杜 悅

（南京師范大學(xué)附屬中學(xué)實(shí)驗(yàn)初級(jí)中學(xué) 江蘇 南京 210015）

實(shí)驗(yàn)具有重要的育人價(jià)值和功能。2022 年版義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，將科學(xué)探究與實(shí)踐作為核心素養(yǎng)的一項(xiàng)重要內(nèi)容單獨(dú)列出［1］，科學(xué)探究與實(shí)踐主要包括:以實(shí)驗(yàn)為主的科學(xué)探究能力，通過網(wǎng)絡(luò)查詢等技術(shù)手段獲取和加工信息的自主學(xué)習(xí)能力，運(yùn)用簡(jiǎn)單的技術(shù)與工程方法設(shè)計(jì)、制作與使用相關(guān)模型和作品的能力，參與社會(huì)調(diào)查實(shí)踐、提出解決實(shí)際問題初步方案的能力，與他人分工協(xié)作、溝通交流、合作解決問題的能力等［2］。顯然，新課標(biāo)將化學(xué)實(shí)驗(yàn)的地位進(jìn)一步提升，凸顯了“做中學(xué)、用中學(xué)、創(chuàng)中學(xué)”的理念，同時(shí)高度重視化學(xué)教學(xué)中探究與實(shí)踐活動(dòng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施。筆者結(jié)合教材聚焦新課標(biāo)有針對(duì)性地努力創(chuàng)造條件，緊貼生活，為學(xué)生提供更多的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)對(duì)化學(xué)知識(shí)在科學(xué)探究實(shí)踐中的遷移和應(yīng)用，從而發(fā)展科學(xué)探究能力，培養(yǎng)化學(xué)核心素養(yǎng)。

一、感受化學(xué)魅力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

興趣是一種特殊的意識(shí)傾向，是求知欲的源泉，是思維的動(dòng)力，是樹立信心的保證。義務(wù)教育化學(xué)課程具有基礎(chǔ)性和實(shí)踐性，有利于激發(fā)學(xué)生對(duì)物質(zhì)世界的好奇心，形成物質(zhì)及其變化等基本觀念。

案例1：自制晶體

晶體通常被認(rèn)為是化學(xué)之美的代表，人教版化學(xué)教材九年級(jí)下冊(cè)《溶解度》課題設(shè)置了一項(xiàng)“自制白糖晶體”的課外實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察晶體從溶液里緩慢生長(zhǎng)的過程，了解晶體的特點(diǎn)，結(jié)晶的概念，知道結(jié)晶的方法，認(rèn)識(shí)溶解和結(jié)晶的現(xiàn)象，感受化學(xué)之美的體驗(yàn)是不夠的，可將實(shí)驗(yàn)再擴(kuò)大，從生活中自選晶體材料制備，如白糖換成食鹽，教師可適當(dāng)提供或建議學(xué)生自購(gòu)硫酸銅等藥品在寒假期間開展實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行制作，不僅能讓學(xué)生同樣觀察到晶體生長(zhǎng)過程，體會(huì)晶體析出的條件，同時(shí)豐富學(xué)生感受化學(xué)之美的體驗(yàn)，更進(jìn)一步感受到物質(zhì)變化的美、物質(zhì)形狀的美，也為學(xué)生建立“微粒觀”打下良好基礎(chǔ)。部分實(shí)驗(yàn)作品如圖1所示。

圖1 學(xué)生自制晶體作品

二、獲取事實(shí)證據(jù)，啟迪科學(xué)思維

科學(xué)思維是化學(xué)學(xué)科要培養(yǎng)的重要核心素養(yǎng)?？茖W(xué)思維主要包括:在解決化學(xué)問題中所運(yùn)用的比較、分類、分析、綜合、歸納等科學(xué)方法，基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行證據(jù)推理、建構(gòu)模型并推測(cè)物質(zhì)及其變化的思維能力，在解決與化學(xué)相關(guān)的真實(shí)問題中形成的質(zhì)疑能力、批判能力和創(chuàng)新意識(shí)。［2］這就需要教師將興趣與思維融入具體實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生思維品質(zhì)和實(shí)踐能力的提升。

