初中化学核心素养下培养学生探究能力的教学研究
摘要
关键词
初中化学;核心素养;探究能力;教学策略;科学探究
正文
0引言
2022年颁布的《义务教育化学课程标准》明确将“科学探究与创新意识”纳入核心素养框架,标志着化学教学从知识本位向素养本位的范式转型。化学学科以实验为根基,探究活动不仅是学生获取物质性质、化学反应等知识的重要载体,更是培养其证据推理能力、科学思维品质及社会责任感的核心途径。通过问题提出、方案设计、实验验证等环节,学生既能深化对化学本质的理解,又能发展批判性思维与创新意识,实现知识、能力与价值观的协同提升。
然而,当前核心素养导向的探究教学仍面临多重挑战:部分教师将探究活动简化为实验操作流程,忽视思维深度与逻辑性;探究任务设计脱离学生认知基础,导致“为探究而探究”的形式化倾向;核心素养各维度割裂,过度聚焦实验技能而忽视科学态度与社会责任的渗透。针对上述问题,本文聚焦“核心素养如何引领探究能力培养”“探究教学如何有效落实素养目标”两大核心议题,系统梳理现有研究成果,厘清核心素养与探究能力的内在关联,提炼可操作的教学策略,为初中化学教学改革提供理论支撑与实践路径。
1初中化学核心素养和探究能力的内在联系
核心素养与探究能力是“目标—路径”的紧密关联:核心素养为探究能力指明培养方向,探究能力则是核心素养得以实现的关键依托,厘清二者关系是教学研究的首要逻辑。
1.1核心素养对探究能力的导向作用
核心素养的五个维度为探究能力设定了目标范围,防止探究活动失去方向。“科学探究与创新意识”是直接目标,要求学生具备提出有价值问题的能力、设计实施方案的技能、基于证据进行推理的思维以及反思评价结果的素养,突出科学性与创新性。例如在“蜡烛燃烧实验”中,学生不仅要观察火焰分层现象,更要提出“白烟能否被点燃”这样具有创新性的问题。其他维度则为探究活动提供思维与价值方面的支持:“宏观辨识与微观探析”要求探究活动兼顾现象观察与本质分析,比如在探究铁生锈的过程中,既要观察铁锈的外观状态(宏观),也要分析水分子与铁原子之间的相互作用(微观);“变化观念与平衡思想”引导学生关注反应条件对探究结果的影响,例如在探究过氧化氢分解时,分析催化剂和温度对反应速率的作用;“证据推理与模型认知”是探究活动的核心思维方法,要求学生基于实验证据进行推理,并构建模型来解释现象;“科学态度与社会责任”赋予探究活动以价值意义,要求学生严谨地记录实验数据,思考探究成果的社会价值(例如水质净化对日常生活的重要性)。
1.2探究能力对核心素养的支撑作用
探究能力是连接知识与素养的纽带,素养无法通过单纯的讲授来形成,必须依托探究实践。在知识层面,初中化学的核心知识(例如物质的构成、反应类型)都来源于探究活动,学生通过参与氯化钠溶解、酸碱中和等探究实验,能够理解知识的形成过程,而不是仅仅进行机械的记忆;在思维层面,问题设计、方案论证等环节直接锻炼了学生的证据推理和模型认知能力。例如在探究金属活动性时,学生可以根据“锌与盐酸反应、铜不反应”的实验证据,推理出金属的活动性顺序,并构建模型来解释反应规律;在态度与责任层面,合作探究、失败反思等环节培养了学生的科学态度与社会责任感。例如在小组探究化肥对植物生长的影响时,学生通过分工协作、分析植物枯萎的原因,反思合理使用化肥的环保意义。
2初中化学核心素养视角下探究能力培育的教学实况
在核心素养理念得到广泛推广之后,初中化学探究式教学模式得到了更为普遍的应用。然而,从核心素养实际落地的角度审视,教学中仍存在不少问题,这些问题既与教师的教学理念有关,也受到教学条件的制约。
2.1探究过程形式化:“伪探究”现象层出不穷
部分教师在实施探究教学时,将其简化为一个固定的流程:“教师设计步骤—学生机械执行—得出预设结论”,忽视了对学生思维能力和开放性的培养,从而形成了“伪探究”。具体表现为:一是问题预设,教师直接抛出封闭性问题(例如“盐酸和氢氧化钠反应是否会产生热量”),学生无需思考探究的目的,只需验证结论;二是方案固定,教师提供详尽的实验方案(包括所需器材、实验步骤、注意事项等),学生只需按部就班地操作,无需考虑方案的合理性或是否有其他替代方案,例如在探究二氧化碳性质时,直接给出“将气体通入澄清石灰水”的步骤;三是结论唯一,当实验结果与预设不符时,教师往往会引导学生修改数据或将其归因于“误差”,而忽视了异常结果的价值,例如在探究高锰酸钾制氧气时,对于氧气体积偏少的情况,教师未引导学生分析装置漏气、加热不充分等可能原因,从而错过了培养学生反思能力的机会。这种形式化的探究实际上仍是一种“被动接受”,无法有效支撑学生核心素养的发展。
