基于培养化学学科核心素养的复习课--以“物质成分的探究”为例

周 蕾，孙应伦，张 颖，张 莉，吴 园

(1.昆明市第八中学，云南 昆明 650000；2.昆明市教育科学研究院，云南 昆明 650000)

1 指导思想

化学是一门以实验为基础的学科，通过化学实验，可以进行物质的检验、鉴别、除杂等。《义务教育化学课程标准》 (2022年版) (以下简称《课标》)中提出了义务教育阶段化学核心素养包括化学观念、科学思维、科学探究与实践、科学态度与责任，同时还对核心素养的内涵进行了阐释[1]。在《课标》中，对科学探究与化学实验提出了相关要求(如表1)。

表1 《课标》要求

科学探究是初中学生积极主动地获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动，既是初中化学教学重点内容，又是初中化学学业水平考试的重难点。因为其中不仅包含了基础知识点的考察，更多的是对分析、知识迁移能力、实验探究能力等科学素养的考察[2]。科学探究的教学，其实是将核心素养的培养落实到课堂中的一种有效途径，应该创设生产生活中的真实情境，在真实情境中进行探究，解决真实的问题，因此科学探究是落实核心素养的有效途径之一[3]。本节复习课将“物质成分的探究”作为落实核心素养的载体，创设实验室中真实存在的问题情境，通过探究的步骤逐步解决真实问题，以达到培养核心素养的目的。

2 教学背景分析

2.1 教材分析

人教版九年级下册化学教材第十一单元课题1生活中常见的盐中，介绍了碳酸钠、碳酸钙的相关性质；课题2化学肥料的资料卡片中，介绍了化肥的简易鉴别，其中涉及到硫酸根离子的检验方法。然而在教材上关于离子的检验内容较少，没有相关的实验，学生无法建立离子检验的思维模型。

2.2 学情分析

授课对象为初三下学年的学生。学生已经能够进行简单的实验操作，已了解一些常见物质的性质和特点，掌握一定的离子共存及离子检验的相关知识，但进行具体离子的检验时存在考虑不全面等问题，同时还存在实验方案设计能力较弱等问题。这些问题均需要在教师的引导下，通过真实问题的解决来提升综合能力[4]。

3 教学目标

1)知识层面：学会溶液中同时存在碳酸根离子和硫酸根离子时的离子检验方法；学会氯离子的检验方法。

2)技能层面：在设计实验检验物质时，增强实验设计能力、操作能力、观察能力，体会物质检验的一般思路和方法；学会设计完整可行的实验方案并能对实验方案或实验过程进行科学的反思与评价。

3)素养层面：提高学生分析问题和解决问题的能力，培养学生严谨求实的科学态度，增强团队合作能力。

4 教学流程

实验探究一般包括发现问题、提出问题、做出猜想、设计实验并完成实验、得出结论、反思评价等步骤[5]。本课以“探究物质的成分”为载体，创设实验室真实的情境，引导学生根据已有的化学知识，设计实验方案的流程图，实施实验，进而得出结论；最后通过云南省初中学业水平考试真题进行知识的迁移和新问题的思考与解决。本节课的教学流程如图1所示。

图1 物质成分探究教学流程

4.1 课前准备

药品：样品(碳酸钠和硫酸钠的混合粉末)、硝酸钡溶液、稀盐酸、蒸馏水。

仪器：试管2支(含一支备用)、烧杯2个(含一个废液缸)、试管架、玻璃棒。

4.2 实施过程

【引入】科学探究的一般步骤：提出问题、做出猜想、设计实验并完成实验、得出结论、反思评价。

提出问题：某NaCl粉末中可能含有Na2CO3，应如何检验Na2CO3是否存在？

学生根据问题思考，形成粗略的探究方案并分享。教师从离子的角度对学生的方案进行点评，同时将学生的方案进行完善，总结物质检验的一般方法：观察溶液颜色；观察沉淀颜色；加指示剂后颜色的变化；观察沉淀是否溶酸及溶酸时的现象；不能大量共存的离子间的相互检验和除杂。

设计意图：本节课是探究混合物的成分，由探究单一物质是否存在引入课题，可以消除学生思维的陌生感，同时通过简单问题复习已有知识，为后面混合成分的探究提供了理论知识。在解决简单问题时，教师以流程图的形式呈现方案，也为学生设计实验方案流程图作铺垫。

