在实践性作业中培养科学探究与实践核心素养

韦远兆 庞荣飞 钟丽萍

【摘要】本文论述实践性作业的内涵、特点和优势，以“探究土壤的酸碱度对茉莉花年产量的影响”为例，从引导学生提出探究问题、围绕问题解决查阅资料、初步设计方案实践探究、完善实践任务和解决实际问题、作业评价等方面探讨基于科学探究与实践核心素养培养的初中化学实践作业的设计与实施。

【关键词】初中化学 实践性作业 科学探究与实践 土壤的酸碱度 酸和碱的中和反应

【中图分类号】G63 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2023）10-0093-05

作业是教学过程中的一个重要环节，是学生所学知识的巩固与延伸。传统的作业一般以书面作业为主，作业量大、针对性强，为考查学生知识点的掌握情况和应对考试而设计，题型与考试题型类似，实施上有许多重复、机械的训练，通常以正确率作为评价标准。传统的书面作业虽然具有教学诊断和反馈的功能，但对激发学生的学习兴趣成效不显著，也无法充分展现学生的个性化学习和创造潜能。2021年4月，教育部办公厅发布《关于加强义务教育学校作业管理的通知》，强调教师要根据学段、学科特点及学生实际需要和完成能力，合理布置书面作业、科学探究作业、社会与劳动实践作业等不同类型的作业，鼓励教师布置分层作业、弹性作业和个性化作业，科学设计探究性作业和实践性作业，探索跨学科综合性作业。

化学是一门以实验为基础的自然科学，学生要学会科学探究的过程和方法，去解决自然界和生活中的化学问题。《义务教育化学课程标准（2022年版）》（以下简称《2022年版化学课标》）把科学探究与实践作为本学科所要培养的学生核心素养之一，强调科学探究是一种重要而有效的学习方式，教师在教学实施过程中要积极、合理地运用各种教学策略，培养和发展学生的科学探究与实践核心素养。新的教学思想、理念及策略在引领教师不断探索和改进课堂教学，但如何切实有效地减轻学生过重的课外作业负担，提高作业设计的有效性和新颖性，把作业作为提高学生化學核心素养的重要手段，初中化学教师对这方面的研究并不多。长期以来，初中化学作业目的应试化，存在类型单一性、答案绝对性、完成封闭性和评价片面性等问题，忽视了学生的个体差异和能力发展，忽视了培养核心素养这一重要教学目标。在初中化学教学中，如何把实践性作业引入学生学习的过程，培养学生乐于探究的精神和科学探究的技能，培养学生良好的动手习惯和实践能力，成为教师急需解决的问题。本文拟以人教版化学九年级下册“酸和碱的中和反应”的教学内容为基础，以“探究土壤的酸碱度对茉莉花年产量的影响”为例，探讨基于科学探究与实践核心素养培养的实践性作业的设计与实施。

一、实践性作业的内涵和设计构想

实践性作业是根据各学科的特色，以学科核心素养为导向，围绕体验式主题、实验式主题、设计式主题等特定主题开展的作业活动，引导学生在教师或家长的指导下，通过观察、实验、调查等实践性行为获得知识、情感、态度和价值观的初步发展。实践性作业的内容由偏重书本学习转向重视实践应用，体现个性化、社会化和生活化；作业的形式由单一化转向多元化，强调开放性、探究性和合作性；作业的完成方式由独立完成趋向于协作完成。实践性作业改变过去阻碍学生个性发展和潜能发挥的传统作业模式，使学生从书面练习中摆脱出来，实现课内外联系、校内外沟通、学科间融合，让作业成为培养和发展学生核心素养的桥梁。学生通过观察、动手实践、合作探究等方式完成实践性作业，可有效弥补传统作业的不足，达到在生活中学习、在实践中运用的教学目的。实践性作业不仅能对学生所学知识进行巩固，还能通过活动和交流暴露学生的认知缺陷，增强学生的创新意识和实践能力，使学生的学科核心素养得到培育和发展。

