曹素梅

【摘要】以发展学生科学思维为出发点，在物质性质的教学过程中，重视在不同的学习阶段逐步完善学生的认识视角，主动设计丰富多彩的探究活动，引导学生提炼研究物质性质的方法并举一反三，从而不断提升学生解决实际问题过程中的能力和品质。

【关键词】科学思维  认识视角  研究方法  探究活动

【中图分类号】G633.8   【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2023）07-0025-03

《义务教育化学课程标准（2022年版）》中提到：“科学思维是在化学学习中基于事实与逻辑进行独立思考和判断，对不同信息、观点和结论进行质疑与批判，提出创造性见解的能力;是从化学视角研究物质及其变化的思路和方法。”其中，培养学生基于实验事实进行证据推理、建构模型并推测物质性质及其變化的能力是初中化学学科必须达到的要求之一。

同时，新版课标中明确指明，需培养学生认识物质性质的思路与方法，“知道可以从物质的存在、组成、变化和用途等视角认识物质的性质”。在课标的指导下，教师不仅要“授人以鱼”，教会学生有关物质性质的具体知识，更要“授人以渔”，指导学生从不同的视角去认识物质的性质，并逐步掌握研究物质性质的基本方法和程序，从真实的活动中发展学生的科学思维[1]。

一、逐步完善认识视角[2]

发展学生对物质性质的认识，不可能一蹴而就，而必须根据学生的学习能力分不同阶段逐步渗透。人教版九年级化学第一单元第一节的内容《物质的性质与变化》，是学生认识化学研究视角的开端。化学就是一门关注物质性质与变化的学科，主要从物理和化学两个角度来分类研究。

进入第二单元，首先认识的物质是空气。通过测定空气中氧气含量的实验，学生认识到氧气约占空气总体积的1/5。空气不是单纯的一种物质，而是由氧气、氮气、稀有气体等组成的混合物。此时，学生认识到化学不仅要关注物质的性质和变化，也要关注物质的组成和存在形式。从另一个角度讲，该实验也是学生第一次从物质变化的角度认识物质的性质。通过本课题实验，学生认识到氧气可以支持红磷燃烧，而一般情况下氮气不能支持燃烧且本身不可燃。根据空气中各组成气体的沸点不同而对其进行分离，可以得到纯净物氧气、氮气、各种稀有气体等。纯净物之间有着各自的性质，性质又决定着各自的用途，反之，物质的用途也可以体现物质的性质。例如，氧气具有助燃性，决定了氧气可以用于气割气焊等;氮气可以用作保护气，又体现出氮气的化学性质较为稳定。这是学生第一次从用途的视角认识物质的性质。木炭、硫磺、铁丝等物质在氧气中的燃烧实验不仅是系统地从物质变化的角度认识氧气的性质，同时学生意识到无论是纯净物氧气还是空气中的氧气都具有助燃性，说明了混合物中的各部分都能独立保持着各自的化学性质。

第三单元《物质构成的奥秘》真正开启了学生从物质的宏观组成和微观构成的角度来认识物质性质的时代。水作为该角度的典型物质在第四单元被系统地研究。至此，学生们虽然已经学习了从物质的存在、组成、变化、用途等角度对物质的性质进行分析的方法，但这些认识还是比较零散的，并没有很系统地实践过。

第六单元《碳和碳的氧化物》，是学生内化物质性质认识视角的最好时机。金刚石、石墨、C60组成元素相同，但物理性质差异很大，是由于碳原子排列方式不同所导致的;一氧化碳和二氧化碳都是由碳元素和氧元素组成的，但化学性质却有很大不同，这是由于构成物质的分子结构不同。该过程使学生对结构与性质之间的关系有了新的认识，同时也巩固了学生对性质与用途之间的关系的认识。石墨的层状结构决定了其润滑性;石墨的导电性则反映出石墨的微观结构中应该有能够自由移动的电子。而活性炭能够吸附色素和异味，决定了它常常被用作制作活性炭包去吸附冰箱或新装修的房屋中的异味;木炭经常被用作燃料，体现了木炭的可燃性。对于主角CO2，可以从用途和变化两个角度充分挖掘其物理性质和化学性质。比如，二氧化碳能够用于制作碳酸饮料，该用途能引导学生猜测出二氧化碳与水能反应生成碳酸，而要证实该猜想，则必须通过一系列的对比实验活动来探究，从变化的角度来证实该条性质。

