程波

化学是一门以实验为基础的实用科学，化学学科的核心素养是化学学科最具科学本质的素养。《普通高中化学学科核心素养》提出“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”“科学精神与社会责任”5个维度的素养，如图1所示，全面展现了学生通过化学课程学习形成的关键能力和必备品格。其中“科学探究与创新意识”是化学核心素养的“核心”，“证据推理与模型认知”是实验探究的思维本质与基础，“宏微结合”和“变化平衡”是实验探究与创新的化学视角，“科学精神与社会责任”是实验探究与创新能力的体现与结果。“科学探究与创新意识”素养具体包括：发现和提出有探究价值的化学问题，能依据探究目的设计并优化实验方案，完成实验操作，能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论；能和同学交流实验探究的成果，提出进一步探究或改进实验的设想；能尊重事实和证据，不迷信权威，具有独立思考、敢于质疑和批判的创新精神。

高中化学教学中如何落实“素养为本”的课程理念，促进学生科学探究与创新意识素养的内化和提升，成为一线教师亟待解决的问题。本文以“电解法制备Cu（OH）₂”为例，创设真实的问题情境，引导学生开展一系列的科学探究活动，探索基于科学探究与创新意识维度的“探究型”课例的教学设计。

1课例分析

鲁教版教材充分考虑到了电解原理的复杂性，采用逐步递进的方式组织教材内容，如图2所示。“电解法制备Cu（OH）₂”是在学生学习完电解原理以后设计的一节“探究型”学习课，围绕利用电解原理制备Cu（OH）₂开展一系列的科学探究活动。设计本课既是对电解原理知识的总结归纳，又是对教材内容的拓展延伸。根据本节课涉及教材的结构和内容分析，结合高二年级学生认知结构及其心理特征，制定了如下的教学目标：加深对电解工作原理的理解，了解电解质溶液的性质对电极反应的影响；通过对电解过程中异常现象进行实验探究，掌握设计实验的基本步骤和实验探究的基本方法；通过对探究电解过程的反思、解释和评价，亲身经历“实践——认识——再实践——再认识”的认知过程，达到内化“科学探究和创新意识”这一核心素养的目标。

2教学思路

本节课教学流程如下：

3实施过程

3.1创设问题情景，引入新课

教师：请同学们利用电解原理设计Cu（OH）。的制备方法。

实验用品：8mol/L NaOH溶液，电压12V的电源，烧杯。

实验现象预测：

教师：下面请大家根据制备方法，进行实验验证。

学生活动：学生设计实验并进行探究。

结果汇报：阳极铜片上产生气泡且铜片表层和溶液慢慢变黑，阴极碳棒产生大量气泡，并没有生成预测的蓝色絮状沉淀。

设计意图：问题情境的创设，学生利用已有知识预测的实验结果和实际实验现象不同，产生巨大的认知冲突，从而引发学生的探究欲望。

3.2引入新问题，让学生深入探究

教师：我们发现实际反应现象和预期现象有很大的区别，为了能够解释上述异常现象，我们需要进一步研究哪些问题？

设计意图：提出有价值的问题是学生探究能力的基本体现，在科学探究过程中经常会出现此类问题。

师生共同讨论：根据同学们提出的问题，可归为两类：①继续探究在什么条件才能达到实验目的，即有蓝色絮状沉淀Cu（OH）₂产生；②继续探究异常现象产生的原因，即通过合理猜想、设计实验、收集证据，得出结论。

设计意图：充分尊重学生的意愿，自主选择探究课题，并为后期的交流、探究结果、合作学习提供平台。

学生活动：第一组学生探究出现蓝色絮状Cu（OH）₂沉淀的条件。

教师：请同学们思考若要达到实验目的，可以改变哪些反应条件？

学生活动：改变NaOH溶液的浓度；改变电解质溶液；改变实验装置。

师生交流：“控制变量”——科学探究的基本方法。

学生活动：第一组学生再分3组，A组探讨改变NaOH溶液的浓度，B组探讨改变电解质溶液，C组探讨改变实验装置，各自进行实验。

设计意图：通过探讨如何实现氢氧化铜的制备，使学生充分体验“科学探究”的过程，进一步理解“控制变量”思想在科学探究中的应用。

A、B、C组的实验现象见表1、2、3，实验结论如下。

实验结论：改变NaOH溶液浓度会影响反应速率，但两极产物相同。

实验结论：选择Na₂SO₄溶液可以得到蓝色絮状沉淀Cu（OH）₂。

3六孔点穴板两极反应现象类似，反应时间较实验1更快。

实验结论：由于装置不同，则两极间距离不同，两极间距离越近反应越快。

师生分析：一般情况下，制备Cu（OH）₂关键是选取Na₂SO₄作为电解液。

学生活动：第二组学生探究实际反应产物，并分析其对应原因。

教师：探究一种未知物质时的基本步骤有哪些？

师生小结：观测物质外观——预测性质——设计实验——获取证据——解释及结论。

设计意图：通过探讨研究产物性质，使学生掌握其基本步骤，并了解传感器等现代教育技术在科学探究中的应用。

第二组学生探究实验过程见表4。

学生分析异常现象的原因：以NaOH溶液为电解液，铜片没有放电生成铜离子，阳极区发生电极反应：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，生成氧气把铜氧化成黑色CuO。

教师：由以上科学探究活动，同学们最终能得到哪些结论？

学生小结：以铜作阳极、NaOH溶液为电解液时，碱性条件下铜的放电能力较弱，阳极是OH一放电产生O₂，无法生成Cu（OH）₂。而酸性溶液溶液中铜的放电能力较强，也不能生成Cu（OH）₂。制备Cu（OH）₂应选用中性Na₂SO₄溶液，并且将两极间距离缩小可加快反应速率。

3.3课堂小结，拓展应用

课外作业：请同学们在课下查阅资料，设计实验方案，寻找制备Cu₂O的方法。

设计意图：目前制备Cu₂0可行的方法是以Cu作阳极，浓NaOH溶液为电解液电解，让学生进一步体会外界条件对电极反应的影响。

4教学反思

本节课主要采用学生分组实验探究和分组讨论的形式，充分利用POE（预测——观察——解释）教学策略，使学生积极参与到知识与能力的生成过程中。教学过程环环紧扣，从引发认知冲突到分组探究，再到解释异常、得出结论，整个过程充满自主探究的氛围。尤其是探究实验2和3，探究点各有侧重，又都注重探究过程和探究方法的渗透，因此“探究+生成”是本节课最大的亮点，也是“探究型”课例的特点。

此外，本节课还具有以下特点。第一是让学生感受真实的化学课堂。通过探究，让学生学会辩证看待理论与实际的关系，体会实验是检验化学原理的最高法庭，不迷信权威，提升学生独立思考、敢于质疑的科学品质和批判的创新精神。第二是让学生体验自主的化学课堂，充分尊重学生意愿，让学生根据个人兴趣开展探究，在保证教学结构完整的同时，又为学生创造交流、合作、分享的氛围，取得较好的教学效果。第三是让学生体验科技的化学课堂，使用传感器等现代教育装备，进一步激发了学生学习化学的兴趣。

根据化学核心素养5个维度之间的逻辑关系，設计“探究型”案例时，在充分关注学生“科学探究与创新意识”素养发展的同时，还需兼顾其他4个维度素养的渗透和提升，不断促进学生核心素养的提高。