摘要： 科學思維是義務教育化學學科核心素養(yǎng)的核心內(nèi)容，情境和活動是發(fā)展科學思維的重要載體。以“物質(zhì)的酸堿性”教學為例，創(chuàng)設真實的情境，引導學生參與酸堿指示劑、新型pH試紙的制作，把學科知識融合在活動中，在質(zhì)疑、探究、推斷中形成科學思維，促進學生的深度學習，實現(xiàn)核心素養(yǎng)在課堂教學中有效落地。

關鍵詞： 科學思維； 深度學習； 物質(zhì)的酸堿性； 探究與實踐

文章編號： 1005-6629（2024）06-0041-04 中圖分類號： G633．8 文獻標識碼： B

化學課程旨在培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，為學生的終身發(fā)展奠定基礎，而科學思維是義務教育化學學科核心素養(yǎng)的核心內(nèi)容?！读x務教育化學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）明確指出，科學思維是在化學學習中基于事實與邏輯進行獨立思考和判斷，對不同信息、觀點和結(jié)論進行質(zhì)疑與批判，提出創(chuàng)造性見解的能力，是從化學視角研究物質(zhì)及其變化規(guī)律的思路與方法，是從宏觀、微觀、符號相結(jié)合的視角探究物質(zhì)及其變化規(guī)律的認識方式［１］。為了培養(yǎng)科學思維，在教學方式上，教師必須引導學生開展證據(jù)與推理、模型與解釋等具有化學學科特質(zhì)的高階思維活動，在解決化學問題的同時，形成和發(fā)展認識化學知識的思路與方法。格拉瑟在探討教育與思維的著作中也提到：“在教授思維方法時，學生與課程之間需要建立起一種聯(lián)系，知識和技能要成為質(zhì)疑、探究和推斷的對象。［2］”在日常教學中，教師更應關注知識和技能的落實，任何忽視情境創(chuàng)設和活動的真實性，不利于科學思維的培養(yǎng)。本文以浙教版初中科學“物質(zhì)的酸堿性”教學為例，在化學啟蒙課堂教學中訓練學生的科學思維。

1 課標與教材分析

新課標指出，化學科學思維主要包括：在解決化學問題中所運用的比較、分類、分析、綜合、歸納等科學方法，基于實驗事實進行證據(jù)推理、建構(gòu)模型并推測物質(zhì)及其變化的思維能力，在解決與化學相關的真實問題中形成的質(zhì)疑能力、批判能力和創(chuàng)新意識［3］。在義務教育化學課程中培養(yǎng)科學思維，實質(zhì)是引導學生在獲取證據(jù)的基礎上進行理性思維，以認識物質(zhì)的性質(zhì)及其變化，揭示化學反應規(guī)律［4］。浙教版初中科學教材“物質(zhì)的酸堿性”這一主題，主要包括酸性物質(zhì)和堿性物質(zhì)、酸堿指示劑及溶液酸堿性的強弱程度三部分內(nèi)容。結(jié)合文獻研究及教學實踐，“物質(zhì)的酸堿性”教學設計內(nèi)容主要側(cè)重于以下兩個方面：第一，利用酸堿指示劑和pH試紙測定溶液的酸堿性；第二，溶液的酸堿性在實際生產(chǎn)生活的應用，注重“酸堿指示劑的發(fā)現(xiàn)”科學史的融入，激發(fā)學生自主學習、探究化學的興趣。科學思維是在開展的科學活動中形成和發(fā)展的，但傳統(tǒng)的教學設計大多僅關注知識的整體性、系統(tǒng)性，缺乏引導學生建構(gòu)有聯(lián)系的知識的探究實踐活動。

2 基于科學思維培養(yǎng)的初中化學教學實踐

2.1 創(chuàng)設情境，聚焦學習任務

真實的情境素材是培養(yǎng)學生科學思維的重要載體。在教學中，教師利用科學史故事、生活現(xiàn)象、社會熱點、實驗等創(chuàng)設情境，使學生的原有認知與真實情境互相矛盾，引發(fā)學生的認知沖突，調(diào)動其思維的積極性。

