《基于“科学探究与创新意识”核心素养的化学课堂教学》-理学论文，中学数理化论文-论文范文参考-科学狗论文网

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基于“科学探究与创新意识”核心素养的化学课堂教学

范文

雷周

[摘? ?要]根据《普通高中化学课程标准（2017年版）》提出的“科学探究与实验创新”的具体要求，以鲁科版新教材必修1中“配制一定物质的量浓度的溶液”教学为例，通过教师引导，学生自主设计实验方案、优化实验方案、创新实验仪器的过程，培养学生“科学探究与创新意识”化学学科核心素养。

[关键词]核心素养;物质的量浓度;溶液配制;实验创新

[中图分类号]? ? G633.8? ? ? ? [文献标识码]? ? A? ? ? ? [文章编号]? ? 1674-6058（2021）17-0068-02

一、问题的提出

《普通高中化学课程标准（2017年版）》明确提出要培养学生化学学科核心素养，包括宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识和科学态度与社会责任五个维度。其中“科学探究与创新意识”要求学生认识科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的科学实践活动;能发现和提出有探究价值的问题;能从问题和假设出发，依据探究目的，设计探究方案，运用化学实验、调查等方法进行实验探究;要勤于实践，善于合作，敢于质疑，勇于创新。

本文以培养学生“科学探究与创新意识”核心素养为目标，以“配制一定物质的量浓度的溶液”为教学案例，通过实验引导学生探究初中化学中以质量分数为标准配制溶液的局限性，思考创新实验的改进方案，从而自主建构“物质的量浓度”这一重要概念和一定物质的量浓度的溶液知识网络。

二、教学过程

1.教材分析

“配制一定物质的量浓度的溶液”选自鲁科版新教材必修1第一章第三节第三课时，本节课是对“物质的量浓度”这一概念的具体应用，是新课标规定的学生必做实验之一，同时也是中学化学中有关计算和实验基本操作的重要内容之一。通过本节课的学习，既能巩固学生对“物质的量浓度”这一概念的理解，又能提高学生对表示溶液组成的方式的认识。

学生在初中阶段已经学习过配制一定溶质质量分数溶液的操作方法，对溶液粗略的配制流程和所用仪器有一定的认知基础，但是对于用物质的量浓度来表示溶液组成，精确配制一定物质的量浓度溶液的原理和仪器缺乏认识。传统教学多以直接告诉学生实验原理、罗列实验步骤、讲解实验过程中的操作细节并进行误差分析为主，这种教学方式虽然能让学生快速接受知识，节省课时，但是没能使学生的实验探究能力得到真正的发展。

教学应建立在学生对初中原有量器的认识基础之上，引导学生自主设计实验方案，通过实验探究分析托盘天平和烧杯、量筒的局限性，进而通过改进仪器推出分析天平和容量瓶，完成托盘天平到分析天平、烧杯、量筒到容量瓶的认识，构建完整的实验操作步骤。

2.称量仪器创新

精确配制一定体积一定质量的物质的量浓度的溶液，关键在于一个“准”字，这个“准”字主要体现在溶质质量的精确称量和溶液体积的精确量取。托盘天平的精确度只有0.1g，显然不能实现精确称量的目的，但是直接告诉学生结果，实验的教学价值就会大打折扣。让学生自主探究，发现问题，思考问题，教师再抓住教育时机适时引导，才更有利于培养学生的实验探究能力。

[教学片段一]

教师先抛出问题：如何配制0.1 L物质的量为0.04 mol的NaCl溶液？通过计算，学生很容易得出需要称量2.34 g NaCl，但是在使用托盘天平的过程中，学生发现托盘天平的精确度只到0.1 g，无法满足实验目的。此时学生会产生不同的分歧，有的学生认为可以四舍五入称量2.3 g NaCl，有的学生认为应该采用更为精确的称量仪器。针对学生的分歧，教师应抓住教育时机引导学生对实验的原理进行讨论，从而认识到溶质的精确称量对溶液浓度的影响，在此基础上再讲述托盘天平在称量物质质量时的局限性，提出实验称量的改进方案，引导学生提出实验仪器的创新猜想，教师再对学生的讨论进行补充，让学生在对托盘天平原有认识的基础上逐渐过渡到对分析天平的使用。

3.量取仪器创新

在配制一定物质的量浓度的实验中，容量瓶是保证精确量取溶液体积的核心仪器，如果直接把容量瓶展示给学生，并告诉学生使用的注意事项，也可以完成实验教学的目标，但就无法实现新课标提倡的对学生实验探究能力和实验仪器创新意识的培养。本节课在展示容量瓶之前，先让学生自主选择实验仪器，在交流讨论中发现量筒和烧杯的缺点和不足，从而引出创新仪器的需要，再一步步引导学生改进装置，慢慢接近实验室中容量瓶的样子。

[教学片段二]

在解决溶质质量的准确称量后，教师再引导学生思考如何保证溶液体积的准确量取。实验过程中学生根据实验目的自主设计出了基于量筒或烧杯的变体。

此环节中，教师并没有对学生设置的仪器进行优劣评价，而是让学生运用自己设置的仪器进行实验，并提示学生在实验过程中可以根据实际需求对实验仪器进行调整创新。在实验探究过程中，学生可以感受到溶液量取的准确性对溶液配制的影响，但是没有关注到溶解、放热等因素的影响。教师可以现场用烧杯溶解少量的氢氧化钠固体，让学生感受溶液温度的变化，同时注意观察溶液转移时烧杯中液体残留的现象。在教师的引导下，学生会自主思考实验的改进方案，并产生一系列生成性问题（如图1）。

在学生自主探究发现上述问题后，教师再帮助学生分析实验注意事项，这时学生就很容易理解为什么溶解后要冷却，溶解和定容不能使用同一容器，要洗涤溶解用的容器，采用滴管进行微操作等实验细节。

在实验方案的不断改进过程中，学生不断调整自己设计的仪器，将量筒和容量瓶进行组合，实验仪器的创新一步一步接近容量瓶真实的样子（如图3）。

学生对实验仪器的创新思维路径如图4所示，回顾整节课，学生在教师的引导下自主探究實验，对量器的认识由量筒和烧杯发展到了容量瓶。与传统教学相比，本节课教师并没有直接告诉学生什么是容量瓶，以及溶液配制过程中容量瓶使用的注意事项，而是通过引导，让学生自主设计实验方案进行实验探究，并在实验过程中不断创新、完善实验仪器，从而实现对容量瓶的认识。这样的教学方式，有利于学生高阶思维的培养，促进学生“科学探究与创新意识”的发展。

三、教学反思

化学是一门以实验为基础的学科，培养学生的实验探究能力与创新意识对于加强学生对化学学科本质的认识和学好化学具有重要意义。建构主义强调学习观上的三方面要素，即主动建构、社会互动和情境创设。建构主义也非常重视学习者已有的认知结构，认为学习者在学习新知时需要基于原有经验，依靠认知能力来建构新知。因此，教学中教师既要传递知识和文化，又要培养学生的自主学习能力，促进学生全面发展。首先，要让学生在原有认知结构的基础上“生长”出新的知识和经验;其次，要培养学生实验的高阶思维，引导学生进行深度学习，不停留在接受、记忆事实性实验知识的浅层学习上;最后，引导学生在实验探究过程中不断优化实验方案，创新实验仪器，逐步提高自身的“科学探究与创新意识”核心素养。

（责任编辑罗艳）

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