摘 要： 利用“稀鹽酸敞口久置或者煮沸后濃度變化”創(chuàng)設真實的實驗探究情境，引導學生經歷從問題和假設出發(fā)到自主設計實驗方案，再到多角度獲取證據并形成結論的科學探究過程。在“教-學-評”一體化的理念指導下設計教學和評價活動，通過收集學生在探究活動中的表現作為科學探究和科學思維素養(yǎng)的評估證據，將評價融入教學過程。

關鍵詞： “教-學-評”一體化; 科學探究; 科學思維; 稀鹽酸; 濃度變化

文章編號： 1005-6629（2024）11-0043-05

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

《義務教育化學課程標準（2022年版）》凝煉了“科學觀念、科學態(tài)度、科學探究與實踐和科學態(tài)度與責任”四個方面的化學課程核心素養(yǎng)，并將“科學探究與化學實驗”列為五個學習主題之首，進一步凸顯了科學探究能力和科學思維的培養(yǎng)在初中化學教學中的重要價值和地位。同時明確“加強過程性評價，關注學生在化學學習活動中的表現，基于證據診斷學生核心素養(yǎng)的發(fā)展水平，實現‘教-學-評’一體化”的課程理念［1］?；谏鲜鲆螅x擇“以稀鹽酸為代表的溶液敞口久置后濃度如何變化”這一真實問題創(chuàng)設教學情境，教學內容涉及“溶液的濃度”“鹽酸的性質”“物質性質與應用”等主題，挖掘其中蘊含的科學探究與實踐要素以及“宏觀與微觀相聯系的化學科學思維方式和證據推理與模型認知的化學科學思維方法”［2］；通過教學目標的制訂、教學過程中學生活動表現評價的設計和實施，在日常學習中落實“教-學-評”一體化，實現課堂教學從掌握知識到發(fā)展素養(yǎng)的轉變。

1 教學內容及學情分析

1.1 教學內容分析

2016年和2018年的安徽中考化學試題中，以稀鹽酸為考查對象分別命制了2道科學探究題，要求學生在對試題信息進行分析、綜合的基礎上得出“稀鹽酸敞口久置或加熱煮沸并冷卻后濃度會變大”的結論。但大多數學生并不能根據所給信息解決問題，而是憑主觀臆斷，認為鹽酸具有揮發(fā)性，加熱煮沸或敞口久置后濃度會變小，甚至很多教師也持相同觀點。即使是在對該問題考查多年后教學調研中發(fā)現，仍有占受訪對象近一半者持有上述觀點，近80%的教師對其原因也無法做出科學解釋?；谏鲜鰡栴}，筆者利用這一教學資源，充分挖掘其中的科學探究和科學思維素養(yǎng)發(fā)展功能，結合“溶液”“常見的酸”等相關知識，組建以下教學內容：（1）設計并進行實驗探究稀鹽酸敞口久置后的濃度變化；（2）利用多角度獲取實驗證據，建構微觀模型認識并合理解釋稀鹽酸敞口久置后濃度變大的原因；（3）拓展利用不同溶液的濃度變化在生活中的應用，完善微觀模型。

本課時的教學內容不僅有助于引導學生通過解決真實情境問題的過程，認識從問題和假設出發(fā)確定探究目標、設計并實施實驗方案、通過實驗獲取證據、基于證據進行分析推理形成結論等［3］，還可充分利用

探究過程給學生提供更多展示和外顯科學探究、科學思維的機會。同時教師通過采用多種方法收集證據以判斷教與學是否在為達成目標服務、目標達成得如何以及教與學還可做哪些改進等［4］。

