基于探究实验发展学生学科核...——以“酸的化学性质”为例_赵昕.pdf

23学 生成长指导2023.15.义务教育化学课程标准（2022年版）中，提出了初中化学课程要培养的核心素养，主要包括化学观念、科学思维、科学探究与实践、科学态度与责任。本文以除垢剂、除锈剂为真实情境，在教学中开展科学探究与实践，开展以实验为主的多样化探究活动，倡导学生在“做中学”“用中学”“创中学”，培养学生解决实际问题的能力。当前核心素养深入课堂已落地实践，在化学课中体现出“化学味”才能走出传统化学课堂的桎梏，让核心素养在初中化学课堂上生根发芽。在科学探究与实践活动中，开展自主学习，培养学生自主、合作、探究的能力。在探究酸的化学性质学习中，帮助学生形成“结构决定性质，性质决定用途”的化学观念，发展学生的学科核心素养。一、教学背景分析（一）教材分析本节是沪教版化学（九年级下册）第七章第 2 节“常见的酸和碱”第 2 课时“酸的化学性质”的内容教赵昕以“酸的化学性质”为例摘要本文以实验探究为媒介，通过“善发现”“巧探究”“微辨析”“写反应”“妙应用”“会总结”等环节来探究酸的化学性质，整合梳理知识，应用“宏微符”相结合的化学思维，帮助学生理解“结构决定性质，性质决定用途”的学科观念。通过自主探究，建构一类物质性质研究的思维模型和方法，发展学生的学科核心素养。关键词学科核心素养实验探究化学性质化学观念基于探究实验发展学生学科核心素养方略学，核心内容是学习酸的化学性质以及变化规律，对于整个初中化学物质性质的学习具有先导性和基础性的作用。首先，从知识体系上看，酸的化学性质与气体的制取、金属、碱、盐等知识的有着高度的交叉和重合，既对已有知识进行了重现，也为后续学习做好铺垫。其次，从方法技能上看，本课是继金属的化学性质学习后，利用探究性实验，较为全面地学习不同类别物质化学性质共性的延续，培养学生设计完整探究性实验方案并将思路外显的能力。再者，从思维观念上来看，帮助学生形成“结构决定性质、性质决定用途”的化学观念，构建物质性质及其变化的思维模型，能依据物质类别和信息提示预测其性质，并解释简单的化学问题。（二）学情分析学生是带着“前概念”走进课堂的，在前面学习中接触过稀盐酸、稀硫酸，了解酸能跟一些物质发生反应，对“事实性知识”能通过记忆进行匹配，但对“概念性知识”把握不清；已形成简单的微粒观，但对应用微粒观来解决物质的鉴别、分离等问题存在一定困难；能依据实验方法进行基本的实验操作、实验观察和得出实验结论，但尚不能对复杂体系进行自主探究，对一类物质性质的学习的思维方式的建构认知体验不够。因此，本堂课采用“自主合作、实验探究”为主要学习形式，按照“情景问题分析建构知识结构分析解决问题总结交流提升”的思路对酸的化学性质知识进行建构和系统性学习，进一步深化学生对基本观念的认识、对基本规律的理解、对基本方法的掌握，让学习从被动的“经验记忆型”接受知识向自主学习的“探索理解型”转变。二、教学流程本节课以生活中常见的除垢剂和除锈剂为情境突破口，对酸的化学性质进行实验探究，学习探究一类物质化学性质的思维模型和方法。（一）善发现【任务 1】让学生了解铁锈的主要成分是氧化铁、水垢的主要成分是碳DOI:10.16704/ki.hxjs.2023.15.01324学 生成长指导2023.15.酸钙和氢氧化镁等物质，探究生活中怎样有效去除铁锈和水垢。学生：用食醋，专门的除锈剂、除垢剂。教师：老师带来了除垢剂和除锈剂。请同学们观察他们的标签内容，结合已学知识，交流讨论除锈和除垢的原理的是什么？并预测稀盐酸、稀硫酸等酸类物质可能具有的化学性质。学生：根据标签内容，我们猜测酸能与水垢成分中的碳酸钙反应，能与铁锈的主要成分氧化铁反应，也能与金属反应，因为锅炉除垢剂的主要成分中有金属材料保护剂。