在实验探究中发展化学核心素养和关键能力

在实验探究中发展化学核心素养和关键能力作者：申燕杨显江李迪

来源：《化学教学》2019年第02期

摘要：以“金属的化学性质”为例，对其教学实施流程、设计意图进行分析，重点阐述本节课的实验探究教学设计。教学设计力求还原真实的科学探究情境，关注学生在探究过程中化学核心素养的培养、发展以及能力的进阶式提升。

关键词：实验探究; 化学核心素养; 关键能力; 金属活动性

文章编号： 1005-6629（2019）2-0046-05;;;;;;;;;;; 中图分类号： G633.8;;;;;;;;;;; 文献标识码： B

1; 背景介绍

2017年12月，深圳市盐田区实验学校杨显江老师参加了市初中化学公开展示课活动，执教主题为“金属的化学性质”第2课时的内容。

本节课是以探究常见金属活动性顺序为核心，认识金属的化学性质（金属与盐溶液反应），并且能用金属活动性顺序解释一些与日常生活有关的化学问题。本节课的传统教学方法[1]是：根据教材要求开展分组实验，分析和讨论实验现象并得出金属活动性顺序，再运用结论进行巩固练习。传统教学设计虽然能将教材知识按部就班地呈现出来，但学生依据给定实验方案按图索骥进行实验操作的过程缺乏主动思考，实验的探究性不足，不利于问题意识和化学思维的培养。于是本节课进行大胆尝试，试图在初中化学课堂上较为真实地还原实验探究过程，让学生在精心设计的教学情境中体验科学探究之美，发展高阶思维。笔者将本节课的教学设计以及教学效果进行整理分析，以飨读者。

2; 教学过程设计

2.1; 教学活动安排

本节课的教学环节、活动设计如图1所示，并对其具体设计以及设计意图进行阐述。

2.2; 教学流程

环节一：回顾旧知，引发冲突

教师引导学生回顾上节课中得出四种金属（Mg、 Zn、 Fe、 Cu）的活动性强弱顺序，并提出问题，如果有两种活动性强弱未知的金属Al和Ag，运用上节课学习的比较金属活动性顺序的方法，如何判断出Al、 Ag和这四种金属活动性的强弱关系？学生提出利用金属与稀盐酸

或稀硫酸反应的剧烈程度。教师按照学生提供的方法进行演示实验，引导学生观察实验现象。学生进行分类，初步得出结论： Al和酸的反应现象与Zn相似，Ag和酸的反应现象与Cu相似。此时产生本节课需要探究的问题：两种金属与稀盐酸反应剧烈程度相近（Al和Zn）或者都不反应（Ag和Cu）时，如何进一步比较它们的金属活动性强弱？

设计意图：本环节注重从学生已有旧知出发，学生容易产生学习认同感，符合学生认知的发展规律。在旧知中生长出新的问题，学生运用原有知识无法解决现有问题，产生认知冲突，从而激发学生的好奇心，增强其学习和探究的欲望。

环节二：关联旧知，提炼方法

教师引导学生回忆将铁钉投入到硫酸铜溶液中的实验现象，书写化学方程式。结合上节课得出的Fe比Cu的金属活动性強的结论，引导学生感悟此类反应所体现出的规律，并建构比较金属活动性强弱的方法模型：

A+B的化合物溶液→B+A的化合物溶液（A、B均为金属，且金属活动性： A>B）

设计意图：本环节通过已学知识之间的关联，引导学生感悟化学反应的规律之美，提炼出新的方法，并且构建认知模型，用于具体问题的分析解决。为学生解决上一环节中的问题提供思维导向，为下一环节学生开展实验探究提供方法指引，起到了承上启下的作用。

环节三：实验探究，探索新知

教师引导学生根据已建立的方法模型，进一步探究Al和Zn、 Ag和Cu的金属活动性强弱，学生提出假设并在教师引导下完成实验探究方案设计（见表1）。教师讲解具体的实验注意事项，以确保实验安全规范、科学严谨。学生分组合作，选择仪器和药品完成实验并做好记录。

设计意图：本环节中，学生将认知模型应用于具体问题的分析，提出合理假设，并根据假设提出可行的实验方案，在教师的帮助下逐步完成实验方案设计，然后进行分组实验。本环节旨在培养学生的科学探究意识、证据推理能力和团队合作精神。

环节四：归纳总结，推广延伸

学生分享本小组的实验成果，具体内容包括实验现象、实验结论、支撑结论的相关证据，以及实验过程中发生反应的化学方程式。

分享过程中，学生对Cu的金属活动性强于Ag的结论是一致认同的，但是也普遍认为实验过程中，无论是将打磨后的Al片置于ZnSO4溶液中还是将打磨后的Zn片置于Al2（SO4）3溶液中，均无明显现象，无法得出两者活动性强弱的结论。

为使反应现象更加明显，对实验作了改进。先用ZnSO4溶液浸泡滤纸，取出后放在培养皿中，再将打磨后的Al片放置在滤纸中央静置约8小时;同时把Al2（SO4）3溶液浸泡后的滤纸取出放在培养皿中，再将打磨后的Zn片放置在滤纸中央静置约8小时[2]。

学生根据改进实验的结果，得到Al的金属活动性比Zn强的结论。从而确定Al、 Ag在金属活动性顺序表中的相对位置：

教师进行总结，正是无数研究者经历了许多类似上述实验的探索过程，才归纳总结出了常见金属在溶液中的金属活动性顺序。科学探究是艰辛的，只有经历一次次的去伪存真，才能距离真理越来越近，而我们能站在巨人的肩膀上看世界，应倍感幸福。

设计意图：本环节中，学生记录实验现象，完成实验报告并分享实验结果，学生在相互交流、认可、质疑中，锻炼了表达能力、交流能力和合作能力。教师分享其改进实验，使实验过程更加缜密。教师的总结提升，让学生明白今天课堂上的实验探究只是科学实验的一小部分，科学家们进行了大量的实验，历经多次探索，才归纳总结出了常见金属在溶液中的金属活动性顺序，从而培养学生严谨求实的实验态度和锲而不舍的科学精神。

环节五：学以致用，巩固提升

教师提供阅读材料：小明喜欢阅读课外书籍。他看到书中写道：“我国金属矿产资源品种齐全，储量丰富，分布广泛。其中铁矿资源已探明储量的矿区有1834处，总保有储量矿石463亿吨，居世界第五位;铜矿资源有910处，总保有储量为6243万吨，居世界第七位……”，惊叹之余他不禁联想到，他在历史课学过的知识，夏禹时“以铜为兵”，到了春秋时代，才“作铁兵”，我国对铜的使用要早于铁器1300多年。他顿时产生疑惑，为什么我国铁矿含量比铜矿丰富，但最早开发使用的金属却是铜呢？你能帮助小明解开困惑吗？

学生展开讨论并进行分享。

设计意图：学生将所学知识用于阅读材料分析和原因解释，使知识在实际应用中得以升华。此外，学生真正实现了对知识的灵活运用，并体会到了学习的乐趣与成功的愉悦。

整个教学实施过程中，教师起着主导作用，是活动的策划者、引领者和组织者;学生是认知活动的主体，是探究学习的实践者、体验者和思考者。经历了真实的实验探究过程，学生将乐于获取知识、探索知识，在潜移默化中发展化学核心素养。

3; 教学成效反馈

3.1; 反馈方式

教学完成后，对该班级51名初三学生以纸笔测试的形式进行问卷调查，从“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”三个方面调查学生对本节课的反馈与评价[3]。调查