曹 煥

（常熟市常清中學(xué) 江蘇 蘇州 215500）

新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)要著力發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)，核心素養(yǎng)是學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)而逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展所需的正確價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。［1］其中，化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)具體包括：化學(xué)觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究與實踐、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。［1］

實驗探究是實現(xiàn)化學(xué)教學(xué)的重要途徑，探究過程應(yīng)改變傳統(tǒng)的接受型模式，滲透合作學(xué)習(xí)的理念。［2，3］合作學(xué)習(xí)能突破個體在實驗探究中的局限性，有效地彌補(bǔ)個體間差異，并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升化學(xué)實驗教學(xué)的效能，真正實現(xiàn)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的落地。

如何在新授課教學(xué)中開展以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的實驗探究活動，促進(jìn)學(xué)生提升自主、合作、探究能力呢？筆者選取中學(xué)生軍訓(xùn)期間高發(fā)的“低血糖暈倒急救”事件為主題情境，創(chuàng)設(shè)了三個銜接性任務(wù)鏈來驅(qū)動實驗探究，以宏微觀結(jié)合的視角逐步構(gòu)建核心知識網(wǎng)絡(luò)框架，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)與合作探究意識，有利于學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。

一、教學(xué)設(shè)計思路

滬教版上冊第三章第一節(jié)“微粒的性質(zhì)”主要集中于微觀世界的探索，知識較為抽象，學(xué)生往往感到難以理解、掌握并應(yīng)用。因此，筆者創(chuàng)設(shè)銜接性任務(wù)鏈來驅(qū)動合作探究活動，將微觀性質(zhì)以宏觀現(xiàn)象呈現(xiàn)，化抽象為具體，形成核心知識網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)?；诖?，課題內(nèi)容以任務(wù)線、活動線、知識線、素養(yǎng)線的教學(xué)思路展開；具體如圖1所示。

圖1 “微粒的性質(zhì)”教學(xué)設(shè)計思路

二、課堂教學(xué)過程

1.創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課

【教師】播放視頻：“低血糖暈倒急救”事件。近年來，由于現(xiàn)代生活方式的改變和“以瘦為美”而節(jié)食的風(fēng)氣盛行，中學(xué)生軍訓(xùn)期間低血糖暈倒事件頻繁發(fā)生。當(dāng)我們遇到因低血糖而暈倒的同學(xué)時，你認(rèn)為最有效、快速的施救方式是什么呢？

【合作交流】最有效、快速的方式是補(bǔ)充葡萄糖溶液。

【教師】葡萄糖作為易被人體吸收的單糖，能快速緩解低血糖癥狀。如若不能迅速地提供葡萄糖溶液，同學(xué)們可以選擇含糖類的零食進(jìn)行施救。

設(shè)計思路：創(chuàng)設(shè)真實的主題情境——“低血糖暈倒急救”事件，將生命安全與健康教育有機(jī)融入教學(xué)中，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時，感悟化學(xué)與生活、生命的聯(lián)系，既反映了共通性素養(yǎng)——生命安全與健康意識，又培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任學(xué)科核心素養(yǎng)。

2.初配葡萄糖溶液

【學(xué)生】學(xué)生根據(jù)已稱量好的葡萄糖粉末、水配制成5%的葡萄糖溶液。

【教師】通過葡萄糖溶解的現(xiàn)象，提出問題：葡萄糖溶于水后是否消失了呢？

【合作探究1】“看你有多小”實驗——根據(jù)提供藥品和儀器：葡萄糖溶液、放大鏡，觀察現(xiàn)象并分析上述問題。

【交流與討論】利用放大鏡無法觀測到，學(xué)生認(rèn)為：葡萄糖溶于水后可能消失了。

【教師】葡萄糖溶于水后具有甜味，故葡萄糖沒有消失；視頻展示：葡萄糖溶解的動態(tài)變化。利用放大鏡無法觀測到，是由于葡萄糖溶解形成了我們?nèi)庋劭床坏降奈⒘?，此微粒可通過掃描隧道顯微鏡觀察到。教師進(jìn)一步遷移比較，以一滴水由1.67×1021個微粒組成為例，1 min 數(shù)100個的速度，10億人要日夜不停地數(shù)多少萬年呢？通過計算得出：需要數(shù)約3.18 萬年，你能從中得出什么結(jié)論呢？

