核心素养视域下初中化学对比实验的运用与思考

李雪峰

摘要：对比实验在初中化学教学中占有重要地位，教师在新课改的大环境下应多思考如何更好地利用对比实验丰富化学课堂教学，将三维目标转化为核心素养目标，更好地培养学生科学探究的精神，展现化学课程学习对学生发展的重要价值。通过分析对比实验的重要性以及对比实验与核心素养的关系，提出了相应策略。

关键词：初中化学；实验教学；对比实验；核心素养

《义务教育化学课程标准（2022年版）》（以下简称为新课标）产生于“双减”的大背景下，重在培养学生的核心素养，为学生的未来奠基。核心素养的提出要求淡化学生对知识的机械储备，并强调学生在获取知识的过程中形成的内在能力。化学学科落实核心素养的有效手段之一就是运用实验教学，而对比实验就是化学实验的一种[1]。

一、对比实验的重要性

新课标提出了从“化学概念”“科学思维”“科学探究与实践”“科学态度与责任”四方面来培养学生的核心素养。目标要求要切实保证学生的必做实验，提高学生探究实践能力，发展科学思维、创新精神与实践能力，用批判性和创造性思维养成科学态度与社会责任，为学生终身发展奠定基础。运用好化学实验教学能更好地落实对学生核心素养的培养。

化学是一门以实验为基础的科学，运用好实验是学生学好化学最有力的手段之一。实验方法可以从不同角度进行分类，如定量实验和定性实验，单组实验和对比实验等。其中的对比实验是指设置两个或两个以上的实验组，通过学生观察对比实验的现象、比较分析实验结果，来探究各种因素与实验对象的关系。对比实验可以让学生在对实验现象和过程的比较中来进一步探索实验的本质和规律，能够化抽象为直观和形象，有效提升教学效果[2]。对比实验可以更加直观地展现出不同因素如何影响实验现象、结果，前后实验对比分析使学生科学思维得以拓展，形成强烈的科学探究欲望，更好地培养学生的科学态度，从而达到提升学生核心素养的目的。

二、对比实验的运用策略

初中化学教材中安排了大量化学实验，其中有很多对比实验贯穿整个化学教学过程中。如：“对吸入的空气和呼吸气体的探究”“某些可燃物如碳、硫等分别在空气和氧气中燃烧”等两个实验进行对比；“探究金属和酸反应验证金属活动性顺序”等多个实验进行对比；“探究二氧化锰是过氧化氢溶液反应的催化剂”等多次实验进行对比；“探究可燃物燃烧的条件”“探究铁生锈的条件”等多因素的实验。教师作为课堂教学的引领者，备课过程中应充分研究新课标，将对比实验的运用发挥出最大功效，从而提升学生的核心素养。

（一）形成基本概念

新课标中的第一个目标要求是形成化学概念，解决实际问题。化学实验可以激发学生对物质世界的好奇心，而对比实验对学生理解基本化学概念的形成有着直观形象的帮助。

在“探究二氧化锰是过氧化氢溶液催化剂”的实验过程中，首先只取少量过氧化氢溶液于试管中并伸入带火星木条，学生观察到木条并没有复燃；继续向过氧化氢溶液中加入二氧化锰并伸入带火星的木条，发现溶液中有大量气泡冒出且带火星木条复燃。学生可以通过小组讨论猜测产生上述两个对比实验现象的原因，此时答案不唯一，多数学生会猜测是因为二氧化锰碰到过氧化氢后，二者反应生成了氧气。而结论到底如何，可以继续做对比实验：当溶液中无气泡冒出时，继续向试管中加入过氧化氢溶液，并伸入带火星木条，发现溶液中仍有大量气泡冒出且带火星木条复燃。反复如此，现象相同，这时再进行交流讨论，学生不再认为过氧化氢与二氧化锰发生反应，因为过氧化氢一直加，二氧化锰却没有再加入，气泡会随着过氧化氢的加入一直增加，二氧化锰并没有明显的减少，这样的对比实验引发了学生的深度思考。那二氧化锰是否改变了？学生在教师的引导下称量反应前后二氧化锰的质量，惊奇地发现二氧化锰的质量并没有改变，由此教师总结出一个新的概念“催化剂”，学生恍然大悟。

多次对比实验，使学生形成了概念的提炼思维，同时教师总结反复加入过氧化氢都可以快速产生氧气的实验，进一步巩固了学生对概念中“化学性质”没有改变，使学生对概念的理解得到提升，并联系生活中橡胶中加入催化剂可以减慢橡胶老化这一化学变化，使学生头脑中概念不断深化，为解决实际问题奠定良好的基础。