（一）实践性作业的特点和优势

实践性作业具有情境化、功能化、综合性、开放性等特点：作业的情境来自贴合学生实际的生活经验、事实、热点话题等，针对培养学生的某项能力，有一定的探究意义和情感体验；作业呈现形式多样、内容新颖有趣，可以跨学科，体现一定的综合性；学生完成作业的方式方法多种多样。与传统作业相比，实践性作业有以下优势：一是内容新颖有趣，有利于激发学生学习兴趣。实践性作业的内容基于学生的认知和学情，让不同层次的学生都能理解情境中的问题，甚至能自己提炼出探究性问题，从而产生浓厚的学习兴趣，愿意全身心参与实践活动，在活动中自然而然地完成作业。二是形式灵活多样，有利于培养学生的综合能力。实践性作业通过创设形式多样的学习情境，为学生提供更多自主选择的学习空间和充分的探究机会。学生完成作业的途径灵活多样，各方面的能力都能得到锻炼和提高。三是思维开放，有利于学生科学思维的形成。实践性作业给予了学生更多自主探索的空间，评价多维，学生通过作业评价与改进，对不同观点进行质疑和批判，逐步形成科学态度，培养发散性思维和创造性思维。

（二）初中化学实践性作业设计的构思

实践性作业是让学生有更多的机会主动体验探究过程，在知识的学习和运用过程中养成科学的态度、获得科学的方法。在初中化学教学中，教师选择符合学生认知特点和学习方式的教学内容作为作业素材，提炼成可探究的问题，设计成可具体操作、实施的一种或多种探究性任务，最终形成实践性作业。这就要求教师在设计和布置作业时，要充分考虑作业的功能，避免机械重复的记忆，要在作业中体现素质教育的要求，实现提高学生化学核心素养的教学目标。此外，教师还应把握教学重难点，拓展作业内容的深度和广度，注重多学科融合的实践探究性素材积累，结合当地的文化背景，激发学生实践探究的兴趣，积极参与作业的完成。

以“探究土壤的酸碱度对茉莉花年产量的影响”实践性作业设计为例。南宁横州市是中国茉莉花之乡，种植茉莉花历史悠久，始于明代，距今已有六七百年的历史。横州茉莉花具有产花早、花期长、花蕾大、质量上乘等特点，这与横州的气候和土壤都有很大关系。土壤的酸碱度对植物的生长有很大影响，而茉莉花最适合在什么酸碱度的土质中生长，了解的学生并不多。人教版化学九年级下册涉及酸和碱的知识是在第十单元课题2“酸和碱的中和反应”中，教材讲到通过用pH试纸或pH计可以测量溶液中的pH了解溶液的酸碱度，同时可以利用酸碱中和反应原理调节溶液的酸碱度。在教学实践中，教师以茉莉花文化为背景设计实践性作业，指导学生利用教材中酸和碱的知识去探究茉莉花生长所需土壤的酸碱度对茉莉花年产量的影响，让学生在实践操作中掌握教材课题的相关知识点及基本的实验操作，同时引发学生思考：如何改良本地区种植茉莉花的土壤酸碱度？学生通过设计改良土壤酸碱度的方案并进行实践操作，最终得出适合改良土壤酸碱度的方案。以上实践性作业一方面可以让学生感受到横州本地的茉莉花文化，另一方面可以让学生体会到化学与生活的密切联系，从而激发学习化学的兴趣。

二、实践性作业的设计与实施

（一）提出探究问题，分组实施探究

科学探究是人们探索、研究自然规律和社会问题的一种综合能力，通常包括提出问题、建立假说、收集资料和信息、进行社会调查、进行科学观察和科学实验、归纳科学结论等方面的能力。化学实践性作业的设计是为了提高学生的科学探究与实践核心素养，解决日常生活中的化学问题。实践探究源于问题，教师应引导学生就实践性作业提出探究性问题，使学生获得新知识的过程变成提出问题、猜想、分析、实践探究、解决问题的过程。教师贴近生活情境的问题引导，可以让学生在生活情境中思考和回答相关问题，从而很好地诱发学生的探究动机，培养学生提出探究性问题的能力。

