基于学科素养的初中化学实验教学

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　　化学是一门以实验为基础的自然科学，初中是化学学习的启蒙阶段。化学学科素养的培养，是初中化学教学的一项重要任务。在初中阶段如何有效甚至高效地在化学课堂中渗透核心思想、培养学生的学科素养也一直是一线化学教师们不懈探索的课题。以下，笔者将借助“水的组成”一课的教学设计，谈一谈如何在初中化学课堂教学中渗透和培养学生的学科素养。
　　一、解析初中化學学科素养
　　2014年4月，教育部印发了《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》，提出研究制订学生发展核心素养体系和学业质量标准。高中化学课程标准修订组按照教育部课标修订的要求，提出了五条化学学科的核心素养。
　　初中作为化学学习的启蒙阶段，要为高中化学学习奠定坚实的基础。鉴于初中化学与高中化学的知识范围和深度不同，笔者认为初中化学学科素养可在高中化学学科核心素养的基础上稍作调整。具体可概括如下：一是能在宏观、微观和符号这三重表征之间自由切换；二是物质变化与守恒思想的统一；三是具有科学探究的思想与创新的意识；四是具有良好的科学品质与社会责任感；五是具有对学科知识的归纳与整理的能力。
　　二、“水的组成”教学解读
　　人教版初中化学教材上册教学内容的安排是非常科学合理的。第一单元介绍了学习化学前必须具备的相关知识和技能；第二单元则开始研究人们身边的物质——空气；第三单元带领学生进入微观世界，学习构成物质的奥秘，这一单元概念多且有一定难度。第三单元帮助学生逐步建立起三重表征中的宏观和微观思维模型，这对刚开始学习化学的学生来说是一道相对难过的“坎”。而本节课所要学习的内容属于第四单元——水，这也是在学生迈过微观世界这道坎后，学习的第二种物质。整个课题内容大致分为以下三个部分：第一部分，直接以氢气的验纯、性质以及燃烧实验来引入主题，再以电解水的实验进一步探究出水是由氢、氧两种元素组成；第二部分，用分子、原子的微观模型图揭示电解水的微观变化本质；第三部分，介绍物质分类的三个概念，即单质、化合物和氧化物。
　　三、在“水的组成”教学中
　　培养学生学科素养的策略
　　在“水的组成”一课中涉及的化学知识其实并不算太多，知识难度也不算太大，但却非常完整地体现了化学学科素养的各项要求。
　　1.注重科学探究思想与守恒思想的形成
　　开始新课学习前，可通过设问的方式，引导学生复习化学反应的实质以及化学反应前后的元素、原子和分子是否发生了改变，根据两个物质的组成元素作出判断，巧妙地将所学的理论知识进行了应用。而这一情境的创设，正是为了探究水这种物质是由哪些元素组成的。经过思考，很多学生都能很顺利地得出让水发生化学变化或者有物质反应能生成水的变化，来推测水的组成。这里，有两个学科素养的渗透。其一，是为学生作好铺垫后让他们自主设计探究水的组成方案，学会用一个科学工作者的视角来解决面对的困难与挑战，为科学探究思想的形成创造了良好的情境；其二，探究水的组成所运用的化学原理其实就是守恒的思想，即化学变化中元素种类的守恒。在变化万千的世界里，有着永恒不变的本质——元素，这意味着在以后学习诸多繁杂的化学反应时，守恒的思想会一直成为理解和吸收新知识的“助推器”。以上是第一环节。
　　2.注重科学品质与社会责任感的教育
　　教材中并没有说明氢气是怎么来的，只是很突兀地介绍了氢气的性质、验纯的方法以及燃烧的现象等。鉴于此，笔者做了一个小小的实验改进，即用一支试管替代了气体的制取装置，这使操作更简便、现象更明显，取到了很好的教学效果。
　　在这里，氢气燃烧的课堂实验设计对实验的简洁性、操作安全和方便性、环保和现象明显等方面提出了明确的要求，对培养学生良好的科学品质发挥了积极的作用。另外，在对氢气燃烧产物进行鉴别时，可引导学生认识氢气作为能源的最大优点——环保。然而，这么好的能源，为什么不能在全世界推广使用呢？以此，让学生产生环境忧患意识，同时也迫切地想去解决这一难题。这样，不仅激励了学生好好学习化学知识，也激发了学生的社会责任感。以上是第二环节。
　　3.注重培养学生三重表征的思维方式
　　课堂上运用了多媒体动画，完美地模拟电解水实验过程和现象，以及微观粒子变化的本质，较好地帮助学生建立了微观模型思想，为三重表征思维方式的形成奠定了基础。电解水实验的动画模拟，比现场实验演示更直观、更清晰，可加深学生对该实验的理解与掌握。整个动画不足2分钟，却高效地完成了教学任务，更培养了学生在三重表征上的相互切换能力。整个操作过程如下：水槽里的水（宏观）——运动着的水分子（微观）——氢原子、氧原子（微观）——氢分子、氧分子（微观）——试管中的氢气和氧气（宏观）。同时一直伴随符号的对应变化，如“H2O→2H2O→4H+2O→2H2+O2→H2+O2”。这种视觉上的刺激，不仅大大地加强了学生对化学变化本质的理解和对化学用语的熟练掌握，也较好地培养了学生三重表征的思维方式。以上是第三环节。
　　4.注重培养学生归纳与整理化学知识的能力
　　其实，本节课的难点是单质、化合物和氧化物这三个概念，特别是化合物与混合物非常容易发生混淆。为了有效地突破难点，在第四个教学环节中，笔者运用了思维导图中的括号图和关系图，把混合物、纯净物、单质、化合物、氧化物等概念系统地组织在一起，加深了学生对概念的理解，帮助学生克服了畏难心理，也培养了学生对知识的整理归纳及综合能力。在课堂小结中，笔者让学生谈收获，要求重点强调对物质元素组成的探究方法，以及归纳知识的方法。其实，这也都是对学生的整理与归纳能力的培养。以上是第四和第五环节。
　　初中阶段的化学，其“形”表现为教授化学知识，其“神”则是要培养学生热爱化学的兴趣，并形成化学学科素养。在化学教学研究的领域，教师们一直在勇于探索、不断前行，逐步夯实并拓宽了化学学科素养的培养道路。
　　（责任编辑 郭向和）
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