指向核心素养的初中化学实验教学设计

摘 要：在核心素养培养大背景下，实验教学的优化设计具有重要的价值与意义.实验教学是培养学生核心素养的有效途径之一，通过实际操作和实验实践，学生能够深入理解知识概念，提升分析问题、解决问题的能力，培养实践动手能力、批判性思维和创新意识.同时，实验教学可以促进学生的多元智能发展，为学生的全面发展奠定基础.

关键词：核心素养；实验教学；初中化学

中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1008-0333（2024）29-0125-03

收稿日期：2024-07-15

作者简介：王文瑜（1982.11—），女，江苏省无锡人，本科，中学一级教师，从事中学化学教学研究.

化学学科的核心素养包括对化学基本概念和原理的深入理解、实验操作和数据分析能力、解决问题的思维能力、科学文献查阅和评价能力以及团队合作和沟通能力等.学生通过实验，可以掌握实验技能，培养数据处理和分析的能力.

同时，学生通过实验有利于理解抽象概念，锻炼实践能力和团队合作与沟通能力.本文将从核心素养的角度出发，以人教版九年级第七单元实验活动3“燃烧的条件”为例，对初中化学实验教学进行研析，探讨如何在实验中培养学生的思维能力、实验技能、探究意识和关联意识.

1 培养思维能力：实验设计与结果预测

在化学实验教学中，设计合理的实验方案对于学生培养系统性思维和逻辑推理能力至关重要.学生需要通过分析实验目的、选择合适的实验方法和确定实验步骤，来设计一个科学的实验流程.通过实验设计与结果预测，学生能够深入了解化学反应的条件及规律，培养观察、分析和推理能力，为进一步学习和应用化学知识奠定基础.

例如，教师可从具有代表性的日常生活现象入手，让学生了解不同的灭火方法，如“可以放入更多的蔬菜或盖上锅盖来扑灭炒菜时着火的油锅”“可以用水来浇灭着火的纸箱”“当森林着火时，可以在火走向的前端挖掘出一条隔离带”等，让学生思考其灭火原理，并由此引导学生通过灭火原理，猜想燃烧所需要的条件：“可以放入更多的蔬菜或盖上锅盖来扑灭炒菜时着火的油锅”的灭火原理是隔绝了氧气；“可以用水来浇灭着火的纸箱”的灭火原理是使可燃物达不到燃烧所需的最低温度；“当森林着火时，可以在火走向的前端挖掘出一条隔离带”的灭火原理是隔绝了可燃物.在此基础上，教师可以进一步提出实验操作任务，要求学生组成小组，根据对燃烧条件的猜想，进行激烈的讨论，并设计实验，合力验证猜想正确与否.学生以小组为单位，设计了3组实验.实验一：取一块小石头、一小块滤纸碎片和乒乓球碎片，放在酒精灯的火焰上加热；实验二：从乒乓球和滤纸上各剪下同样大小一小片，分开放在一块薄铜片的两侧，加热铜片的中部；实验三：点燃两支蜡烛，将其中一支罩上烧杯，另外一只暴露在空气之中.学生可根据上述实验制作表格，填写推测的结果，并在旁边写出推测此结果的理由.这样能够有效地锻炼学生的预测结论、预测依据的能力，有利于学生的全面发展.

2 提升实践技能：实验操作与现象观察

化学实验操作是化学学习中不可或缺的一环，通过实际操作化学试剂和观察化学反应现象，学生可以加深对化学概念的理解.在实验操作中，学生需要掌握正确使用实验仪器的方法，并进行实验装置的搭建以及实验过程的操作.在观察化学反应现象中，学生需要将所看到的化学反应现象转化为文字，培养其观察能力和语言组织能力.