例如，在新課引入階段，教師出示兩杯無標簽的液體，請學生猜一猜是什么物質(zhì)？首先學生用手扇動空氣，聞一聞氣味。其中一杯聞起來有酸味，猜測是食醋；然后用手指蘸取液體，捏一捏，另一杯有滑膩感，猜測是石灰水。教師馬上指出，這種從現(xiàn)象到性質(zhì)，僅從感性上推導物質(zhì)的方法不一定正確，我們必須從物質(zhì)的組成上來確認。

教師講述，人類對酸和堿的認識，在17世紀以前僅根據(jù)“味道、觸覺感知”來區(qū)分酸和堿，認為有酸味的物質(zhì)是酸，有澀味且有滑膩感的是堿。設問：酸一般有酸味，堿一般有滑膩的感覺，能否僅用品嘗和觸摸的方法來確定物質(zhì)是酸或堿？學生認為，這個方法不準確，也不科學，因為有些酸沒有酸味，而且還有很多酸和堿有強腐蝕性，甚至毒性，這種方法不安全。教師追問：怎樣用科學的方法判定物質(zhì)的酸堿性呢？

設計意圖：從聞食醋、捏石灰等方式來猜測物質(zhì)種類，激發(fā)學習興趣，引導學生像科學家一樣去思考，從而引出本節(jié)課的主題：如何判斷物質(zhì)的酸堿性，引發(fā)深度學習動機。

2.2 設置驅(qū)動任務，在探究中訓練學生的科學思維

科學探究是獲得科學知識的一種基本方式，它是一個不斷發(fā)現(xiàn)問題，通過多種途徑尋找證據(jù)，運用創(chuàng)造性思維來解決問題，并通過評價與交流達成共識的過程。在教學中，教師設置相關任務，引導學生在獲取證據(jù)的基礎上，通過宏觀、微觀、符號相結(jié)合的視角探究物質(zhì)及其變化規(guī)律，可以訓練學生的科學思維。

2.2.1 酸性物質(zhì)和堿性物質(zhì)

［任務1］用石蕊溶液判斷溶液的酸堿性。取4支試管，分別加入稀鹽酸、稀硫酸、氫氧化鈉溶液、氫氧化鈣溶液，分別滴入幾滴紫色石蕊溶液，觀察并記錄石蕊溶液的顏色變化。學生匯報實驗現(xiàn)象，石蕊遇稀鹽酸、稀硫酸變紅色；石蕊遇氫氧化鈉、氫氧化鈣變藍色。教師指出，在不同酸堿性溶液中能顯示不同的顏色的物質(zhì)，叫做酸堿指示劑。這樣我們可以通過溶液的顏色變化，很方便地知道物質(zhì)的酸堿性。

［任務2］教師提供：純堿、氨水、食鹽溶液、蒸餾水、米醋、檸檬汁等，要求學生用石蕊溶液對上述物質(zhì)進行分類。學生活動后匯報，純堿、氨水滴入石蕊變藍色；食鹽溶液、蒸餾水滴入石蕊不變色；米醋、檸檬汁滴入石蕊變紅色。

教師引導學生運用分類思想，從紫色石蕊溶液變色情況，對溶液進行分類：滴入石蕊溶液變藍色的為堿性溶液，滴入石蕊溶液變紅色的為酸性溶液。

設計意圖：結(jié)合相關任務，通過滴加石蕊溶液觀察溶液顏色的變化，判斷溶液的酸堿性，再建構(gòu)物質(zhì)的分類方法，認識酸性物質(zhì)和堿性物質(zhì)，培養(yǎng)學生如何將物質(zhì)進行分類、歸納的科學思想。

