做常规实验时只是通过肉眼观察化学反应速率的快与慢，验证了金属的活泼性与金属活动性顺序表，缺乏数据支持，学生后续探究的意愿低。H2的制取常规实验课分别用Zn、Fe、Cu与H2SO4反应，学生观察了反应速率的不同。其实，常规实验中放出的热量、温度、反应速率、生成的气体的压强也不同，成为手持技术课实验方案设计的缘由，是手持技术实验方案的基础。

通过手持技术实验课，学生在真实的化学情境中观察和推理，化学素养得以养成。采用压强、温度传感器做实验，从数据的变化测出H2生成速率随温度的升高而加快、H2的压强随温度升高而增大；氧气传感器采集的数据，还间接反应出看不见的H2的产生过程，让宏观辨识与微观探析的素养得以真实体现。

3.2 实验内容的取舍体现人文精神，让课堂生成更安全

一般情况下，金属与酸的实验探究首先是检验生成的H2，让学生初步形成基于物质类别的性质检验的认知模型，培养学生科学探究与创新意识。

可两节课都没有对H2进行检验。这是因为这两节课都是在录播室上课，录播室是密闭的。学生检验生成的H2时，如若对反应过程的判断和反应的速率的把握不准，点燃氢气有发生爆炸的危险，安全得不到保证。因此，H2的检验由老师在课后演示。