在学生进行实际操作时，教师需要及时纠正学生的错误操作，提醒学生认真观察实验现象并用规范的语言对实验现象进行记录，例如在实验一中，学生需要使用酒精灯，在使用酒精灯前，教师要提醒学生，打开灯帽后，要将灯帽直立在酒精灯的旁边，以防止滚动和便于取用，并检查灯芯是否完好，确保灯芯底端平整且没有烧焦，若有损坏或烧焦则不要使用，再查看灯内是否有足够的酒精，酒精量不可超过灯容积的三分之二，同时也不可少于四分之一.满足这些条件后，再点燃酒精灯.在点燃酒精灯时，教师需要提醒学生应从下往上使用火柴从侧面点燃酒精灯，明令禁止用燃着的酒精灯直接点燃另一酒精灯.在学生用坩埚钳夹起小石头、滤纸碎片和乒乓球碎片，将它们置于酒精灯的外焰灼烧时，教师需要向学生强调，应将物品放置于酒精灯的外焰灼烧.片刻后，学生可以观察到小石头未能燃烧，乒乓球碎片立即燃烧，滤纸碎片片刻后燃烧.此时，教师需要提醒学生酒精灯必须用灯帽盖灭，不可用嘴吹熄.盖上灯帽后，还要再开盖，然后再盖上，以确保内部没有燃烧的危险.而后，教师需要引导学生用专业的化学语言来描述化学现象，如“灼烧”“酒精灯的外焰”等.

实验的操作和现象观察可以帮助学生建立起对实验现象和化学规律的直观认识，从而深化对实验现象的理解，提升他们的综合素质，激发他们对化学的兴趣和热情.因此，教师在初中化学教学中应重视实验操作教学和化学现象观察，以提高实验教学的效果和质量.

3 增强探究意识：实验结果延伸与验证

在初中化学实验教学中，强调探究意识的培养是至关重要的.学生在进行“探究燃烧的条件的实验”时，应当通过观察实验结果进行延伸，从而深化对实验现象的理解，锻炼独立思考、问题解决能力和批判性思维［1］，培养科学探究的意识和方法.同时，学生需要对实验结果的延伸进一步验证，以强化探究意识.

例如，学生在做完“燃烧的条件”实验得出燃烧需要三个条件之外，教师可以提出这样的疑问：除了这三个条件之外，还有什么因素能够影响燃烧呢？同时让学生组成新的小组进行分析，在燃烧的条件之一的氧气的基础上，学生提出“氧气浓度对燃烧速率具有影响”这样的推论，并进行具体的实验验证此推论.学生根据推论来设计实验：设置不同梯度的氧气浓度，观察火焰燃烧情况，最具有代表性的是铁丝在氧气中燃烧的实验，即设立对照组：一组将铁丝在空气中放置于酒精灯上灼烧，另一组将灼烧后铁丝放入装有氧气的集气瓶中.教师准备好实验用具：酒精灯、铁丝、火柴、小木棍、集气瓶、坩埚钳、盖玻片，并提前通过高锰酸钾制取氧气的实验，用排水法，收集到多瓶氧气，分发给各个小组，提醒学生先用砂纸打磨铁丝来去除铁锈或铁丝表面的氧化物，接着将铁丝盘成螺旋状以此来增大受热面积，增大与氧气的接触面积.学生用火柴点燃酒精灯，用坩埚钳夹起盘成螺旋状的铁丝，放置于酒精灯的外焰上进行灼烧，片刻后，学生可以观测到铁丝变红，离火后变冷，不易燃烧，说明铁丝在空气中不能燃烧.学生随后进行另一组实验，首先将小木棍缠在铁丝下段，用酒精灯点燃后，直至小木棍即将熄灭时，用坩埚钳缓慢地将铁丝伸入装有氧气的集气瓶中，学生可以观测到铁丝剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，说明铁丝在氧气达到一定浓度时可以燃烧［2］.通过这样的两组实验，学生可以清晰地认识到氧气浓度对燃烧具有一定的影响.

除了“氧气浓度对燃烧速率具有影响”之外，教师可以进一步延伸，例如，接触面积对于燃烧速率的影响等.教师也可以让学生尝试改变可燃物的种类、形状或大小，观察燃烧现象的变化；或者让学生尝试改变助燃物的种类，观察对燃烧的影响.这些实验不仅能够增强学生的学习兴趣，还能够让他们更加深入地理解燃烧的本质和规律.教师应当循循善诱，根据已知实验进一步延伸开来，强化学生的探究意识，开拓学生的多元化思维.