【師生總結(jié)】直觀感受到了微粒的渺小，并引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)得出微粒性質(zhì)1：微粒的質(zhì)量和體積都很小。

設(shè)計思路：通過學(xué)生合作實驗探究并展示以直觀的龐大數(shù)據(jù)，更有利于學(xué)生感知微粒的渺小，并以宏觀辨識與微觀探析的角度分析問題，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維學(xué)科核心素養(yǎng)。

3.再識葡萄糖溶液

【教師】當(dāng)只有葡萄糖粉末時，如何快速緩解低血糖癥狀呢？視頻播放：醫(yī)生建議，最好將100 g葡萄糖溶于250 mL溫水中，快速飲用。提出問題：為什么葡萄糖要用溫水溶解呢？

【提出猜想】溫水能加快溶解速率。

【教師】實驗1：播放濃氨水和酚酞溶液的實驗，如圖2所示。觀察實驗現(xiàn)象，并分析實驗結(jié)論。

圖2 濃氨水和酚酞溶液的實驗

【學(xué)生】現(xiàn)象：酚酞溶液變紅色；結(jié)論：氨水能使無色酚酞變紅。

【教師】為什么濃氨水和酚酞溶液在無接觸時，就能使酚酞溶液變紅呢？請從微粒的角度解釋該現(xiàn)象。

【討論與交流】小組合作分析，得出實驗結(jié)論：微粒在不停地做無規(guī)則運(yùn)動。

【教師】濃氨水和酚酞溶液在無接觸情況下，由于濃氨水易揮發(fā)就能使酚酞溶液變紅，從微觀角度說明：微粒在不停地做無規(guī)則運(yùn)動。正如葡萄糖粉末能在水中溶解一樣，也是微粒運(yùn)動的結(jié)果。

【設(shè)計方案】根據(jù)給定實驗儀器，小組合作討論設(shè)計密閉裝置，并思考如何利用控制變量法設(shè)計實驗方案來驗證溫度能加快微粒的運(yùn)動速率？

【討論與交流】教師引導(dǎo)，小組合作設(shè)計創(chuàng)新性實驗裝置如圖3所示，試管中固定了用酚酞溶液浸濕的棉球，分別將兩錐形瓶置于不同溫度下并注射4 mL濃氨水，就可以驗證溫度是否能加快微粒的運(yùn)動速率。

圖3 濃氨水和酚酞溶液創(chuàng)新實驗裝置

【驗證實驗】“看誰跑得快”實驗，如圖4所示。

圖4 “看誰跑得快”實驗

【師生總結(jié)】通過實驗得出：70 ℃熱水浴中棉球變紅速度比室溫快。教師引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)，得出微粒性質(zhì)2：微粒在不停地做無規(guī)則運(yùn)動，溫度越高，微粒的運(yùn)動速率越快。

【呈現(xiàn)材料】濃氨水易揮發(fā)出氨氣，濃度越高揮發(fā)量越多。氨氣在常溫下為無色、有刺激性的氣體，氨氣的溶解性極高，不僅會污染環(huán)境，還會對動物或人體的上呼吸道有刺激和腐蝕作用，減弱人體對疾病的抵抗力。

【教師】根據(jù)上述資料，將此實驗進(jìn)行創(chuàng)新性改進(jìn)，小組討論該實驗相對于課本實驗的優(yōu)點？

【學(xué)生】交流與討論，得出優(yōu)點：1.在密閉裝置中進(jìn)行實驗，能避免氨氣的逸出，防止其危害人體健康和污染環(huán)境；2.使用的實驗藥品量明顯減少，節(jié)約資源。

