【摘要】本文著重論述初中科學素養(yǎng)與高中學科核心素養(yǎng)的關系，并基于化學學科以實驗為基礎的鮮明特點，提出通過創(chuàng)新化學實驗教學提高初中生科學素養(yǎng)的策略：通過豐富認知培養(yǎng)學生的人文精神和科學態(tài)度，利用現(xiàn)代信息技術輔助教學發(fā)展學生的宏觀辨識與微觀探析核心素養(yǎng)，設計序列化實驗培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和科學探究能力，引導學生在解決生活問題的過程中深刻理解社會責任和發(fā)展創(chuàng)新實踐能力。

【關鍵詞】科學素養(yǎng) 化學實驗教學 實踐策略

【中圖分類號】G63 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2022）01-0094-03

《義務教育化學課程標準（2011年版）》明確提出：義務教育階段的化學課程是科學教育的重要組成部分，應體現(xiàn)啟蒙性和基礎性。義務教育階段的化學教育，要激發(fā)學生學習化學的好奇心，引導學生認識物質世界的變化規(guī)律，啟迪學生的科學思維，培養(yǎng)學生的實踐能力;引導學生認識化學、技術、社會、環(huán)境的相互關系，理解科學的本質，提高學生的科學素養(yǎng)。

科學素養(yǎng)是人們?yōu)榱诉m應時代發(fā)展，在接受科學知識的過程中所形成的基本品質和能力。按照國際公認的觀點，科學素養(yǎng)應包括科學知識、科學研究的過程和方法、科學技術對社會和個人所產(chǎn)生的影響三個組成部分?！镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準（2017年版2020年修訂）》作為最新修訂的基礎教育化學課程標準，以核心素養(yǎng)立意，認為：普通高中化學課程是與義務教育化學或科學課程相銜接的基礎教育課程;化學學科核心素養(yǎng)是學生必備的科學素養(yǎng)，是學生終身學習和發(fā)展的重要基礎;化學學科核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認知”“科學探究與創(chuàng)新意識”“科學態(tài)度與社會責任”五個方面，其中的“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認知”三個方面核心素養(yǎng)指向化學學科的思想和方法，“科學探究與創(chuàng)新意識”意在激勵學生實踐創(chuàng)新，“科學態(tài)度與社會責任”則揭示了化學學習更高層次的價值追求。

眾所周知，化學是一門以實驗為基礎的學科，在培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)方面具有獨特的優(yōu)勢：教師在教學中創(chuàng)設以實驗為主的科學探究情境，有助于學生樹立變化觀念與平衡思想，培養(yǎng)科學態(tài)度和社會責任，激發(fā)科學探究的興趣，形成宏觀辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型認知等學科核心素養(yǎng)。但是，由于初中化學課程到初三時才開設，一線教師在啟蒙學生化學學科知識的同時又要面臨中考備考的壓力，所以通常情況下，他們會有意無意地忽略實驗教學，偏重理論知識和解題方法的講授，哪怕是僅有的實驗教學，也是以教師演示實驗為主且多數(shù)是照本宣科式的演示，教師改進和創(chuàng)新實驗極少，很少鼓勵學生自主實驗或者向課外拓展科學探究。近年來，筆者嘗試通過創(chuàng)新化學實驗教學提升初中生的科學素養(yǎng)，取得了較好的實踐效果。

一、基于教材內容引入課外關聯(lián)素材，豐富學生認知，鋪墊實驗情境，培養(yǎng)學生的人文精神和科學態(tài)度

對化學學科來說，“科學態(tài)度與社會責任”要求學生具有安全意識和嚴謹求實的科學態(tài)度，具有探索未知、崇尚真理的意識;深刻認識化學對創(chuàng)造更多物質財富和精神財富、滿足人民日益增長的美好生活需要的重大貢獻;具有節(jié)約資源、保護環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展意識，從自身做起，形成簡約適度、綠色低碳的生活方式;能對與化學有關的社會熱點問題做出正確的價值判斷，能參與有關化學問題的社會實踐活動。