1.2 學情分析

九年級學生在學習了濃鹽酸的揮發(fā)性之后，不難理解濃鹽酸敞口后濃度會變小，自然也會想當然地認為：稀鹽酸敞口久置后濃度也會變小。在學習了酸的化學性質和溶液濃度等相關知識后，雖能分別描述酸的相關性質并進行簡單計算，但難以綜合運用所學知識從定量角度設計實驗并獲取證據來比較濃度大小，也很少有機會親身體驗從多角度設計實驗方案。此外，學生在開展二氧化碳的性質實驗時，用大理石與稀鹽酸反應制取的二氧化碳氣體通入紫色石蕊溶液中，石蕊溶液變紅，但加熱后常常會出現“石蕊溶液仍然保持紅色，沒有恢復原來的紫色”的“異常”現象，面對這一生成性問題，大多數教師和學生不能從鹽酸濃度變化的微觀本質進行分析。

本課時教學可安排在學生學完“常見的酸、堿、鹽”之后或總復習課中，此前學生通過“科學探究和化學實驗”主題的學習，知道了科學探究的要素和一般過程，掌握了探究物質性質的一般思路，以及控制變量的實驗設計方法；通過“物質的性質與應用”主題的學習，認識到鹽酸、二氧化碳等物質性質，以及溶液濃度的表示方法；通過“物質的化學變化”主題的學習，認識到化學反應中各物質間存在定量關系，初步具備了開展本探究活動所需的必備知識及基本探究能力。鑒于上述學情，選擇“稀鹽酸敞口久置后濃度如何變化”這一問題開展探究式教學，通過實驗探究獲得“濃度變大”結論時引發(fā)的認知沖突，有助于激發(fā)學生的探究欲，發(fā)展科學探究和科學思維能力。

2 教學目標及學生活動表現評價設計

2.1 教學目標

（1） 能利用鹽酸的性質，分析、猜想濃鹽酸和稀鹽酸敞口久置后濃度的變化。

（2） 能結合具體探究任務，綜合運用已有的有關鹽酸的性質、溶液濃度等知識以及控制變量的方法進行多角度分析，在給定條件下設計簡單的實驗方案。

（3） 能根據化學反應中各物質間的定量關系，結合實驗數據獲取多重證據得出科學結論，培養(yǎng)嚴謹求實的科學態(tài)度。

（4） 能用圖示方式表示稀鹽酸敞口久置后溶液濃度的微觀變化，并用于解釋某些實驗和生活中的現象，感受化學學科的價值。

2.2 學生活動表現評價設計

課堂教學中教、學、評是同時并進且彼此交融的過程，教與學的活動既是為達成目標服務的活動，也是評價目標是否達成的活動［5］?；谶@一指導思想，圍繞“教學目標”這一預期結果，通過對本課時教學內容的分析，進行“教-學-評”一體化設計如表1所示。

3 教學流程

在特定實驗探究情境下，將教的內容、學的活動和評的過程通過任務、活動和評價三條線索串聯起來，形成如圖1所示的教學流程。

4 教學過程

4.1 環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設真實情境，引出探究問題

［情境］展示一瓶濃鹽酸（37%）和稀鹽酸（以1%為例），打開瓶蓋，觀察現象。

［學生活動］觀察濃、稀鹽酸敞口放置后的現象，解釋現象。

［任務1］分析濃、稀鹽酸敞口久置或加熱后濃度的變化。

［學生表現］大多數學生能迅速聯系濃鹽酸的揮發(fā)性，正確解釋濃鹽酸敞口時出現的“白霧”現象，并據此推測濃、稀鹽酸的濃度會下降。個別學生從稀鹽酸敞口久置沒明顯現象的宏觀視角，猜測其不同于濃鹽酸，濃度不會發(fā)生變化。

設計意圖：喚醒學生已有的知識和經驗，直接引入探究問題，錨定學習主題，為后續(xù)形成的結論所引發(fā)的認知沖突埋下伏筆。通過學生的反饋更加明確所提出的探究問題的價值和意義，聚焦本課時需要探究的主題。

4.2 環(huán)節(jié)二：設計完善方案，獲取實驗證據

［情境］分別提供三組儀器和藥品（見表2）。

［任務2］根據提供的儀器和試劑設計實驗方案，討論實驗方案，并說明理由。

［學生表現］在該任務完成過程中，學生表現出較大的差異：個別學生只是對實驗儀器有一定興趣，但缺乏參與方案設計的熱情；大部分學生能結合所提供的儀器和試劑，分析實驗的原理，并結合原理給出粗略的步驟；個別學生能給出較為具體的步驟，以及需要測量的物理量；幾乎沒有學生提及，為確保實驗結論的可靠性，每組實驗需要完成2～3次平行實驗。