例如，学生学习了人教版化学九年级下册第十单元课题2“酸和碱的中和反应”这一内容后，教师以茉莉花文化为背景，引导学生根据所学课题的相关内容，提出想要探究的问题。

师：同学们，我们这里是茉莉花之乡。学习了酸和碱的知识后，我们可以把这些知识运用到有关茉莉花生长的哪些方面呢？

生1：探究茉莉花生长土壤的酸碱度。

生2：探究土壤的酸碱度对茉莉花年产量的影响。

生3：改良土壤的酸碱度来提高茉莉花的年产量。

师：你们的回答都很好，以上问题归结来说就是土壤的酸碱度是否对茉莉花年产量产生影响。我们可以按照科学探究的步骤分学习小组设计实践性作业进行探究。

（二）分组查阅资料，启动科学猜想

有了问题的指引，学生在课外通过网上查阅相关资料和实地调查等方式得知，土壤盐碱化是当今农业生产面临的主要问题之一，且横州市的中华茉莉园部分区域的土壤已经出现了不同程度的碱化，表现为部分土壤的pH高于7.5，土壤碱化面积与强度近年来仍在加剧。横州市近三年不同土壤酸碱度的茉莉花年产量情况如图1所示。从图1可知，在pH为6.0—6.5的偏弱酸性土壤中，茉莉花的年产量最高。图示还反映出，横州市近三年土壤碱化程度逐渐加剧，茉莉花的产量明显受到影响。

师：同学们查阅资料后，已经知道茉莉花在偏弱酸性土壤中生长的年产量最高，而且知道了横州市部分区域的土壤正在不断碱化。那你觉得本地土壤碱化到了什么程度呢？

生1：我觉得碱化到了pH为10。

生2：我觉得碱化到了pH为8左右。

师：那么，我们可以设计哪些实践性作业来验证土壤的pH呢？

生：可以测定不同区域的土壤中所生长的茉莉花汁液的pH，以此确定土壤的pH。

（三）初步实践探究，引发深度反思

启动科学猜想后，教师要引导学生制订探究方案，并进行实践探究。学生就上述猜想和假设进行思考、交流、讨论后，设计出如下实践性作业的任务一，并分组进行实践操作：步骤1，摘取几朵不同区域不同土壤环境中生长出的茉莉花，并做好标记；步骤2，将茉莉花放入不同的烧杯中，并用玻璃棒捣碎花瓣产生汁液；步骤3，用镊子取一片pH试纸放在白瓷板上，分别用玻璃棒蘸取茉莉花汁液，滴到pH试纸上，将试纸显示的颜色与比色卡进行对比，读出茉莉花汁液的pH；步骤4，对茉莉花汁液的不同实验现象进行记录。在实践操作过程中，教师提醒学生不要用沾有水的玻璃棒蘸取茉莉花汁液，以防所测得的pH小于实际值。

学生完成实践性作业任务一，测出了不同区域不同土壤环境中生长出的茉莉花的pH，想以此确定不同区域土壤的pH情况。此时，教师提出了质疑，让学生进入交流和反思过程，进行下一个实践任务。

师：刚才大家已经测出了茉莉花汁液的pH，那么直接拿茉莉花的pH当作土壤的pH，是否科学？土壤的pH和茉莉花的pH是不是一样的呢？

生1：不科学。两种不同的物质，pH可能不同。

生2：可能相同，但我不确定。

生3：我们可以通过测量土壤的pH进一步确定。

（四）完善实践任务，发展化学思维

从根据所学知识和生活经验提出猜想，到初步设计实验方案进行实践探究，再到丰富和完善作业设计，让学生体验完整的探究过程，这样的实践性作业是培养学生化学核心素养重要而有效的方法。为规范学生的科学探究操作步骤，帮助学生构建严谨的化学思维，教师引导学生设计测量不同区域土壤pH的方案，并完成如下实践性作业的任务二：步骤1，依据初步实验，标记不同区域不同土壤环境中生长出的茉莉花，取三个不同区域的土壤样品，干燥后分别置于不同的烧杯中，加入适量蒸馏水充分搅拌后静置，并做好对应标志；步骤2，用玻璃棒蘸取三个烧杯中的溶液滴到三张不同的pH试纸上，将试纸显示的颜色与比色卡进行对比，记录下三个不同区域土壤样品的pH；步骤3，根据测量结果，小组之间相互讨论，得出实验结论。

师：大家通过完成两次实践性作业任务，已经得到本地不同区域茉莉花和土壤的酸碱度。大家测出的pH各是多少呢？请小组代表来回答。

生：我们组测得的第一份茉莉花的pH为7.5，对应土壤的pH为8.5；第二份茉莉花的pH为8，对应土壤的pH为8.2；第三份茉莉花的pH为8，对应土壤的pH为8.5。实践证明，土壤的pH和茉莉花的pH是不一样的。