九年級的學生剛接觸化學知識，培養(yǎng)學生化學學科應有的情感·態(tài)度·價值觀尤其重要，而化學實驗教學在培養(yǎng)學生好奇心、引導學生探索和發(fā)現(xiàn)未知世界方面具有得天獨厚的優(yōu)勢。為此，教師不能滿足于照本宣科地傳授教材知識，而應基于教材內容，通過引入一些與教學內容相關的科學實驗視頻、科學家進行相關科學研究的故事、科學史上對相關現(xiàn)象進行持續(xù)實驗研究的完整歷程等，努力拓寬學生的科學視野，激發(fā)學生學習科學的興趣;通過引入化學知識在社會生活和科技前沿的應用案例，讓學生感知化學的魅力，培養(yǎng)嚴謹求實的科學態(tài)度和社會責任。

二、用現(xiàn)代信息技術輔助實驗教學，在培養(yǎng)學生變化觀念的同時，發(fā)展學生的證據(jù)推理與模型認知、宏觀辨識與微觀探析核心素養(yǎng)

對于化學學科來說，“變化觀念與平衡思想”要求學生能認識物質是運動和變化的，知道化學變化需要一定的條件，并遵循一定規(guī)律;能認識化學變化的本質特征是有新物質生成，并伴有能量轉化;能認識化學變化有一定限度、速率，是可以調控的;能多角度、動態(tài)地分析化學變化，運用化學反應原理解決簡單的實際問題?！白C據(jù)推理與模型認知”要求學生具有證據(jù)意識，能基于證據(jù)對物質組成、結構及其變化提出可能的假設，通過分析推理加以證實或證偽;建立觀點、結論和證據(jù)之間的邏輯關系;知道可以通過分析、推理等方法認識研究對象的本質特征、構成要素及其相互關系，建立認知模型，并能運用模型解釋化學現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質和規(guī)律。“宏觀辨識與微觀探析”要求學生能從不同層次認識物質的多樣性，并對物質進行分類;能從元素和原子、分子水平認識物質的組成、結構、性質和變化，形成“結構決定性質”的觀念;能從宏觀和微觀相結合的視角分析和解決實際問題。

由于化學是一門在原子、分子水平上研究物質的組成、結構、性質及其應用的自然科學，許多內容是人類肉眼所不能直接看到的。教師可以嘗試利用信息技術創(chuàng)設數(shù)字化的實驗教學環(huán)境，比如借助AR技術模擬實驗場景，向學生展示一個“肉眼可見”的立體、鮮活的微觀世界，以此拓展學生思考的廣度和深度，幫助學生從不同層次去認識物質的多樣性，感受物質在微觀領域的變化與運動，發(fā)展學生的證據(jù)推理與模型認知思想。例如，在執(zhí)教九年級上冊（本文所用課例均來自科粵版教材，下同）《2.2 構成物質的微粒（Ⅰ）——分子》一課時，筆者分析，該課作為化學微觀啟蒙第一課，為學生開個好頭極為重要，然而，教材中的分子運動實驗因密閉性不好，導致實驗過程中會有刺激性氣味——氨氣揮發(fā)到空氣中，造成教室環(huán)境污染，不利于培養(yǎng)學生的安全意識，而且該實驗不能用于探究溫度對分子運動的影響。于是，筆者對實驗裝置進行了改造，用錐形瓶與帶注射器的膠塞裝置代替了原裝置。接下來，筆者在小試管中加入蘸有酚酞溶液的棉球，再把小試管放入錐形瓶中，將注射器中的氨水推進錐形瓶中的小試管，此時學生可以看到棉球明顯變紅了。之后筆者把錐形瓶放到不同溫度的熱水中，學生觀察并分析溫度變化對分子運動的影響。如此改進實驗，不僅實驗過程安全，而且操作簡單、現(xiàn)象明顯、移動方便，關鍵是可以多次重復試驗，便于學生接下來展開分組自主實驗，讓學生都可以直觀地發(fā)現(xiàn)和分析出分子運動速度的變化是隨著溫度的增高而加快。教師在學生分組實驗時靈活走動，捕捉學生操作實驗中的細節(jié)，并用手機等媒介將學生實驗操作的細節(jié)實時拍攝下來并投放到教室大屏幕，向全班學生實時分享，引導學生針對實驗操作展開生生互評，總結成功經(jīng)驗，吸取失敗教訓。在本實驗中，學生所觀察到的分子運動，其實只是試劑顏色的改變，由顏色改變推導出分子的運動即氨水中揮發(fā)出了氨氣、氨氣再溶于酚酞棉球，由熱水溫度的改變觀察酚酞棉球顏色變化的快慢并推導出溫度與分子運動速度的關系。接下來，教師用視頻展示分子運動的微觀過程，讓學生“肉眼可見”分子間有間隔、不同狀態(tài)的分子間隔不同、分子的質量和體積都很小、分子一直處于運動中等微觀世界的真實狀態(tài)?；趯嶒炗^察與視頻學習，學生已然可以將宏觀現(xiàn)象與微觀運動結合起來，順利突破了對微觀世界進行直觀觀察的壁壘，變化觀念由此確立，證據(jù)推理與模型認知、宏觀辨識和微觀探析核心素養(yǎng)得到了有效的培養(yǎng)。