在除锈剂的注意事项中表明：勿与碱性产品混用，对铝、镁等金属有一定的腐蚀性，说明酸类物质能用碱类、金属单质反应。稀盐酸、稀硫酸同属酸类物质，预测应该也具有上述性质。同时，在第二章学习二氧化碳时，学习了碳酸能使紫色石蕊试液变红，猜测稀盐酸、稀硫酸也能使紫色石蕊试液 变红。教师：非常好，同类别物质性质应有相似性，但稀盐酸和稀硫酸的元素组成不同，组成决定性质，说明二者性质也存在差异性。那我们这节课就通过实验探究来探究验证猜测。设计意图：从生活中创设真实趣味的情境，从已有的认知出发，回顾旧知，能调动学生学习的积极性，在真实情境中引导学生预测酸类物质的性质，符合学生的认知规律，强化化学来源于生活服务于生活的观念。（二）巧探究【任务 2】让学生任选表 1 中的实验药品，设计并完成探究实验，实验过程中严格遵守实验规范，记录实验现象并根据实验现象判断稀盐酸或稀硫酸分别能与哪些物质进行反应。学生自主选择实验药品后分小组进行实验探究，在实验中独立思考、合作实验、观察并记录实验现象。教师巡视指导学生实验和小组交流，使师生、生生对话更高效，课堂气氛更和谐。提问分组实验结束，请各小组代表回答你们小组进行了哪些实验探究，看到那些实验现象，得出怎样的实验结论？学生小组代表回答问题，并展示填写的“学习活动单”（见表 2）。点拨根据实验探究，验证上述猜想的正确，也解释了除锈剂和除垢剂标签中的注意事项，请同学们尝试归纳总结出酸的化学性质？学生讨论、总结酸的化学性质：能与某些碳酸盐反应；能与碱反应；能与某些金属氧化物反应；能与某些活泼金属反应；能使紫色石蕊试液变红。实验现象中，稀硫酸能与氯化钡反应，但稀盐酸不能。过渡稀硫酸能与氯化钡反应，但稀盐酸不能的原因是什么呢？请同学们进一步进行探究。设计意图：本环节进行探究实验，观察记录实验，分析实验结果，交流讨论，让学生切身感受自主探究的乐趣，锻炼了实践操作能力、归纳总结能力，利用实验探究解决实际问题的能力，培养学生科学探究与实践的科学意识，帮助学生建构研究一类物质化学性质共性的思维框架，在实验探究中实现由“要我学”向“我要学”的转变，实现发展科学思维、科学探究与实践、科学态度与责任等化学学科核心素养。（三）微辨析【任务 3】从元素组成看来分析酸类物质，用微粒的观点解释说明酸类物质有通性和差异性的原因。学生：酸的组成中都含有氢元素，在水溶液中都解离出了氢离子酸有通性；但在水溶液中解离出的酸根离子不同酸的化学性质也存在差异性。教师：请从溶液中微粒变化的角度分析稀盐酸与碳酸钠溶液反应过程，认真观察稀盐酸和碳酸钠溶液反应（见图 1）的微观转化过程，找出实际反应的微粒？学生：反应本质是：稀盐酸中的H+和碳酸钠溶液中的 CO3反应，反应中 H+在不断减少。教师：酸类物质通性其实就是哪种微粒的性质？学生：氢离子。教师：请同学们依据稀盐酸和碳酸钠反应的微观反应实质，找出稀硫酸与氯化钡溶液反应的微观本质？表 1实验探究稀盐酸和稀硫酸的化学性质酸备选物质稀盐酸（HCl）碳酸钙氢氧化镁氧化铜镁条铜片紫色石蕊试液氯化钡溶液稀硫酸（H2SO4）碳酸钠氢氧化铁生锈铁片铁丝铜片紫色石蕊试液氯化钡溶液酸物质实验现象是否反应类别 化学式稀盐酸（稀硫酸）表 2学习活动单图 1稀盐酸和碳酸钠溶液反应的微观转化过程25学 生成长指导2023.15.学生：两者反应的微观本质是SO4 2-和 Ba2+结合形成硫酸钡沉淀。教师：从微观角度分析稀硫酸能和氯化钡溶液反应而稀盐酸不反应的原因是什么？学生：由于两种酸的酸根阴离子的不同，导致稀硫酸和稀盐酸化学性质存在差异性。通过微观辨析，发现酸类物质化学性质的共性是在酸溶液中都存在氢离子，也追溯了酸类物质化学性质差异的微观本质是酸根阴离子的不同。