学生在实践性作业中能够准确测量出土壤的pH，同时对实验仪器的操作有了一定的经验。教师基于教学目标补充设计相关的课后书面作业，帮助学生掌握和巩固本课学习内容。两次实践性作业任务及相关的课后书面作业，一方面培养了学生发现问题、分析问题、交流反思和动手操作的能力，促进了学生科学探究与实践核心素养的形成和发展，另一方面强化了学生对教材内容的学习，为学生下一步改良土壤的酸碱度设计方案积累了更多经验。

（五）制訂改良方案，解决实际问题

教学的最终目的是将学到的知识运用到实践中去，这就要求教学要与现实生活紧密联系，引导学生在生活中运用所学知识和方法解决问题，培养实践意识，发展实践创新能力。在化学实践性作业中，教师可以引导学生思考如何改良土壤的酸碱度，得到适宜茉莉花生长的土壤环境，从而提高茉莉花的年产量。

师：我们已经通过测量茉莉花和土壤的pH，知道了不同区域土壤的pH情况，发现这些土壤的pH并不是十分适合茉莉花的生长。那么，我们可以用哪些方法来改良这些土壤呢？

生1：资料上说可以在土壤中加硫酸亚铁溶液。

生2：还有硫黄粉、水果皮、淘米水、食醋等。

师：既然同学们从资料上查阅到了那么多种方法，究竟哪一种方法操作更便捷、时间更快、效果更好呢？请同学们分组探究比较一下吧。

学生在教师的指导下，设计出如表1所示的土壤酸碱度的改良方案，并按照方案对相同区域的5份土壤分别进行改良，再利用pH计测量土壤的酸碱度，记录不同改良方案土壤的pH，探究哪种方法对土壤的改良效果更好。

改良前5份土壤样本的pH统一为8.6，偏碱性，因茉莉花适合在pH为6.0—6.5的弱酸性土壤中生长，学生设计了土壤改良实验。从表1的实验数据可以发现，改良方案二、方案五不仅操作简便，且容易使土壤的pH迅速调整到适合茉莉花生长的pH。通过以上小组合作探究活动，学生的实践意识得到了培养，分析和解决问题的能力得到了提高，学会了运用已有化学知识解决生活中的问题，落实了在实践性作业中培养科学探究与实践核心素养的教学目标。

三、初中化学实践性作业的评价

作业评价要体现评价主体多元化，评价标准、方式多样化，“教—学—评”一体化的评价要求。初中化学实践性作业评价关注学生的实践探究过程，既注重成果展示，也结合过程方法。在每一个实践环节，教师要适时给予学生一些评价，并以促进学生核心素养的发展为基本原则，凸显评价的激励、促进、发展功能，帮助学生明确实践探究的方向，增强学习的动力和信心。“探究土壤的酸碱度对茉莉花年产量的影响”实践性作业的量化评价如表2所示，它以学生自己、组内同学、教师为评价的多元主体，以学习态度、学习能力、学习方法、学习目标等为评价维度，设计了相应的评价标准，最终落实了对以上实践性作业的多元量化评价。

实践性作业是教师巩固课堂教学和提高教学质量不可或缺的教学手段，是引导学生掌握和深化课堂知识的重要方法，同时也是培养学生综合运用课堂知识解决生活问题的有效途径。作业设计与育人目标相结合，教师在学生掌握化学知识以后，要适时设计一些联系生活实际的实践性作业，引导学生在实践探究中培养严谨的科学精神以及尊重事实和证据的科学品格，锻炼学生运用化学知识、原理和方法解决实际问题的能力，从而落实化学核心素养的培养，达到作业育人的目的。

参考文献

［1］中华人民共和國教育部.义务教育化学课程标准（2022年版）［S］.北京：北京师范大学出版社，2022.

［2］汪雪.初中生化学学科核心素养的培养策略研究［J］.西部素质教育，2018，4（12）：91.

［3］王建华.生活化教育理念下初中化学主题式探究教学［J］.中学生数理化（教与学），2017（9）：37.

［4］干慧菁.学科核心素养视角下开放性实践性作业的设计与实施［J］.物理通报，2020，39（9）：74-77.

作者简介：韦远兆（1985— ），广西横州人，本科，一级教师，研究方向为初中化学教学；庞荣飞（1993— ），广西陆川人，本科，二级教师，研究方向为初中化学教学；钟丽萍（1996— ），广西横州人，本科，二级教师，研究方向为初中化学教学。

（责编 韦榕峰）