［教師引導］參與并鼓勵各小組成員之間相互討論，進一步明晰實驗原理并完善實驗方案（見表2），指明實驗操作過程中應注意的安全事項和操作要點。

［任務3］各組根據實驗方案完成實驗，并匯報實驗結果。

［學生表現1］先用pH試紙測出敞口久置的稀鹽酸和密封保存的稀鹽酸都為1，再用pH計測出敞口久置的稀鹽酸pH為0.5，密封保存的稀鹽酸pH為0.6，根據實驗數據說明稀鹽酸敞口久置后濃度變大。

［學生表現2］中和等量的氫氧化鈉溶液，二次實驗消耗敞口的稀鹽酸均為9滴，消耗密閉保存的鹽酸分別為10滴、11滴，分析稀鹽酸敞口久置后濃度變大。

［學生表現3］用密封稀鹽酸反應收集的二氧化碳體積為12mL，敞口稀鹽酸反應收集的二氧化碳為16mL；重復實驗，都是敞口稀鹽酸反應產生的二氧化碳體積多，說明敞口久置后濃度變大。

［教師］通過不同方法獲取的實驗數據都可得出結論：敞口久置后稀鹽酸的濃度變大。

設計意圖：培養(yǎng)學生根據探究目的，進行猜想，設計并完成實驗的科學探究能力。在任務2和任務3獲得的學生表現反饋中，教師通過適時的評價和激勵，促進學生從“想”到“做”，引導學生在問題解決中運用比較、分析、控制變量等科學方法，發(fā)展學生證據推理的化學科學思維素養(yǎng)。

4.3 環(huán)節(jié)三：進一步尋求證據，建構微觀模型

［情境］將盛有一定體積1%稀鹽酸的燒杯敞口放置15天后，溶液體積明顯變小。

［任務4］從微觀角度分析稀鹽酸敞口久置后，體積變小的原因，并繪出微觀示意圖。

［學生表現］個別學生仍從鹽酸的揮發(fā)性考慮，無法給出合理解釋；少部分學生只根據濃度變大的事實，推測有水分子擴散；部分學生能從宏觀體積的變化，并結合敞口久置后濃度變大的事實（實驗證據），推測水分子和氯化氫分子均會擴散到空氣中。學生繪制的典型圖示如圖2所示。

［教師引導］稀鹽酸溶液中的微粒主要是水分子、氫離子和氯離子；敞口久置過程中揮發(fā)出的是水分子和氯化氫分子。同時播放稀鹽酸敞口久置過程的微觀動畫。

設計意圖：引導學生結合微粒的知識分析、解決問題，外顯并發(fā)展學生基于證據進行模型建構的科學思維。通過學生的表現反饋出學生從微觀角度解釋實驗現象的能力較弱，為此教師需借助對學生描繪的典型圖示進行評價和提示性追問，引發(fā)學生更深入的思考，有效促進學生的思維發(fā)展。

4.4 環(huán)節(jié)四：完善微觀模型，拓展應用

［情境］展示一瓶濃硫酸。

［任務5-1］分析濃硫酸敞口久置后濃度又會如何變化？從微觀角度分析濃硫酸敞口久置后濃度變小的原因。

［學生表現］大多數學生能結合濃硫酸的吸水性，指出空氣中的水分子進入溶液中，溶劑增多，所以濃度變小。個別學生建構出“稀鹽酸敞口久置時水分子和氯化氫分子不斷逸出，逸出的分子數之比大于原溶液組分之比”的微觀模型。

［教師引導］溶液是由溶劑和溶質組成的，溶液敞口久置后濃度發(fā)生變化的原因不僅是由于溶液中的組分擴散到空氣中，空氣中的物質組分也可能進入溶液中，溶液敞口久置后濃度和體積的變化是由于溶劑分子、溶質微粒和空氣中的分子不斷運動、相互擴散導致的。