三、精心設計序列化的實驗內容，將改進實驗、新增實驗與自主設計開放實驗相結合，著力培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，發(fā)展學生的科學探究能力

對于化學學科來說，“科學探究與創(chuàng)新意識”要求學生認識科學探究是進行科學解釋和發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和應用的科學實踐活動;能發(fā)現(xiàn)和提出有探究價值的問題;能從問題和假設出發(fā)，依據(jù)探究目的，設計探究方案，運用化學實驗、調查等方法進行實驗探究;勤于實踐，善于合作，敢于質疑，勇于創(chuàng)新。

傳統(tǒng)的化學實驗教學，學生被動觀察教師演示課本上的實驗，從實驗的準備到實驗過程、分析、記錄等，都有固定的模式、規(guī)范的流程，不利于引發(fā)學生的探究欲望。另外，筆者以為，初中化學實驗教學，不僅要讓學生掌握化學知識的學習方法和技巧，還應培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和科學探究能力。為此，教師應精心設計每一次實驗教學，比如：以層次性問題引發(fā)學生的思考，以開放性問題推動學生自主探究，用科學嚴謹?shù)膽B(tài)度指引學生在實驗中仔細觀察、記錄;對于實驗操作和實驗現(xiàn)象，鼓勵學生大膽質疑、提出個性化見解，甚至鼓勵學生改進實驗過程、創(chuàng)新實驗內容，并通過自主設計實驗方案、開展自主實驗來驗證猜想，發(fā)展科學探究能力。例如，在執(zhí)教九年級下冊《7.2 物質溶解的量》一課時，教材安排了一個“在15mL水中分別加入3g硝酸鉀和3g氯酸鉀進行對比”的實驗引出飽和溶液與不飽和溶液的概念，接著在飽和硝酸鉀溶液中繼續(xù)加水、加熱，之后再加硝酸鉀，然后冷卻。如此又是加水（溶劑）加熱又是加硝酸鉀（溶質），導致學生對“是否能繼續(xù)溶解某溶質”意識模糊。另外，該實驗所用燒杯較大，耗材較多，加熱和冷卻的時間也比較長，都不利于學生在課堂中開展自主分組實驗。為了發(fā)展學生的實驗探究能力，筆者改進了該實驗操作：將燒杯改成試管，藥品的用量減少三分之二;用沸水代替酒精燈加熱，既省時又節(jié)省了儀器;用冰水代替自然冷卻，觀察藥品析出的過程，不僅實驗時間短，而且實驗現(xiàn)象明顯。完成上述實驗后，筆者又增加了一個“在硝酸鉀飽和溶液中加入少量高錳酸鉀”的實驗，讓學生觀察溶液由無色變藍色的過程，將“一定溫度、一定量的溶劑、某種溶質、能否繼續(xù)溶解”這四個知識要點很好地通過實驗過程進行了展示，加深了學生對飽和溶液和不飽和溶液概念的理解，并從科學本質上理解了二者之間為什么可以相互轉換。最后，筆者給學生提供了硝酸鉀、氫氧化鈣和水三種物質，讓學生進行分組開放實驗——自主設計實驗方案，自主探究溶液是否飽和與溶液濃稀之間的關系，并開展組間評比。最后，學生從實驗中順利得出“飽和溶液不一定是濃溶液、不飽和溶液不一定是稀溶液”的認知。將改進實驗、增加實驗與開放實驗相結合，讓學生在設計實驗方案、展開實驗過程的過程中，梳理、內化和應用知識，不僅使學生從科學本質上理解了飽和溶液和不飽和溶液的概念以及溶液是否飽和與溶液濃度之間的關系等核心知識，而且有效培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新意識，發(fā)展了學生的科學思維和科學探究能力。

