提高中学化学复习课实验的综合性，促进学生科学探究核心素养的发展

来源:中小学教育 作者:王永兴

北京市第一零九中学  王永兴

摘要  在中学化学学习过程中，学生都非常喜欢化学实验，被多姿多彩的实验现象所吸引。但是在面对综合性比较强的实验，学生往往感觉束手无策，茫然无助。本文结合课堂教学中的一些实例，阐述从复习课教学中提高中学化学实验的综合性角度，对学生科学探究核心素养的发展。

关键词  化学实验  综合性  科学探究核心素养

化学是一门以实验为基础的学科。在中学化学学习过程中，学生都非常喜欢化学实验，被多姿多彩的实验现象所吸引。在传统新课教学中，学生大多面对的是课本上的基础实验，这些实验是针对1-2个核心性质进行的。但在高考中，学生面对的实验问题大多是非常综合的，此时常常感觉束手无策，茫然无助。

刘知新先生提出：以“实验为基础”中的“实验”有四重含义，即“实验探究活动”、“实验方法论”、“实验事实”和“实验史实”。其中实验探究活动是实践问题，也就是做；实验方法论是认识问题，也就是如何做；实验事实是实践和认识的成果；实验史实就是一部运用实验方法论进行实验探究活动，以获取化学实验事实、建立化学科学理论的发展史。因此实验化学教学不是只包括“做实验”，而是运用实验方法论、实验事实和实验史实开展的化学教学活动^[1]。

王磊教授在通过对各年级学生的测试后发现，大部分学生产生此类问题的原因有以下三种：一是学生物质和反应的认识角度不全面、不稳定，难以迁移到陌生复杂问题；二是学生思考的系统性有待提高；三是没有建立稳定的活动关键策略^[2]。

在《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》中，明确提出了关于科学探究核心素养的4个不同水平^[3]。其中最基础的水平1包含：能根据教材中给出的问题设计简单的实验方案，完成实验操作，观察物质及其变化的现象，客观的进行记录，对实验现象作出解释，发现和提出需要进一步研究的问题。在学习中，学生比较容易达到这个水平。最高的水平4包含：能根据文献和实际需要提出综合性的探究课题，根据假设提出多种探究方案，评价和优化方案，能用数据，图表，符号等处理实验信息，能对实验中的异常现象和已有结论进行反思提出核心的实验设想并进一步付诸实施。对于大部分学生，达到水平4比较困难。

面对学生的学习现状，我尝试进行的教学策略是在复习课中适当提高实验的综合性，培养学生对综合问题的处理能力，促进学生科学探究素养的发展，取得了很好的教学效果。

当然，综合性的提高不能一蹴而就，需要长期渗透，根据学生的实际情况，我多在章节复习、模块复习或高三复习中采用。而根据综合程度不同，我将其划分为多装置多反应的综合、一装置多反应的综合和一装置一反应的综合。

一、多装置多反应的综合

此类实验虽然实验仪器多，涉及反应多，但一个装置中只发生一个反应，难度不大，适用于章节复习中。

如：并列发生的反应的综合——二氧化硫的制备、性质和吸收。（如图1）












在该实验中，Na₂SO₃粉末和硫酸完成二氧化硫的制备；KMnO₄溶液和碘水和淀粉的混合溶液用于体现二氧化硫的还原性，当然可以根据需要更换其他药品；NaOH溶液完成二氧化硫的吸收。

又如：先后发生的反应的综合——碳和浓硫酸反应产物检验

学生首先根据碳和浓硫酸反应判断出需要检验的产物为二氧化碳、二氧化硫和水蒸气。教师再引导学生回顾单一成分的检验方法，并提出考虑三种气体检验中的相互干扰问题，也就是检验的顺序。最终，学生根据二氧化硫和二氧化碳的化学性质的异同、检验试剂对水蒸气检验的干扰讨论得出正确的检验方法。

这样，学生不仅学会了“怎样做”也就是刘知新先生提出的实践问题，更学会了“为什么要这样做” 即刘先生提出的认识问题。同时，也是王磊教授提出的活动关键策略问题，学生也就有了对多体系中多种物质进行检验的策略。在课程标准中提出的科学探究核心素养中，学生可以达到水平2中“依据假设设计实验方案，组装实验仪器”的要求。

二、一装置多反应的综合

此类实验一套实验装置，涉及多个反应。根据反应的关系又可分为先后发生和并列发生。对学生而言，先后发生比较容易，可以根据实验的操作顺序确定，而并列发生复杂一些，需要学生对实验体系有比较充分和完整的认识。

如：并列发生的反应的综合——Mg(OH)₂溶解于NH₄Cl溶液。

这个实验对学生的挑战是怎样找出影响Mg(OH)₂溶解的因素，也就是体系中多变量的分析。首先需要引导学生对氯化铵溶液进行拆解，找出可能的变量有水、氢离子、铵根离子。由于体系中是这三个变量共同存在的，所以找Mg(OH)₂溶解的真正原因就需要进行变量的控制。这样学生就比较容易设计出Mg(OH)₂分别与等体积的水、等pH的稀盐酸、等铵根离子浓度的醋酸铵溶液的三个并列实验，最终解决问题。

在探究过程中，学生可以提出探究的问题和假设，依据假设提出方案，并收集实验证据，基于分析得出结论。达到课程标准中提出的科学探究核心素养中水平3的要求。

三、一装置一反应的综合

此类实验采用一套实验装置，进行一个核心反应，对学生的难度是最大的。因为其中隐藏着一个变量对核心反应的影响程度不同，导致产生不同现象，有时隐藏着多个变量，变量之间的关系又比较复杂。

如：多个变量的影响——测定0.1 mol·L^-1 Na₂SO₃溶液先升温再降温过程中的pH,数据如下：

时刻	①	②	③	④
温度/℃	25	30	40	25
pH	9.66	9.52	9.37	9.25

实验过程中，取①④时刻的溶液加入盐酸酸化的BaCl₂溶液做对比实验，④产生白色沉淀多。

在分析该问题时，学生最开始往往只关注一个变量——温度，当面对①④数据产生困惑后，结合信息经过反思会发现第二个变量——氧气。从变量控制的角度，学生会①④两组数据作为单一变量的对比，发现氧气的影响，再从①②③的连续变化中剥离出氧气的影响，发现温度的影响。

在探究过程中，学生可以根据实验中的数据进行分析，对实验中的“异常”现象和已有结论进行反思，提出质疑或新的实验设想。达到课程标准中提出的科学探究核心素养中水平4的要求。

复习课的价值不能仅停留在原有知识的“温故”上，而更要注重“知新”。通过不同程度的实验综合，学生逐步克服了畏难情绪，开始注重综合实验中各仪器、各步骤的逻辑关系，开始尝试分析多组并列实验之间的变量和变量对主体反应的影响关系。对于不同类型的实验探究活动，也在逐步积累核心活动经验，对多装置、多过程、多体系、多变量的综合实验的认识也不断深入，科学探究核心素养的发展得到了提高。

参考文献

[1]刘知新.化学教学论 第五版[M].北京:高等教育出版社,2018:263-264.

[2]王磊.基于学生核心素养的化学学科能力研究.北京:北京师范大学出版社,2017:204-205.

[3] 普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[M].北京:人民教育出版社,2020:3-4 91.