［任務5-2］完善溶液濃度變化的一般模型，并解決如下實驗情境中的問題。

［情境］視頻：某同學將制取的二氧化碳氣體通入紫色石蕊試液中，溶液變紅。加熱變紅的溶液，溶液仍保持紅色。

［問題］為什么溶液仍然保持紅色，沒有變回紫色呢？

［學生表現］多數學生能合理分析并運用探究結果進行推理：可能是制取二氧化碳所用的鹽酸濃度過大導致二氧化碳中混有的氯化氫進入到石蕊溶液了，而加熱煮沸會使溶液中HCl濃度更大，所以加熱煮沸后溶液仍為紅色。

［教師拓展］展示利用溶液濃度變化在生活中的應用。如氯化鈣溶液用于除濕空調系統(tǒng)等［6，7］。

設計意圖：圍繞鹽酸濃度變化這一過程，通過學生在經歷實際問題解決中的表現，不斷修正模型、應用模型，評價并發(fā)展學生證據推理與模型認知的科學思維方法。

5 教學反思

5.1 在“真探究”中發(fā)展學生科學探究能力和科學思維水平

本課例通過真實且有探究價值的問題情境、有挑戰(zhàn)性的學習任務、有思維深度的探究活動，使學生在經歷“真探究”的過程中，發(fā)展科學探究能力和科學思維能力。通過教學后對學生的訪談，學生普遍對探究過程中“選擇不同反應體系多角度設計實驗方案，獲取多項證據指向同一結論”印象深刻，有學生直言“以前一直認為，單憑一個實驗現象就可以獲得結論?，F在發(fā)現真正的科學探究是需要基于證據形成猜想，并尋求更多證據使猜想得到反復檢驗，這才是科學”。

5.2 在教和學的過程中評估并發(fā)展學生的科學探究能力

充分利用探究實驗和實踐活動可以為學生提供更多外顯其科學探究與科學思維素養(yǎng)的優(yōu)勢，將停留于中考試題的“解題式探究”轉化為學生的實驗探究活動，取得了預期的教學效果。如任務3的開展，當某一組學生通過一次實驗探究活動形成與猜想相矛盾的結論時，部分學生仍有疑惑；當通過多次實驗或其他方案的結果都指向同一結論時，學生自然轉入對現象背后更深入的思考中，證據意識和科學方法教育落到實處。又如在任務4和任務5的教學過程中，通過學生展示的微觀圖示直觀地反映了他們的思維水平，并在與同伴的交流和互評中，發(fā)展了基于證據進行模型建構的科學思維，同時順利達成教學目標（4）。

本課時留給學生的作業(yè)主要以中考原題的方式呈現，由于大部分學生對相關試題已較熟悉，學生的正確率幾乎100%，說明教學達到了較好的效果，但還未能評價學生新情境中解決問題的能力。如何發(fā)揮創(chuàng)新作業(yè)設計在落實“教-學-評”一體化方面的作用，是本課時教學仍需要繼續(xù)完善的地方。

參考文獻：

［1］［3］中華人民共和國教育部制定. 義務教育化學課程標準（2022年版）［S］. 北京： 北京師范大學出版社， 2022： 6， 19.

［2］胡欣陽， 畢華林. 化學科學思維的內涵及其發(fā)展路徑［J］. 化學教育（中英文）， 2022， 43（5）： 1～6.

［4］［5］楊玉琴. “教、學、評一體化”下的目標設計與達成［J］. 化學教學， 2020， （9）： 3～9.

［6］沈子婧， 殷勇高， 張小松. 基于氯化鈣溶液的混合鹽溶液除濕劑物性測量［J］. 化工學報， 2016， 67（7）： 3004～3009.

［7］林遠深. 一種太陽能薄膜液體除濕空調系統(tǒng)的應用分析［J］. 綠色科技， 2017， （20）： 164～167.