【總結(jié)】通過以上實驗探究，可以得出：微粒在不停地做無規(guī)則運(yùn)動，溫度越高，微粒的運(yùn)動速率越快。其中，平時服用葡萄糖應(yīng)該用溫水沖服，因為溫水能加速葡萄糖的溶解且能更好地發(fā)揮葡萄糖本身的作用，從而有利于人體吸收；水溫過高會破壞葡萄糖的營養(yǎng)價值，水溫過低不利于葡萄糖營養(yǎng)價值的發(fā)揮。

設(shè)計思路：通過“挑戰(zhàn)性”創(chuàng)新實驗方案的設(shè)計，得出實驗方案并驗證了溫度能加快微粒的運(yùn)動，使學(xué)生切身感受到微粒的運(yùn)動，化抽象為具體，不僅強(qiáng)化學(xué)生對核心知識和學(xué)科思維的深刻理解，而且提升學(xué)生合作溝通與創(chuàng)新實踐能力，有效發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等核心素養(yǎng)。

4.回探葡萄糖溶液

【教師】提出問題：葡萄糖溶解的同時，還伴隨著什么現(xiàn)象呢？教師引導(dǎo)學(xué)生回答，順勢提出問題：為什么葡萄糖溶解過程中體積會變小呢？

【交流與討論】小組成員根據(jù)混合后體積變小，分析得出：微粒間存在空隙。

【教師】進(jìn)一步提出問題：聯(lián)系生活，舉例說明微粒間的空隙與哪些因素有關(guān)？

【師生總結(jié)】聯(lián)系生活實際，根據(jù)汽水瓶打開會發(fā)出聲音與喝汽水會打嗝的現(xiàn)象，總結(jié)得出：微粒間的空隙與溫度和壓強(qiáng)有關(guān)。

【教師】同樣，溫度、壓強(qiáng)也會引起物質(zhì)三態(tài)之間的變化，那固、液、氣三態(tài)下微粒間的空隙存在什么規(guī)律呢？

【合作探究2】“看誰力氣大”實驗，如圖5所示：小組合作探究，用兩個同樣的塑料瓶，一瓶裝滿水，另一瓶裝滿空氣，分別用力捏，觀察瓶子變癟的程度？并從微觀角度分析原因。

圖5 “看誰力氣大”實驗

【師生總結(jié)】通過裝滿空氣的瓶子變癟程度較大，學(xué)生得出微粒間空隙：氣體＞液體。教師進(jìn)一步展示固、液、氣三態(tài)微觀模擬圖，如圖6所示，學(xué)生得出微粒間空隙：一般情況下，氣體＞液體＞固體。

圖6 固、液、氣三態(tài)微觀模擬圖

【教師】一般來說，微粒間空隙：氣體＞液體＞固體。但也有特例：水分子間空隙：水蒸氣＞冰＞水，請結(jié)合生活事例分析原因？

【總結(jié)】學(xué)生聯(lián)系生活中裝滿礦泉水的塑料瓶冷凍后會體積膨脹得出微粒性質(zhì)3，微粒間空隙：一般情況下，氣體＞液體＞固體；但存在特例，水分子間空隙：水蒸氣＞冰＞水。

設(shè)計思路：本環(huán)節(jié)設(shè)計趣味化學(xué)實驗激發(fā)小組合作探究意識，實驗中宏觀體積變化讓學(xué)生在潛移默化中感悟微粒間的空隙，提升學(xué)生以宏微結(jié)合的視角理解深化知識的能力。此外，通過水三態(tài)空隙的特殊性形成認(rèn)知沖突，啟發(fā)學(xué)生主動構(gòu)建結(jié)構(gòu)化知識，進(jìn)而強(qiáng)化學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識、科學(xué)思維等核心素養(yǎng)。

5.應(yīng)用宏微觀

【教師】提出問題，并組織學(xué)生交流討論，合作總結(jié)。

問題1：在冬季，醫(yī)院中葡萄糖溶液常有固體析出，若你是一名醫(yī)生，你會如何幫助患者重新獲得原來的葡萄糖溶液，使得患者快速補(bǔ)充機(jī)體能量，緩解病情？

問題2：通過加熱使得葡萄糖再次溶解，在此過程中涉及到此節(jié)課學(xué)習(xí)的哪些內(nèi)容，請繪制知識網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。