2.2.2 自制酸堿指示劑

［教師設問］生活中許多植物的汁液有特殊的顏色，我們能否自制指示劑？教師提供紫甘藍汁液，引導學生將紫甘藍溶液分別滴入裝有白醋、潔廁靈、肥皂水、檸檬汁、爐具清洗液等的燒杯中，根據(jù)顏色變化判斷紫甘藍溶液是否可以作為酸堿指示劑，如圖1所示。從圖1可以看出，紫甘藍提取液遇酸性、堿性物質(zhì)的顏色與本身不同，且有一定的規(guī)律性，可以作為酸堿指示劑。

設計意圖：利用紫甘藍提取液自制酸堿指示劑，激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力，同時也培養(yǎng)學生的證據(jù)推理能力。

2.3 組織交流討論，在質(zhì)疑中訓練學生的科學思維

質(zhì)疑是指人們經(jīng)過充分分析后提出疑問，體現(xiàn)出善于發(fā)現(xiàn)問題、提出問題并進行解釋的批判能力。在教學中，教師可以設置驅(qū)動性問題，引導學生分解成各個小問題，在交流討論中提出質(zhì)疑，從而訓練學生的科學思維。

2.3.1 認識酸

［教師設問］米醋和檸檬汁等是不同的物質(zhì)，為什么都有酸性？科學研究證明，米醋和檸檬汁的酸性是由于其中含有一類特殊的物質(zhì)——酸，米醋中含有醋酸，檸檬中含有檸檬酸。那么，哪些物質(zhì)屬于酸類物質(zhì)呢？

教師引導學生觀察鹽酸、硫酸、硝酸的化學式，找出酸類物質(zhì)在組成上的共同特征。學生認為酸都含有氫元素，學生即提出質(zhì)疑，水中也含有氫元素，但水不是酸。那么，酸還有其他哪些共同特征呢？教師引導學生嘗試寫出鹽酸、硫酸的電離方程式，從微觀角度認識酸。學生認為，酸是電離時生成的陽離子是氫離子的化合物。教師又設問：NaHCO3、 NaHSO4是不是酸？酸溶液和酸性溶液相同嗎？學生討論中發(fā)現(xiàn)，NaHCO3、 NaHSO4的電離方程式中，陽離子除了氫離子外，還有鈉離子，從中文定義中學生認為NaHCO3、 NaHSO4不是酸。酸應是電離時生成的陽離子全部是氫離子的化合物。

2.3.2 認識堿

教師引導學生觀察氫氧化鈉、氫氧化鈣和氫氧化鉀的化學式，找出堿類物質(zhì)的共同特征。學生認為堿都含有氫元素、氧元素，學生即提出質(zhì)疑，水中含有氫元素和氧元素，但水不是堿。然后根據(jù)認識酸的方法，嘗試寫出堿的電離方程式，學生認為堿溶液中都含有氫氧根離子。教師又追問：Cu2（OH）2CO3是屬于堿嗎？學生從堿的命名中認識到，Cu2（OH）2CO3不是堿，堿溶液一定有堿性，但有堿性的不一定是堿。堿是電離生成的陰離子全部是氫氧根離子的化合物。

設計意圖：引導學生從宏觀、微觀、符號的不同角度認識物質(zhì)，不斷追問逐漸完善酸的概念建構(gòu)，再通過相似方法遷移建構(gòu)堿的概念，培養(yǎng)學生比較、分析、歸納、質(zhì)疑思維。

2.4 開展實踐活動，在推斷中訓練學生的科學思維

科學推理是將已有的科學知識和所給的事實與條件，進行邏輯推斷，推出正確的判斷或結(jié)論的個性心理特征。在教學中，教師可以組織學生開展學科實踐活動，在科學推理的基礎上得出結(jié)論，發(fā)展學生的科學思維。

2.4.1 溶液酸堿性的強弱程度

［教師設問］指示劑雖然能夠判定物質(zhì)的酸堿性，但不能反映酸堿性L/sH1MHpjHtxAPpkv7xfJQ==的強弱，而物質(zhì)酸堿性的強弱與我們的生活密切相關。為了了解和控制物質(zhì)的酸堿性，我們需要測定物質(zhì)酸堿性的強弱。那么如何測定物質(zhì)的酸堿性強弱呢？