案例2：自制酸堿指示劑

這是人教版教材九年級(jí)下冊(cè)第十單元課題1提出的取幾種植物的花瓣或果實(shí)制酸堿指示劑的一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，若僅僅在課堂上進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)探究，會(huì)限制學(xué)生探究思維的時(shí)空。筆者把該實(shí)驗(yàn)分為兩個(gè)階段完成，第一階段自制酸堿指示劑在家中就地取材先行一步完成，讓學(xué)生在家中采集各種各樣的花瓣、果實(shí)，如玫瑰花、月季花、紫蘿卜、胡蘿卜、青菜、黃瓜等作為原料；第二階段開展應(yīng)用階段，筆者適當(dāng)提供實(shí)驗(yàn)藥品，讓學(xué)生把自制的作品帶入課堂，模擬波義耳發(fā)現(xiàn)指示劑的科學(xué)探究過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，做好觀察記錄，在探究中獲取有效的證據(jù)，并能基于證據(jù)進(jìn)行推理論證，由此選擇最佳指示劑，還激發(fā)學(xué)生課后做做家庭小測(cè)試，測(cè)測(cè)生活中物質(zhì)如食醋、洗滌劑、潔廁靈、廚房清潔劑、雪碧等溶液的酸堿性，及將自制的指示劑繼續(xù)應(yīng)用到課題2酸堿中和實(shí)驗(yàn)中的興趣。這樣的安排，大大增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的感染力，提供給學(xué)生為解決問題收集或獲取證據(jù)的機(jī)會(huì)，發(fā)展了基于證據(jù)推理的邏輯思維能力。部分學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)記錄如圖2、圖3所示。

圖2 學(xué)生自制指示劑部分場(chǎng)景

圖3 學(xué)生測(cè)試結(jié)果記錄部分摘要

三、增進(jìn)本質(zhì)理解，建構(gòu)化學(xué)觀念

重視幫助學(xué)生從分子、原子水平上分析研究、從化學(xué)視角總體認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界，形成化學(xué)觀念、解決化學(xué)問題，是2022年版義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)提出所要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)維度之一。

案例3：自制分子模型

分子、原子的概念是初三學(xué)生最初接觸到的微觀概念，是一個(gè)抽象概念，它對(duì)學(xué)生來說，本身就存在于想象之中，讓他們?cè)凇翱床灰?、摸不著”的微觀世界里去認(rèn)識(shí)化學(xué)、研究化學(xué)，還需要從微觀角度理解物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)，建立宏微結(jié)合觀念及思維模式，是很容易產(chǎn)生困惑和迷茫。模型是一種重要的科學(xué)方法，可以幫助學(xué)生建立微觀想象，將抽象性知識(shí)可視化，幫助學(xué)生建立空間概念，為理解微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性質(zhì)之間的關(guān)系提供認(rèn)識(shí)的角度和方法。正因如此，筆者增加讓學(xué)生自制一些分子模型的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，學(xué)生選擇適當(dāng)?shù)牟牧先绮噬鹌つ?、塑料泡沫、玻璃珠、廢紙團(tuán)、乒乓球、氣球等進(jìn)行制作，課堂上在班級(jí)展示說明，發(fā)揮模型的描述功能，嘗試學(xué)會(huì)搭建模型，學(xué)會(huì)運(yùn)用模型研究，形成對(duì)分子和原子等微觀粒子的感性認(rèn)識(shí)和空間結(jié)構(gòu)的表象。這樣的實(shí)踐活動(dòng)不僅僅只局限在“分子和原子”這節(jié)內(nèi)容，還可涉及多種物質(zhì)和內(nèi)容，如在教學(xué)《金剛石、石墨和C60》課題時(shí)也可布置“自制足球烯”模型，讓學(xué)生自己思考研究制作方法，還可讓有興趣的或3D 打印社團(tuán)的學(xué)生嘗試借助3D 打印技術(shù)動(dòng)手構(gòu)建模型，對(duì)分子構(gòu)型和立體結(jié)構(gòu)有更深入的了解和直觀的認(rèn)識(shí)?；谀Ｐ驼J(rèn)知的實(shí)踐活動(dòng)，有助于學(xué)生體驗(yàn)微觀世界的獨(dú)特奧秘，增進(jìn)認(rèn)識(shí)物質(zhì)的微粒性，建立“宏觀—微觀—符號(hào)”化學(xué)學(xué)科特有的思維方式，培養(yǎng)“宏觀辨識(shí)與微觀探析”變化觀念，養(yǎng)成從分子、原子水平構(gòu)建對(duì)物質(zhì)變化世界的認(rèn)識(shí)的思維。部分學(xué)生作品如圖4、圖5所示。