【學(xué)生】交流討論，總結(jié)回答并繪制核心知識網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，如圖7所示。

圖7 核心知識網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

【師生總結(jié)】總結(jié)這節(jié)課的核心內(nèi)容，聯(lián)系生活與科技拓展應(yīng)用。

設(shè)計思路：讓學(xué)生以醫(yī)生的角色為患者解決實際問題，實現(xiàn)知識的遷移和應(yīng)用，深化生命安全與健康意識，并增強(qiáng)學(xué)生的社會責(zé)任感。此外，引導(dǎo)學(xué)生自主構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖來回顧課堂核心知識，將零碎的知識系統(tǒng)化，使學(xué)生初步養(yǎng)成歸納總結(jié)的能力，真正實現(xiàn)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任、科學(xué)思維等學(xué)科核心素養(yǎng)的落地。

三、教學(xué)感悟與反思

1.創(chuàng)設(shè)主題化情境，滲透核心素養(yǎng)

創(chuàng)設(shè)具有挑戰(zhàn)性的真實主題情境貫穿教學(xué)始終，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和內(nèi)驅(qū)力，鏈接課程核心內(nèi)容，踐行著學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。在此教學(xué)內(nèi)容中，圍繞“低血糖暈倒急救”事件這一主題化情境安排了四大銜接性任務(wù)鏈驅(qū)動學(xué)生合作探究，并逐步形成感悟微粒的渺小、微粒的運(yùn)動、微粒間的空隙等核心知識網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。此外，利用宏微觀角度分析和解決問題的同時，滲透著學(xué)科核心素養(yǎng)的要求。

2.安排銜接性任務(wù)，培養(yǎng)核心素養(yǎng)

安排銜接性任務(wù)鏈聚焦課堂教學(xué)，形成核心知識體系的構(gòu)建及化學(xué)觀念，培養(yǎng)科學(xué)思維，促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，實現(xiàn)化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的培育。［4］本教學(xué)中，以四大銜接性任務(wù)鏈——“初配葡萄糖溶液”“再識葡萄糖溶液”“回探葡萄糖溶液”“應(yīng)用宏微觀”引領(lǐng)各部分教學(xué)環(huán)節(jié)的高效實施，環(huán)環(huán)相扣，發(fā)展學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生構(gòu)建系統(tǒng)的核心知識網(wǎng)絡(luò)框架，促進(jìn)形成科學(xué)思維，學(xué)會以化學(xué)視角解決生活常見現(xiàn)象與實際問題的能力，實現(xiàn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

3.開展合作化探究，提升核心素養(yǎng)

開展以化學(xué)實驗為主的創(chuàng)新性探究活動，有助于學(xué)生合作探究意識與創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)。本教學(xué)中，通過合作探究活動化抽象為具體，開展了三大趣味化學(xué)實驗——“看你有多小”“看誰跑得快”“看誰力氣大”，讓學(xué)生感悟微觀性質(zhì)與宏觀現(xiàn)象之間的密切聯(lián)系的同時，掌握化學(xué)核心知識，提升自主學(xué)習(xí)與合作探究能力。此外，教師引導(dǎo)下學(xué)生自主設(shè)計實驗——“看誰跑得快”，利用密閉體系探究溫度對微粒運(yùn)動速率的影響，進(jìn)一步引出“小組討論該實驗相對于課本實驗的優(yōu)點？”這一問題，實現(xiàn)課本實驗的二次開發(fā)，啟發(fā)學(xué)生思維，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力，有利于學(xué)科知識掌握和核心素養(yǎng)提升雙重目標(biāo)的真正落實。

但教學(xué)中還存在一些缺陷，例如：通過葡萄糖溶解后體積變小得出：微粒間存在空隙，此知識點較為抽象，不易理解。若此實驗引入宏觀事例，如：向黃豆中加水，水會填充在黃豆間空隙而得出微粒的性質(zhì)，能讓同學(xué)們易于理解化學(xué)知識，并建立化學(xué)與生活的聯(lián)系，提升學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。