重视实验创新发展化学核心素养
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作者:曹小红 胡荣华
摘 要：在学生对分子和原子已有的知识基础上，将教材中实验进行适当的改进创新，指导学生开展探究活动，激发学生的学习化学热情，形成科学的创新思维，更有效地培养学生化学核心素养。
关键词：实验创新;化学核心素养;宏观微观结合
著名教育家夸美纽斯指出：通过注意的观察接收到的印象是最能持久的印象。在教学中不仅重视教材中实验，也要重视实验创新，发展化学学科的素养。化学核心素养是学生在化学认识活动和解决化学相关问题过程中表现出来的关键素养。本文以《分子和原子》为例，谈谈利用创新实验，发展化学核心素养。
一、 基于核心素养的教学内容分析
本节课内容是在物质的变化和性质以及混合物、纯净物等宏观概念的基础上，从宏观世界向微观粒子的过渡，对学生了解微观世界，形成微观想象能力至关重要。微粒观的建立首先是接受“宏观物质是由微小粒子构成”这一事实，由于微粒平时看不见，要在学生的认知领域建立起这样一个概念是有一定难度的。
学生掌解了分子的性质，就能真正从化学视角来学习化学，为今后学习原子结构、相对原子质量、相对分子质量、质量守恒定律提供依据，甚至为高中学习阿伏加德罗常数、物质的量打基础。微观世界的探索有助于学生逐渐形成“宏观——微观”思维方式，因此，本节知识在教材安排上起到了承上启下的作用。
本节课的学习内容比较简单，要求也不高，但内容抽象，对于初学者成功从宏观向微观跨越还是有点难度。所以教学中重视实验创新，采用实验探究、证据推理、归纳总结方法获得分子的相关性质，并引导学生参与解决有关问题，在教学实践中落实化学核心素养。
二、 基于化学核心素养的教学目标分析
（一） 通过实验探究理解分子、原子的性质，享受科学探究的过程，培养创新意识、科学精神与社会责任。
（二） 从生活中的常见宏观现象出发，培养学生的抽象思维能力，建立微观粒子想象表象，学会用微观的观点解释现象，建立宏观辨识与微观探析核心素养。
（三） 建立世界是物质的，物质是由微粒构成的认知模型。
三、 基于化学核心素养的教学过程
（一） 创设情境，构建物质是由微粒构成的认知模型
创设问题情境：猜谜活动——下面这首诗赞美的是哪种花？“不是人间种，移从月中来。广寒香一点，吹得满山开。”
提问：为什么能闻到花香？能不能看到分子的运动？
说说：还有哪些现象说明分子的真实存在？
展示苯分子、硅原子构成的文字“中国”两幅照。
设计意图：通过真实的生活实例，真切地感受物质是由微小的粒子构成的。分子的真实存在，直观地体会这些肉眼看不见的微小粒子的不断运动。逐渐形成宏观→微观→符号表征认知模型，更符合学生的认知规律。
（二） 重视实验创新，发展宏观辨识和微观探析
学生分组实验：请同学们轻轻地将锥形瓶拿到桌子上，将锥形瓶上注射器中液体慢慢推进瓶中，观察现象及变化的顺序。
思考讨论：小棉花球变红的原因。
探究棉花上酚酞变红的原因？
作出猜想假设：
猜想1：可能是水使酚酞溶液变红了。
猜想2：可能是空气中的物质使酚酞溶液变红了。
猜想3：可能是氨水挥发出的氨气溶于酚酞溶液，使酚酞溶液变红。
设计方案，实验探究，得出结论 猜想3正确
分析评价：比较该装置与教材中装置的优点：节约药品，科学环保，操作简便。
讨论：
1. 为什么无色酚酞变成红色，而浓氨水没有变红色？
2. 分子运动的速率与哪些因素有关？
设计对照实验：将现有实验装置改进为对比实验。
演示实验：将上述装置进行改进，观察实验现象。
设计意图：教学设计中进行实验改进，改进后的实验不仅效果更好，而且现象更有吸引力，不但能让学生从理性上认识分子的性质，而且从惊奇、震撼等情感体验中感受化学实验的魅力。引导学生用微观性质揭示宏观现象的本质，培养学生创新意识和创新思维，充分挖掘学生的学习潜能。
（三） 从化学视角关注社会热点
投影阿什金“激光镊子”漫画图片
介绍：阿瑟·阿什金发明的被称作“激光镊子”，获得2018年诺贝尔物理学奖，“激光镊子”成功地控制分子等粒子的运动。
（四） 重视实验中的证据推理，培养科学精神
实验1：将注射器活塞拉到50 mL处用手指堵住下端小孔，再用力推压活塞，观察注射器此时的读数。
实验2：取一小块干冰放入其中，装上活塞并将其推到底部，用手指堵住管口。
分析现象得出结论：分子间有间隙，压强越大，分子间隙越小。
学生活动：1. 将注射器中气体注射入装有澄清石灰水的小烧杯中，观察现象。
2. 将注射器活塞拔出，再将剩余的干冰倒入另一个装有澄清石灰水的小烧杯中，观察现象。
实验现象：两个烧杯中石灰水都變浑浊。
讨论：为什么两个烧杯中石灰水都能变浑浊呢？
小结：构成干冰和二氧化碳气体的分子都是二氧化碳分子，分子相同，化学性质相同。