2.2目标偏离:探究与核心素养培养脱节
部分教师在设计探究教学时,往往以“单一目标”为导向:要么只关注实验操作技能的培养(如如何使用酒精灯、量筒等),要么只注重知识的掌握(如通过探究得出质量守恒定律),而未能将探究教学与核心素养的五大维度有效融合。例如,在“探究水的组成”的教学中,如果教师仅引导学生完成电解水实验、观察现象并得出“水由氢氧元素组成”的结论,那么这仅仅实现了宏观辨识与知识传授的目标;而如果教师未能进一步引导学生分析“氢氧体积比为2:1的微观原因”、“如何通过证据推理水的组成”以及“电解水对氢能开发的意义”等问题,那么这样的探究教学就未能承载起多元素养的培养目标,学生的探究能力也就只能停留在现象观察的层面。
此外,教师对核心素养的理解存在“碎片化”的问题,往往将五大维度割裂开来。例如,他们可能认为“科学探究与创新意识”仅仅与实验相关,“科学态度与社会责任”则只能通过说教来渗透,而忽视了在探究过程中各素养之间的协同发展。例如,在探究金属腐蚀与防护时,设计防锈方案(科学探究)的同时,也可以锻炼学生的证据推理能力(分析防锈原理)并培养他们的社会责任感(认识腐蚀造成的资源浪费问题)。如果教师未能充分挖掘这些素养之间的内在联系,就会导致素养培育的片面化。
2.3实施受限:教学条件与学生认知水平不匹配
探究能力的培养需要兼顾教学条件和学生认知水平,但在实际教学中,这两者之间的匹配度往往不足。在教学条件方面,部分学校实验室资源匮乏(如器材、药品、安全设施等不足),导致“分组探究”变成了“演示实验”。例如,在探究物质溶解性影响因素时,由于烧杯数量有限,学生只能围观教师操作,无法亲身体验探究过程;部分学校出于安全考虑,限制了“有危险性”的实验(如浓硫酸稀释、钠与水反应等),导致学生错失了真实的探究情境,难以形成风险评估和安全操作的能力。
在学生认知层面,探究任务的难度设置也存在失衡问题。一是难度过低,仅需学生进行简单的观察(如“探究胆矾的颜色”),无需深入思考,这样的任务无法激发学生的探究兴趣;二是难度过高,超出了学生的认知范围(如要求学生在探究复分解反应实质时从离子角度进行分析),由于学生缺乏离子概念的基础,难以完成探究任务,最终只能依赖教师的讲解,导致探究过程“半途而废”。
3初中化学核心素养视角下学生探究能力提升的路径设计
针对当前教学现状,结合核心素养培育要求,初中化学探究能力的培养需以真实情境为基石、问题链驱动为核心、实验重构为载体、多元评价为支撑,构建“情境导入—问题驱动—深度探究—多维评价”的四位一体培养模式。
3.1真实情境驱动:激发探究动机,培育责任意识
真实情境作为连接知识与实践的桥梁,既是引发探究需求的“催化剂”,也是渗透科学态度与社会责任的有效载体。教学情境设计应遵循“双关联”原则:既要与核心知识深度关联(避免脱离教材体系),又要与生活实践广泛关联(激发学生共鸣)。例如在“酸碱中和反应”教学中,可创设“家庭清洁剂选择”情境:妈妈清洗厨房油污时,先用白醋(酸性)擦拭,再用肥皂水(碱性)清洗,效果显著提升。该情境可引发“白醋与肥皂水是否发生反应”“中和反应对去污的作用机制”等探究问题,既关联中和反应原理,又贴近学生生活经验。
真实情境还能有效渗透社会责任教育。例如在“水的净化”教学中,可设计“乡村饮用水安全”情境:某村庄因饮用水含泥沙、细菌导致村民健康问题,要求学生运用化学知识设计简易净水方案。学生在探究过滤、吸附、消毒等净化方法时,既能掌握物质分离原理,又能体会化学技术对改善民生的价值,形成关注社会问题的责任意识。情境设计需贯穿教学全过程,避免出现“情境导入后游离于探究过程之外”的割裂现象。
3.2问题链驱动:构建思维阶梯,深化认知推理
问题设计是探究教学的核心线索,需构建“基础认知—深度分析—创新应用”的三阶问题链。问题设计应遵循“双性”原则:阶梯性(符合学生认知发展规律)与逻辑性(问题间形成严密推理链条)。具体可分为三个层次:
基础型问题:聚焦现象观察与知识关联,如“将锌片、铜片分别放入稀盐酸中,观察到什么现象?这些现象与金属活动性有何关联?”