（二）培养思维能力

新课标中的第二个目标要求是发展科学思维，强化创新意识。良好的教学成果并不是看学生掌握了多少知识点，而是学生能否在知识体系的形成过程中培养科学思维。教师巧妙地设计对比实验，可以使学生碰撞出思维的火花，提升学生解决问题的能力和创新意识。

通过上述对比实验，使学生在探究实验过程中基于事实与逻辑进行独立思考和判断，对于不同信息、观点进行深度挖掘，逐步提升提出创造性见解的能力。

（三）突破教学难点

新课标中的第三个目标要求是经过科学探究，增强实践能力。实验是学好化学的必要手段之一，化学实验教学可以帮助学生形成一定的知识体系，但某些单一的实验并不能说明问题的本质，只是建立在浅层的结论性验证，如果想从本质入手，让学生更加深入地理解知识本身的原理，可以设计对比实验来突破教学难点，增强学生的实践能力。

八年级下的知识学习学生已经掌握碳酸能使紫色石蕊溶液变红，在九年级认识酸的化学性质过程中，通过实验教学，学生很容易总结出：酸溶液都能使紫色石蕊溶液变红。而到了九年级就需要学生从本质上认识反应的微观过程，所以酸溶液中的什么粒子能使紫色石蕊溶液变红是探究的难点，只靠酸溶液与紫色石蕊溶液接触这一个实验并不能说明问题，就可以利用对比实验来突破难点。首先需要学生交流讨论酸溶液中到底有什么粒子。教师可以以稀盐酸为例，设计环环相扣的问题链：溶液中有氢离子、氯离子、水分子，是什么粒子使紫色石蕊溶液变红？怎么证明呢？学生会想到是氢离子。教师继续提出问题：其他含氢离子的溶液，如稀硫酸，稀硫酸中有氢离子也能使紫色石蕊溶液變红，但稀硫酸中还有硫酸根离子和水分子，难道不是它们使紫色石蕊溶液变红吗？学生再次交流讨论，改变设计思路，不证明氢离子能使紫色石蕊变红，而是反向证明稀盐酸中的氯离子和水分子不能使紫色石蕊溶液变红，需要找到一种溶液里面有氯离子和水分子但没有氢离子，即分别向稀盐酸和氯化钠溶液（不含氢离子）中加入紫色石蕊溶液，氯化钠溶液中的钠离子、氯离子、水分子都不能使紫色石蕊溶液变红，所以可以得出结论是稀盐酸中的氢离子使紫色石蕊溶液变红。

学生经历了对比的实验探究的过程，提高了科学探究的能力，学会了如何利用对比实验分析解决探究中的难点。

（四）培养严谨态度

新课标中的第四个目标要求是养成科学态度，具有责任担当。对比实验更容易培养学生的主观能动性，大胆质疑、严谨求实的科学态度。多问个为什么或者多思考实验探究真正能得出的结论，有时会有意外收获。

在“探究铁生锈的条件”实验中，教材设计了三个实验：铁只与蒸馏水接触、铁只与空气接触、铁既与蒸馏水接触又与空气接触。这种多因素的实验思路在用“石蕊小花探究二氧化碳能与水反应”以及“探究可燃物燃烧的条件”的实验中都涉及过，而且学生也在第二单元掌握过铁生锈属于缓慢氧化反应，所以在这个探究实验中，大部分学生能很自然地联系前面所学内容探究出正确结论：铁与氧气和水同时接触能生锈。但是有位平时细心、爱思考的学生提出了自己的质疑：空气中除了氧气，还有氮气等其他气体，这个实验并没有去证明是氧气而不是空气中的其它气体与铁和水反应。质疑声音的发出也引起了其他学生的思考。学生讨论后一致赞同，可以将实验中的空气更改为氧气，并且在铁同时与水和氧气接触的试管口塞上橡胶塞，以防止空气进入试管中影响实验结果。

学生在实验过程中借助对比的思想，不仅能得出结论，还能主动思考是否还有其它因素影响实验结果。学生有着严谨的科学态度，敢于提出自己的观点，这是真正意义上的思考，这样的精神与品质难能可贵，教师要充分给予肯定和保护[3]。

作为义务教育的教师，不能只为教授学生知识而把学生的兴趣、思想扼杀在萌芽中，应该认真学习贯彻新课标的核心素养，在实验教学中认真思考研究，带动学生，培养学生的科学探究精神和批判性思维。

参考文献：

[1] 中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准（2022 年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2022：5-9.

[2] 马守国.对比实验在初中化学教学中的运用[J].当代家庭教育，2022（24）.

[3] 于海玲.例谈对比实验在初中化学复习中的应用[J].中学化学教学参考，2023（12）.

见习编辑/张婷婷