设计意图：学科核心素养不是直接由教师教出来的，而是在问题情境中借助问题解决的实践培养起来的。本环节以问题链为主线，层层递进为学生搭建思维框架，引导学生从微观角度辨析酸类物质化学性质共性的本质原因，让学生在微辨析中体会用理论知识解决问题的乐趣，巩固酸类物质化学性质的学习，在问题中帮助学生构建思维模型：现象性质结构物质，让“结构决定性质”的化学观念得到内化，培养“宏微符”三重表征的化学学科思想。（四）写反应【任务 4】将实验探究和微观辨析相对应，用化学方程式表示酸的化学性质。学生：总结书写稀盐酸和稀硫酸参与反应的化学方程式。教师：巡视指导、投屏展示学生书写的化学方程式。教师：化学方程式是宏观与微观的桥梁，是将反应现象、微观本质与化学符号的融合体，能更直观地帮助我们研究物质的组成与构成、性质与变化规律。设计意图：化学方程式的书写，是将酸类物质化学性质的宏观表象和微观本质相结合，也对酸类物质化学性质进行了回顾，真正实现“宏微符”相结合的思维表征，将抽象化知识具象化，体现了物质性质和转变的本质。（五）妙应用【任务 5】教会学生了解物质的性质和物质的用途，掌握酸类物质在生活、生产和科学研究中的用途。学生：利用酸能和活泼金属反应，可以进行实验室制取 H2。依据酸能和碳酸盐反应，可以在实验室制取CO2。在生活中用酸类物质除水垢和铁锈等。教师：酸类物质还有哪些用途？阅读课本第 44 页。设计意图：通过思考和阅读教材，使知识在实际生产生活中得到提升，实现对知识的灵活应用，体会化学来源于生活并服务于生活的观念。（六）会总结【任务 6】通过本节探究性学习，让学生获取相应的化学知识。学生：展示交流、讨论收获。教师：进行点评和总结，强化方法，完善板书。在总结环节，教师要梳理思路方法，建构研究同类物质性质思维模型，演绎推理其他同类物质具有相似的化学性质，掌握由于物质的组成和构成存在差异，所以性质也存在差异性的化学思维。同时，利用性质和用途的关系，能更好地利用物质。设计意图：分享学习收获，回顾所学知识，进行归纳总结，培养学生语言表达能力，体验知识积累的方法及其重要性，将所学方法不断强化，帮助学生建构研究一类物质性质的化学思维。三、结语本节课以生活情境为主线，设计探究性实验，在活动中串起教学，让学生经历真实的实验探究过程，用“善发现”“巧探究”“微辨析”“写反应”等活动，让学生成为课堂的主体，让学生的学习从“被动的接受者”向“主动的探究者”转变，让自主学习、自主探究真实发生在课堂中，让师生、生生的思维得到碰撞，从而获取灵感，学生将会更加乐于主动去获取新知识、探索新知识，在无形中发展并提升学生的化学核心素养，使化学学科观念内化于心、外化于行，培养学生善于发现、勇于猜想、积极探究的科学探究精神，实现学科核心素养的培养和提升。参考文献：1 中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准（2022 年版）S.北京:北京师范大学出版社,2022.2 俞桂飞.基于整合模式的主题式复习课的设计与反思以“茶垢清洁剂”之趣为例 J.化学教与学,2020(4):55-59.3 祝钱.“知识四层次”视角下的深度学习与思维发展以九年级“酸的通性”教学为例 J.化学教学，2020(5):56-58.4 王琳.聚焦学科核心素养提升的初中化学教学探索以“酸的化学性质”为例J.化学教育,2021(21):66-72.5 吴俊明.化学的物质性质思维及其教学 J.化学教学,2020(3):3-10.6 解慕宗,申燕,范晓凤.知识与思维相融合能力与素养共发展以“Na2CO3和 NaHCO3在水溶液中的行为”教学为例 J.化学教学,2019(8):62-70（作者赵昕，江苏省苏州市吴江区震泽初级中学一级教师）