李剛

課程標準明確了以發(fā)展化學學科核心素養(yǎng)為主旨的基本理念，重視開展“素養(yǎng)為本”的實驗教學，倡導真實問題情境的創(chuàng)設，開展以化學實驗為主的多種探究活動，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。發(fā)展學生的化學學科核心素養(yǎng)，要求教師要積極開展“素養(yǎng)為本”的課堂教學實踐，主動探索以化學實驗為基礎的有效課堂教學模式和策略。

一、基于解決實際問題的探究實驗教學

科學探究與問題解決能力的發(fā)展是學生核心素養(yǎng)培育的必備品格之一。檢驗學生能力的主要方式就是在實際環(huán)境中解決實際問題。問題解決型教學是將問題解決作為教學的主要目的和手段，其基本環(huán)節(jié)包括：提出問題—尋找解決途徑—做出解答—遷移應用。它是在建構主義理論框架下形成的，強調學生知識構建的過程。這種教學模式對于調動學生學習興趣、培養(yǎng)學生問題意識等具有很好的效果。而化學實驗著重培育學生的實驗探究能力，學生在掌握了基本的化學概念、理論知識、具備一定實際操作能力的基礎上，通過對所提出的問題進行實驗方案設計、實驗操作。

例如，對大多數(shù)學生因胃痛而吃的胃藥有效成分的探究。由于胃酸（鹽酸）過多而引起的胃痛，醫(yī)生提供的藥片中含有的抗酸劑主要有氫氧化鋁與碳酸氫鈉兩種成分，教師請學生根據(jù)所學知識設計與實施探究方案，確定樣品藥中的主要成分哪個是氫氧化鋁，哪個是碳酸氫鈉，比較哪一種治療效果更好。

在此探究活動中，學生在已知信息和所學知識的基礎上，確定探究目的：（1）藥品的有效成分分別是什么？（2）比較氫氧化鋁與碳酸氫鈉兩種有效成分與鹽酸的反應效果哪種更好，繼而設計鹽酸與兩種藥品主要成分的定量實驗方案。探究目的（1）的設計方案：取適量鹽酸和任意一種藥品進行反應，反應中有氣泡產(chǎn)生的藥品主要成分為碳酸氫鈉，沒有氣泡產(chǎn)生的則為氫氧化鋁。探究目的（2）的設計方案：取一定量的鹽酸分別與氫氧化鋁、碳酸氫鈉反應，比較兩種藥品消耗量的多少。由于藥品有效成分含量比較小，操作過程可以采用比較精準的滴定方法。

探究活動中學生運用已有的知識，解決生活實際中的問題，形成學以致用的教學目的。整個探究過程鍛煉了學生的高階思維能力，如分析、解釋、論證、說明、評價等，也培養(yǎng)了學生以科學家的角度看待問題，在已有數(shù)據(jù)基礎上帶著對未知的疑問一步一步分析信息，最終達到解決問題、做出合理決策的習慣。同時，通過實踐探究活動，學生實際動手操作能力得到鍛煉提升。

二、基于真實情境化背景的探究實驗教學

真實、具體的問題情境是學生化學學科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要方式，為學生化學學科核心素養(yǎng)提供了真實的表現(xiàn)機會。

例如，進行“苯酚”知識教學時，教師可以給學生展示苯酚軟膏使用說明書，在藥物相互作用說明里提到“不能與堿性藥物并用”，據(jù)此提出“苯酚具有酸性”的猜測，并在此基礎上，再進一步提出疑問：（1）苯酚是不是酸？（2）是強酸性還是弱酸性？（3）如果是弱酸性，酸性比碳酸強還是弱？然后設置實驗情境并引導學生設計探究實驗，再由實驗現(xiàn)象進行分析推理。

探究一：用紫色石蕊試液和pH試紙檢測苯酚溶液pH。

探究二：大小相同的鎂條分別與等量的苯酚溶液和蒸餾水反應，比較反應速率。

探究三：適量苯酚濁液分別與NaOH溶液、Na2CO3溶液、NaHCO3溶液反應，根據(jù)反應現(xiàn)象推測結論。

探究四：在與NaOH溶液反應后的澄清液中通入CO2，根據(jù)現(xiàn)象推導結論。

教師通過設計四個實驗探究情境，一步一步驅動學生突破常規(guī)思維，改習慣性的單一認知為復雜的多維度認知，將學生思維推向縱深處。這個探究過程既培養(yǎng)了學生的知識遷移能力和科學探究意識，也豐富了其認知角度，提升了思維能力。

三、基于任務問題驅動化學核心素養(yǎng)的探究實驗教學

任務驅動教學法（Task Based Learning）是建立在建構主義教學理論基礎上的一種教學方法，是建構理論在教育教學中的一種具體應用。教學理念是以學生為中心，教師將教學內容轉化為需要完成的任務，教學活動即為完成任務的過程。探究過程的環(huán)節(jié)：情境創(chuàng)設，提出任務;理論分析，制訂方案;實驗探究，歸納結論;交流討論，任務評價;反思總結，改進提高。學生在完成任務的動機驅動下，在合作探究的學習過程中，確定完成任務的方法，通過任務的完成達成“知識和能力”的教學目標，促使學生化學核心素養(yǎng)的培育。