设计意图：通过分析在推压过程中，分子个数没有减少，分子大小没有减小，从而推理出是分子间隙变小。通过改变对注射器的压力大小，推理出分子间隙与压强的关系。帮助学生分析对比干冰与二氧化碳气体都能使澄清石灰水变浑浊的现象原因，推理出“分子相同，化学性质相同”。
四、 教学反思
《义务教育化学课程标准》（2011版）规定了初中化学的性质和教育目标，是初中化学教学的基本依据。根据《课标》指导，“宏观符结合”“实验与探究”“绿色应用”“科学精神和社会责任”等是初中化学核心素养的重要组成部分。化学核心素养融合了化学知识与技能、化学思想观念、科学探究与问题解决能力、创新思维和社会责任感等多方面内容，是三维目标的继承与发展。 （一） 利用创新实验，发展科学探究和创新思维
科学探究是学习化学的重要手段，是化学课程要求学生掌握的重要内容和学习方式。实验探究不仅可以通过化学实验启发学生的科学思维，揭示化学本质，更注重引导学生学会发现和提出有探究价值的化学问题，能依据探究目的设计并优化实验方案，完成实验操作，能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论;能和同学交流实验探究的成果，提出进一步探究或改进实验的设想。所以实验探究是初中化学的核心素养之一。
这节课教学中，以教材中实验为原形，在尊重学生前认知的基础上，对实验做了些调整和改进，如品红溶于热水与冷水的对比实验、酒精与水的混合实验被舍去了。虽然看似抛弃了书中的演示实验，但是改进后的实验并没有脱离这些本质，只是进行了优化，更好地教会学生认识问题、分析问题、解决问题的方法。分子运动实验中，改用注射器注射浓氨水，实验不仅成功避免了氨分子扩散到空气中，现象更明显，环保安全，而且节约药品，还能通过自下而上的变红现象，直观地感受氨分子自下而上的运动。用推压注射器得出分子间隙受外因压强的影响，用注射器中放干冰感受气体分子间隙大于固体间隙，将注射器中二氧化碳注射入澄清石灰水与干冰放入澄清石灰水现象比较，获得分子相同化学性质相同。一个小小的注射器不但完美地完成了所有分子性质，而且成功将宏观现象和微观粒子性质结合起来，实现从宏观到微观的过渡。而且增加了学生的参与度，提高积极性，激发学习兴趣，培养创新意识和创新思维。
新增加的实验中进一步探究影响分子的性质因素，能更好地帮助学生理解分子的性质，科学地分析生活中的一些现象的本质，解决生活中的问题，培养学生社会责任感。
（二） 宏观辨识与微观探析有机结合
从宏观到微观，从定性到定量，是化学学科的发展趋势，是进一步学习化学的必经过程，前面的学习中，学生接触到的是五彩缤纷的宏观世界，这节课通过对问题的探究和实践活动，提高学生的想象新能力，帮助学生初步认识辩证唯物主义的一些观点。利用观察、想象、类比等教学手段将学生带进充满神奇色彩的微观世界。在教学中结合学生已有的熟悉现象和经验，创造直观的情景，从身边的现象和简单的实验入手认识物质的微粒性，理解分子的相关性质，学会用分子的性质解释生活中的现象，体会到化学来源于生活，服务于生活。
化学用语教学是中学化学基础的重要组成部分，是学习化学的重要工具，更是培养学生抽象思维能力的关键，是宏观物质和微观粒子有机结合的符号表征，化学用语的教学是一个循序渐进的过程，应该从学生认识微观粒子开始，就应该逐渐地渗透化学符号，这样更符合化学教学特点，也能分散书中难点，让化学用语不再成为学习化学的分化点。
（三） 合理组织学生活动，发展科学精神与社会责任
本节课的活动较多，教学中将学生活动和教师活动有机地结合到一起，体现学生的主体、教师的主导地位。学生分析问题、讨论方案、分组实验、总结归纳，教师引导帮助学生，在活动中做到“闹”中取“静”，充分利用课堂生成的信息，获取更多的化学知识。如：在推压50 mL气体实验中，女生的读数比男生要高。这样一个很好地动态生成信息，被充分利用起来加以分析，男生力气大，给气体施加的压强更大，气体分子间间隙更小，所以气体体积更小。通过真实的数据比较，学生理解“压强越大，气体分子间隙越小”会轻松容易些。真正做到讲到哪儿，练习到哪儿，评价到哪儿的教学。
（四） 关注社会热点
阿瑟·阿什金发明的“激光镊子”，不仅说明分子是不断运动的，而且随着科技的发展，分子运动可以人为地控制。引導学生积极关注与化学有关的社会热点问题，培养学生严谨的科学态度和社会责任感，体会化学来源于生活，服务于生活。
参考文献：
[1]2011年版化学课程标准[S].中华人民共和国教育部制定.
[2]任宝华.新版课程标准解析与教学指导：初中化学（2011年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2012.
[3]杨剑春.课程标准的教学解析和实施建议·化学·九年级[M].南京：江苏教育出版社，2012.
作者简介：
曹小红，胡荣华，江苏省南京市，南京市栖霞区实验初级中学。
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