圖4 學(xué)生自制水分子、氫分子、氧分子模型部分作品

圖5 學(xué)生自制足球烯模型部分作品

四、豐富知識(shí)應(yīng)用，提升責(zé)任意識(shí)

培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，是新課標(biāo)的核心要求之一。教師應(yīng)依托新課標(biāo)多挖掘使用一些與學(xué)生日常經(jīng)驗(yàn)、所處社會(huì)環(huán)境乃至科技前沿相關(guān)的素材創(chuàng)設(shè)情境，使學(xué)生在特定場(chǎng)景中豐富承擔(dān)社會(huì)責(zé)任的認(rèn)知角度，逐步培養(yǎng)學(xué)生具有節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、人與環(huán)境和諧共生，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的意識(shí)。

案例4：自制凈水器

“自制簡(jiǎn)易凈水器”是人教版九年級(jí)化學(xué)教材第四單元課題2《水的凈化》設(shè)置的一個(gè)課外實(shí)驗(yàn)，在調(diào)查中該實(shí)驗(yàn)的開展率是比較高的，但從進(jìn)一步的訪談中發(fā)現(xiàn)大多數(shù)做過凈水器的學(xué)生只是把作品直接上交給老師，而并沒有真正體會(huì)到蘊(yùn)含于其中的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)價(jià)值。該實(shí)驗(yàn)對(duì)于幫助學(xué)生理解水的凈化原理，學(xué)習(xí)并練習(xí)吸附、沉降、過濾等凈化水常用的方法，了解相關(guān)化學(xué)知識(shí)，體會(huì)化學(xué)技術(shù)與社會(huì)的關(guān)系，初步形成節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的態(tài)度和健康的生活方式有深刻作用。筆者對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深度挖掘與開發(fā)利用，多給學(xué)生動(dòng)手與交流的機(jī)會(huì)，強(qiáng)化化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)與實(shí)際情境相聯(lián)系，在教學(xué)中課前讓學(xué)生自己開動(dòng)腦筋解決實(shí)驗(yàn)材料，選用普通石頭、黃豆、綠豆、紅豆等代替小卵石，選用普通細(xì)沙代替石英砂；對(duì)于解決活性炭藥品的問題，有的直接從超市購(gòu)買現(xiàn)成的，如冰箱除臭劑，有的撿枯樹枝用火燒黑替代，有的用燒烤的木炭，有的用煤灰渣代替，有的從化工企業(yè)中找來柱狀活性炭等；課堂上就針對(duì)學(xué)生作品展開凈水器凈化程度的比賽，比比誰的凈水器有創(chuàng)意，比比誰的凈水效果好，學(xué)生在展示與交流活動(dòng)中發(fā)現(xiàn)凈水效果各有千秋，有的仍發(fā)黑，有的仍顯色未褪色，有的變淺，由此領(lǐng)悟到影響凈水效果的因素有:凈水劑材料的選擇、填充的順序、水的流速等；課后再讓學(xué)生調(diào)查了解或翻閱說明書、查閱資料家用凈水器中應(yīng)用到的凈水技術(shù)，調(diào)查自來水的生產(chǎn)工藝，認(rèn)識(shí)淡水危機(jī)，了解自來水的階梯價(jià)格及收費(fèi)項(xiàng)目等，讓學(xué)生在現(xiàn)實(shí)情境中分析思考、解決實(shí)際問題，樹立科學(xué)意識(shí)、提升決策能力、強(qiáng)化社會(huì)責(zé)任。部分學(xué)生實(shí)驗(yàn)作品如圖6所示。

圖6 學(xué)生自制凈水器部分作品

學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)離不開實(shí)踐活動(dòng)，又在實(shí)踐活動(dòng)過程中不斷地發(fā)展和形成。教師應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到科學(xué)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐活動(dòng)所具有的教育價(jià)值，多組織學(xué)生開展生活化實(shí)踐活動(dòng)，不斷挖掘探索充實(shí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生在“做中學(xué)、用中學(xué)、創(chuàng)中學(xué)”的過程中建構(gòu)核心知識(shí)、培養(yǎng)關(guān)鍵能力、發(fā)展核心素養(yǎng)，使知識(shí)的獲得、科學(xué)探究與實(shí)踐能力的發(fā)展、學(xué)科核心素養(yǎng)的形成渾然一體。