进阶型问题:聚焦证据分析与逻辑推理,如“为什么锌能与盐酸反应而铜不能?如何根据实验现象推理金属活动性顺序?”
创新型问题:聚焦质疑反思与拓展应用,如“锌片放入硫酸铜溶液会发生什么反应?如何设计实验验证?除盐酸外,还有哪些试剂可用于比较金属活动性?”
这种问题链设计引导学生思维逐步深化:从现象观察到本质分析,再到模型构建与应用迁移。例如在金属活动性探究中,学生首先通过实验观察现象,然后基于现象推理活动性顺序,最后通过设计锌与硫酸铜反应实验验证猜想,形成“实验现象—证据推理—模型构建”的完整认知链条。同时,教师应鼓励学生自主提问,并通过追问将模糊问题转化为可探究问题,如将“蜡烛火焰为什么分层”转化为“火焰分层可能与哪些因素有关?如何设计实验验证温度或氧气浓度的影响?”
3.3实验重构驱动:强化实践创新,突破传统局限
实验教学是探究能力培养的关键载体,需从三个方面进行重构:
实验类型转型:将验证性实验转化为探究性实验。例如将“验证质量守恒定律”改为“探究化学反应前后物质质量关系”,提供铁钉与硫酸铜溶液、盐酸与碳酸钠粉末等材料,让学生自主设计实验(选择敞口或密闭容器)、记录质量变化、分析数据差异。当学生发现敞口容器中盐酸与碳酸钠反应质量减少时,会主动探究气体逸出的影响,最终归纳出“密闭容器中反应前后质量守恒”的结论。
实验主体转换:将教师演示实验转变为学生分组实验。例如在“燃烧条件”探究中,让学生分组完成“木条与煤块燃烧对比”“蜡烛罩烧杯后熄灭”等实验,自主控制变量(温度、氧气浓度)、记录现象、归纳条件。教师仅提供安全指导,避免干预实验过程,培养学生“做中学”的能力。
实验资源拓展:设计微型化、生活化实验。针对实验室条件限制,可利用生活材料开展实验,如用白醋替代盐酸、小苏打替代碳酸钠探究酸的性质,用食盐、白糖、面粉探究物质溶解性。这类实验既降低资源门槛,又增强化学与生活的联系。
4结论
初中化学教学中,将核心素养与探究能力紧密结合,是推动化学教学从“知识导向”向“素养导向”转变的关键举措。核心素养与探究能力相辅相成:核心素养为探究能力的发展指明方向,强调探究过程需注重思维训练、态度培养以及责任意识的形成;而探究能力则是核心素养得以落实的具体途径,使学生在实际情境中,通过问题引导和实验设计,达成知识理解、思维提升与价值认同的协调发展。
尽管当前初中化学探究能力的培养已取得一定成效,但仍存在“探究活动形式化”“目标与实际脱节”“实施过程缺乏适配性”等问题,阻碍了核心素养的有效落地。针对这些问题,可以采取以下四项策略:通过真实情境激发探究兴趣,使探究活动贴近生活实际,增强社会责任感;设计阶梯式问题链,推动学生思维逐步深入,强化证据推理能力;通过实验创新设计,增强学生的实践体验,培养其创新意识;实施多元评价体系,全面关注探究过程,促进学生综合素养的提升。
未来,初中化学探究教学的优化应进一步遵循学生的认知规律,深入挖掘教材中探究素材与核心素养的契合点,平衡探究活动的开放性与教学过程的规范性,使探究活动真正成为学生核心素养发展的“沃土”。只有这样,才能达成“通过化学探究培养具备科学素养、能够解决实际问题的合格公民”的教学目标,为义务教育化学课程改革提供可操作的实践路径。
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