4 深化实践应用：生活应用与学科交叉

在“探讨燃烧的条件”的实验教学中，学生通过一系列的实验操作和观察，得出了燃烧需要可燃物、助燃物（如氧气）以及足够的高温来点燃可燃物的结论.然而，实验教学的目标并不仅止于此.教师还需引导学生将实验结论与生活实际相联系，让学生能够在生活中发现化学、应用化学，进一步深化实践应用，并进行跨学科的学习与应用，提高学生融会贯通的能力.

例如，教师可以让学生思考：“为什么火柴在摩擦后能够点燃？”“为什么油锅起火时不能用水扑灭而要用锅盖盖灭？”这些问题都涉及燃烧的条件.通过思考和实践，学生能够更好地理解和掌握这些知识，并将其应用到实际生活中去.教师可以引导学生思考生活中的燃烧现象.例如，炉火的燃烧、蜡烛的燃烧、汽车发动机的燃烧等，这些现象都与实验结论紧密相关.教师可以让学生观察这些现象，并尝试用实验结论来解释它们.这样，学生不仅能够将理论知识与实际现象相结合，还能更好地理解燃烧的本质和条件.同时，教师也可以让学生思考燃烧在日常生活中的应用和危害.例如，燃烧可以用于取暖、烹饪、发电等，但也可能引发火灾等安全事故.教师可以引导学生分析燃烧应用的原理和安全措施，以及如何预防火灾等事故的发生.通过这样的讨论和分析，学生能够更加深入地了解燃烧的应用和危害，并增强安全意识.教师还可以结合社会热点和实际问题，引导学生进行实践探究.例如，近年来频发的森林火灾引起了广泛关注.教师可以以此为契机，让学生探究森林火灾的成因和预防措施.学生通过查阅资料、实地考察等方式收集信息，然后运用实验结论进行分析和讨论.这样的实践探究活动不仅能够培养学生的探究精神和创新能力，还能让他们更加关注社会问题，增强社会责任感.教师更可以引导学生将实验结论与其他领域的学习相互融合［3］.例如，在物理学中，学生了解到燃烧是一个放热反应，其过程涉及热能的产生和传递，且燃烧过程为热学提供了实际的应用场景；学生通过燃烧研究燃烧过程中能量的转化效率、热传导的速率以及热量在物质间的分布等；学生通过燃烧研究火焰的光谱特性，了解燃烧过程中物质的状态和能量的变化；学生知道燃烧产生的热能可以转化为机械能，如蒸汽机中的燃烧驱动活塞运动；学生知道通过燃烧可以研究能量转化过程中的力学效应，以及燃烧产生的气体流动对周围环境的影响.在生物学中，学生了解到燃烧是生物体获取能量的重要方式之一.这些跨学科的学习和联系，不仅拓宽了学生的视野，也使他们能够更好地理解科学知识的内在联系.

通过深化实践应用，学生不仅掌握了基本的化学知识，更将所学知识与生活紧密相连，与其他学科交叉融合，提高了他们的实践能力和融会贯通的能力.这种教学方式不仅有助于学生的全面发展，也为他们未来的学习和生活奠定了坚实的基础.

5 结束语

综上所述，我们可以看到在核心素养指向下的初中化学实验教学中，实验能够培养学生的思维能力和实践技能，同时也强化了他们的探究意识、应用能力和融会贯通能力，为他们的综合素养提升奠定了重要基础.实验更能使学生的思维延伸至一个更高的层次，有利于学生成为具备扎实化学基础和综合能力的人才，为未来的科研和创新作出贡献.

参考文献：［1］ 赖思明.初中化学实验教学中学生批判性思维的培养［J］.亚太教育，2023（9）：170-173.

［2］ 张一辰.铁丝在氧气中燃烧和在空气中反应的对比实验［J］.中学化学教学参考，2017（24）：67.

［3］ 唐统江.跨学科交叉融合创新与实践［J］.新教育，2022，（31）：71-72.

［责任编辑：季春阳］