四、引導學生在應用化學知識解決生活實際問題的過程中進一步培養(yǎng)科學探究與創(chuàng)新意識，深刻理解科學態(tài)度與社會責任

知識來源于生活，也服務于生活。脫離生活場景的教學很難讓學生認識到化學與社會生活的關系，導致學生對化學知識缺乏認同感。在創(chuàng)新實驗教學的過程中，筆者將教材知識與學生的生活實際相結合，給學生創(chuàng)設真實的問題情境，引導學生去思考化學在生活中的意義，認識化學在社會發(fā)展中的作用，進而懂得應用化學知識探索和解決現(xiàn)實問題，深刻理解科學態(tài)度與社會責任。例如，執(zhí)教九年級上冊《4.1 我們的水資源》一課，筆者先向學生展示了自來水的生產(chǎn)過程，揭示了其中的化學原理，讓學生掌握了過濾、沉淀、吸附、消毒等化學知識和科學方法;之后引導學生應用這些知識和方法去理解生活中的各種實踐活動，比如豆汁與豆渣的分離用的是過濾的知識與方法，將活性炭放入冰箱中除臭用的是碳的吸附性知識等;接著調查學生家庭生活用水情況，向學生普及北海市周邊海域海水狀況，引導學生分析凈水原理，掌握野外凈化水源的簡易方法，進一步實踐應用生活中常見的塑料瓶、吸管、紗布、活性炭、棉花、石英砂等物品設計自制凈水器，并對比凈化北海不同海域海水的實際效果，將所學知識運用于生活，增強愛護水資源、保護環(huán)境的意識;學習了硬水與軟水的概念，再引導學生回家后用肥皂水檢測自家飲用水的軟硬程度，深刻理解長期使用和飲用硬水的危害，嘗試在生活實踐中利用加熱、煮沸的方法使硬水軟化，享受化學知識給自己帶來的健康生活。

筆者還曾帶學生走進廣西紅樹林研究中心，與研究人員一起研究紅樹植物對海水中重金屬元素的凈化作用，并將研究成果在各級各類中小學創(chuàng)新發(fā)明展、電視臺等平臺進行展示、宣傳，激發(fā)了更多學生參與到紅樹植物的研究與保護當中。這樣的課外實踐探究活動，不僅為學生打開了一扇應用化學知識從事科學研究的窗戶，而且給學生應用所學知識服務社會創(chuàng)造了機會，使學生慢慢愛上化學、愛上科學。

總之，教師創(chuàng)新化學實驗教學提高初中生的科學素養(yǎng)，不僅具有重要的現(xiàn)實意義，而且于學生發(fā)展也大有裨益。

參考文獻

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[4]莊月娥，張賢金.重視化學實驗教學提高學生科學素養(yǎng)[J].中小學實驗與裝備，2019（5）：14-16.

作者簡介：唐榮蓉（1985— ），廣西北海人，中學一級教師，研究方向為中學化學教學。

（責編 白聰敏）