例如，在學習鐵的重要化合物FeO知識時，教材上并沒有過多關于FeO性質的內容，教師對這塊內容的處理大多數(shù)都是基于證據(jù)推理和模型認知的化學思維，引導學生根據(jù)元素化合價的特征推測FeO可能具有的化學性質，學生根據(jù)已知的氧化還原反應理論很容易確定含有正2價鐵的化合物既具有氧化性也具有還原性。教師在學生已經(jīng)得到初步結論的基礎上提出：鐵和水蒸氣可以反應，那么FeO能否表現(xiàn)出和鐵相似的性質與水蒸氣反應呢？其判定依據(jù)是什么？如何證明？學生小組合作分析討論，得出氧化亞鐵（FeO）與水蒸氣反應的可行性分析要點：（1）FeO可以和H2O（g）發(fā)生反應;（2）反應裝置可以采用鐵和水蒸氣反應的儀器裝置;（3）通過驗證反應產(chǎn)物有H2產(chǎn)生就可以得到肯定結論。然后在教師的組織下按照實驗設計方案進行實驗探究，實驗探究結束后，完成交流討論、任務評價，再進行反思總結和改進提高兩個環(huán)節(jié)。在反思過程中，教師又提出另一個問題：除了H2外，另外的產(chǎn)物從可能的角度看應該有Fe3O4和 Fe2O3兩種，能否從理論和實驗的角度分別加以證明呢？教師引導學生首先在理論層面進行分析。

依據(jù)鐵元素守恒，可能發(fā)生的反應方程式（實驗時控制反應溫度為800℃）。

H2O（g）+3FeO=Fe3O4+H2（1）

H2O（g）+2FeO=Fe2O3+H2（2）

依據(jù)熱力學判據(jù)，∠H<0，S<0，反應低溫自發(fā)，一般情況下為可逆反應。由G=-RTlnK，代入相關熱力學數(shù)據(jù)，計算得出在800℃時，K（1）、K（2）均大于105，且K（1）≥K（2）。

據(jù)此，多數(shù)學生都預測以發(fā)生反應（1）為主反應，同時推測在800℃時，F(xiàn)e3O4比Fe2O3穩(wěn)定。

關于實驗探究驗證任務，留給學生進一步通過小組合作進行完成。通過任務驅動的方式，將學習內容和探究實驗相結合，既能激發(fā)學生的學習興趣，又能加深學生對知識的理解，學習的過程更加突出思維方法的培養(yǎng)。具體的問題解決任務，促使學生查閱資料、設計方案、實驗探究等。在問題解決過程中，學生的化學學科核心素養(yǎng)得到了提升。

四、基于促進學習進階視域的探究實驗教學

關于學習進階的研究在我國還處在很有限的范圍內，對于學習進階的實驗探究更少之又少。美國國家研究理事會將學習進階定義為“在較大時間跨度內，學生學習和研究某一主題時，對學生連貫且逐漸深入的思維方式的描述”。我國較早研究學習進階的北京師范大學劉恩山教授對其定義是：對學生在各學段學習同一主題的概念時所遵循的連貫的、典型的學習路徑的描述。學習進階包括五個方面的內容：終點目標、發(fā)展變量、成就表現(xiàn)、學習水平和評價。學習進階是基于假設、實證檢測、重新修正、實證測評的多重循環(huán)過程?？茖W探究是基于問題，通過證據(jù)、解釋、交流、評價一系列活動，得出結論的過程。從科學探究的載體來看，可以分為實驗型探究、調查型探究和討論型探究。

可以嘗試在實驗探究中融入學習進階理論，把實驗劃分為由低到高的學習進階階段，在學習進階過程中激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和探究能力，提升實驗教學的質量，最終達到培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的目標。

例如，基于學習進階的“不同電極材料電解氯化鈉溶液的產(chǎn)物變化”探究實驗教學設計結合學生已經(jīng)完成的知識內容，確定學習進階的階段表現(xiàn)水平（見表1）和探究實驗流程。最后，結合數(shù)據(jù)綜合分析得到初步結論。

發(fā)展學生的化學學科核心素養(yǎng)，要求教師積極開展“素養(yǎng)為本”的課堂教學實踐，主動探索“素養(yǎng)為本”的有效課堂教學模式和策略。實驗探究活動最具化學特色且對培育學生“科學探究和創(chuàng)新意識”素養(yǎng)有著至關重要的作用，教師應根據(jù)學生實際情況和教學條件，實施相對應的實驗教學策略，在引導學生進行實驗探究和實驗設計時，要把實驗探究的教學實效放在首位，把握好實驗探究的度，真正發(fā)揮實驗探究教學對學生思維啟迪和能力提升的作用，落實化學學科核心素養(yǎng)的培育。

本文系2019年度河北省教育科學研究“十三五”規(guī)劃課題“基于科學探究與創(chuàng)新意識素養(yǎng)的高中化學實驗教學策略研究”（課題編號：1904181）的研究成果。

（作者單位：河北省秦皇島市實驗中學）

責任編輯：李莎

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