【创设情境】展示整理实验室时发现的问题(如图2)，一瓶无标签的固体药品放在CuSO4、Na2CO3、Na2SO4、CaCO3四瓶药品的中间，从实验室管理员处得知，无标签粉末可能是其他老师在取用这四瓶药品时，不小心把标签弄丢了。因此，该白色粉末可能由 CuSO4、Na2CO3、Na2SO4、CaCO3的一种或几种组成。

图2 实验柜中药品

提出问题：该白色粉末的成分是什么？如何检验？

设计意图：创设实验室中的真实情境，激发学生的探究兴趣，让学生明白，化学不仅有五彩斑斓的神奇现象，更重要的是用于解决实际问题。通过情境的创设，可以培养学生的“科学态度与责任”的化学学科核心素养。

【探究活动】共三个环节，即：设计实验、进行实验并得出结论、反思评价。

环节1：设计实验

在创设的情境中，需要检验四种物质是否存在，将四种物质分开分析，从单一物质的检验入手，分析需要检验什么物质？该物质有什么特点？需要检验哪些离子？选择什么检验试剂？预测有什么现象？(如表2)通过以上分析，学生明确了几种物质的检验试剂，从思路上搭建进一步解决问题的阶梯。学生小组讨论，设计实验流程图并拍照上传分享(如图3、图4)，老师对学生分享的实验流程图进行点评。

图3 实验设计流程图1

图4 实验设计流程图2

表2 检验试剂及现象

环节2：进行实验并得出结论

学生以小组为单位，根据组内讨论的实验方案进行实验，同时记录实验现象，分析得出实验结论，并将实验记录拍照上传(如表3、表4)，在平板上以多选题的形式提交小组探究出的白色粉末中物质。教师选择两种不同实验方案进行分享，学生通过观看分享案例，发现先加Ba(NO3)2溶液再加稀盐酸，与先加稀盐酸再加Ba(NO3)2溶液，两种方案所得结论相同。教师展示多选题的统计结果，并对未得到正确结论小组的答案进行简要解释。

表3 实验现象记录1

表4 实验现象记录2

环节3：反思评价

通过探究实验，由学生小结溶液中存在碳酸根离子和硫酸根离子的检验方法。

设计意图：通过设计实验强化学生的已有理论，但只是设计实验并不能解决现有问题，应该通过实验验证来得出结论。实验过程中，还可以培养学生规范操作的实验技能，培养学生的证据意识与尊重事实的科学态度。

【知识迁移】课堂练习完成2022年云南省初中学业水平考试化学卷第27题。题目所涉及到的物质比本节课的探究多了NaCl的检验，学生完成后由学生进行讲评和小结氯离子的检验方法。

设计意图：课堂练习多了NaCl的检验，学生在完成题目的过程中，需将上一环节中的实验现象和结论结合起来，难度和能力又有所提升。通过这样的方式进一步加强学生的探究能力，也促使学生更深入的思考。学生总结氯离子的检验方法，结合实验探究时总结的硫酸根离子和碳酸根离子的检验方法，逐步建立起离子检验的思维模型。

【总结】学生对本节课所学知识和技能进行总结(如图5、图6)并分享。

图5 总结1

图6 总结2

设计意图：通过学生自己总结，进一步巩固本节课的知识和技能，提升学生科学探究能力，强化离子检验的思维模型，培养学生运用模型解决问题的能力。

5 教学反思

“物质成分的探究”实验操作简单，现象明显，逻辑性较强，通过实验可以让学生再遇到类似探究时不再只是理论上预测现象，而是让学生更直观的感受到物质的检验和鉴别过程，加深学生对物质性质、离子共存等知识的理解。在课堂上进行设计实验、实施实验、总结结论的环节，培养了学生各方面的核心素养。在教学过程中，设置问题情境由简单到复杂，给学生攻克难题的信心。整节课以科学探究步骤为主线任务，将核心知识点贯穿始终，最终以初中学业水平考试真题作为知识迁移的载体，让学生将实验获得的经验应用在题目中，但又不完全一样，在熟悉的情境中解决新的问题，构建离子检验的思维模式。在整节课的探究中，学生逐步培养化学观念、科学思维、科学探究与实践、科学态度与责任核心素养，分析和解决问题的能力得到较大提升。