［教師講述］為了定量描述溶液的酸堿性強弱，我們可根據(jù)溶液中H+的濃度和OH-的濃度，將酸性和堿性分為七個等級：1、 2、 3、 4、 5、 6、 7，像聲音的音調(diào)從低到高一樣，將酸性和堿性的強弱分為酸度和堿度，并從低到高設置七個等級，如圖2所示。

［教師設問］科學是追求簡單的，自然界的規(guī)律也應該是簡單的，我們能否用一個指標同時來確定溶液的酸堿性強弱呢？1909年丹麥的一位化學家提出用pH來表示酸堿性的強弱，p來自德語Potenz，意思是濃度、力量，H代表氫離子（H+），引入pH的一大好處是簡便了書寫，并且方便比較溶液的酸堿性強弱。在標準溫度（25℃）和壓強下，pH=7的水溶液為中性，pH小于7，說明H+的濃度大于OH-的濃度，故溶液顯示酸性，而pH大于7，則說明H+的濃度小于OH-的濃度，故溶液顯示堿性。所以pH越小，溶液的酸性愈強；pH越大，溶液的堿性也就越強。

［教師講述］測定物質(zhì)酸堿性強弱最常用、最簡單的方法是使用pH試紙，這種試紙在酸堿性強弱不同的溶液里會顯示出不同的顏色。測定的方法是：用潔凈的玻璃棒蘸取被測試的溶液，滴在pH試紙上，將試紙顯示的顏色與標準比色卡對照，看與哪種顏色最接近，從而確定被測溶液的pH，根據(jù)pH便可判斷溶液的酸堿性強弱。

教師展示常見物質(zhì)的pH，如圖3所示。學生紛紛用玻璃棒分別蘸取自選物質(zhì)，滴在pH試紙中部，觀察試紙的顏色變化，確定溶液的酸堿性強弱，并測試其pH。

2.4.2 自制新型pH試紙

教師提供pH試紙，引導學生提出問題：pH試紙如何制作？教師講述，pH試紙的制作主要包括榨汁、萃取、過濾、分條、浸潤、風干、測試、驗證等過程。

［學生活動］撕取一些紫甘藍的葉片，往榨汁機加水，榨成紫甘藍汁，經(jīng)過濾就得到純凈的紫甘藍汁；用剪刀將廚房用紙，剪成多個紙條放到托盤上，把紫甘藍汁均勻地滴到紙條上，用吹風機把它們吹干，試紙就做好了；最后，分別加入白醋、清水和小蘇打，記錄試紙變化的顏色，再用廣泛pH試紙驗證。

設計意圖：從溶液的酸堿性強弱到pH測試，再到自制pH試紙，并嘗試驗證溶液的酸堿性，實踐體驗新型pH試紙的制作過程，培養(yǎng)學生的動手能力和學習興趣，發(fā)展學生的創(chuàng)新意識和科學精神。

3 結(jié)語

在化學啟蒙教育階段，學生學習化學知識的過程，不僅是對化學學科知識的理解與掌握，更是化學科學思維的訓練過程。為此，我們要高度關注學生科學思維的培養(yǎng)，結(jié)合教學內(nèi)容創(chuàng)設真實合理的情境，開展證據(jù)與推理、模型與解釋等具有化學學科特質(zhì)的高階思維活動，為激發(fā)學生的學習興趣、引領學生積極投身學習活動、培養(yǎng)科學思維提供有力的保障。

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.

［2］何季軍. 初中物理跨學科實踐教學策略與思考［J］. 物理教師， 2023， 44（2）： 43～45.

［4］周業(yè)虹. 研究新課標情境素材培養(yǎng)學生科學思維［J］. 化學教學， 2023， （4）： 23～27.