人教版九年级化学下册第八单元《金属和金属材料》，是学生第一次从物质类别的角度认识物质的性质，了解通过物质的共性和差异性来认识物质性质的方法。金属一类物质不仅具有金属光泽、导电性和导热性等物理性质，同时还具有能与氧气反应、与酸反应、与金属盐溶液反应等共同的化学性质。除了共性外，金属之间还具有差异性，比如大部分金属常温常压下都是固体，而汞却是液体;常温常压下，镁、铝、锌、铁都能与稀盐酸反应，而铜、银却不能。

在第九单元《溶液》中，教师需引导学生从宏观现象和微观本质两个维度认识溶液的形成，从而促进学生对溶液组成和性质的理解。溶液是由溶质和溶剂组成的混合物，而溶质、溶剂保持着各自的化学性质。

酸碱盐的内容，侧重于从物质类别的角度认识物质性质。盐酸和硫酸在物质类别上都属于酸，因此具有酸的通性，如能够使指示剂变色、能与活泼金属反应、能与金属氧化物反应等，但由于酸根不同，又导致化学性质的差异性，稀硫酸能与氯化钡反应，而稀盐酸却不行。

二、不断渗透研究方法

《义务教育化学课程标准（2022年版）》中明确提出要教会学生“了解观察、实验，以及对事实进行归纳概括、分析解释等认识物质性质的基本方法”。在物质性质的教学过程中，教师要善于引导学生从已有经验出发，推测物质可能具有的性质。而性质往往可以由变化体现出来，因此学生可以选择典型的物质进行实验设计并动手操作来验证。实验过程中，教师需引导学生及时观察、记录现象，并懂得从现象中获得有效的证据从而推理出相应的结论，最后利用得到的结论去解释生活中的现象。

氧气作为初中阶段研究的第一个纯净物，需要教师带领着学生一起去体会这种研究方法。学生根据已有经验很容易推测出氧气具有助燃性，然后在教师的引导下选取木炭、硫磺、铁丝等物质与氧气的反应来进行研究。那么，这些物质与氧气发生的反应究竟是化学变化还是物理变化呢？从变化中能体现出氧气的哪些性质呢？学生在第一单元中已经学过，诸如“发光放热、生成沉淀、产生气体”等现象只能帮助我们判断是否是化学反应，而不能作为化学反应发生的依据。学生只有收集到“有新物质生成”的证据，才可以证明确实是化学变化。教师此时必须引导学生注意发现新物质与原来的反应物性质之间的差异。通过气味的不同，学生可以判断硫与氧气反应生成了有刺激性气味的新物质;通过颜色的差异，能证明铁丝与氧气反应产生了新物质黑色固体。但学生立刻陷入了困惑，碳和氧气的反应，有观察到发光放热的现象，但未观察到明显的新物质，那是不是没有发生化学变化呢？此时教师需向学生介绍澄清石灰水这种化学药品，指导学生借助其他试剂与新物质发生的反应来进一步证实新物质的产生。通过以上探究，学生认识到木炭、硫磺、铁丝都能与氧气发生化学反应。化学反应体现化学性质，这几组实验均证明了氧气的助燃性和氧化性，也揭示出生活中燃料燃烧时，要保持空气流通的道理。

如果说对氧气性质的探究是小试牛刀，那么对二氧化碳性质的探究一定是大展身手。

师：根据你们的已有经验分析，二氧化碳能不能溶于水？你的猜测依据是什么？

生：能，因为碳酸饮料的配料表中含有二氧化碳。

师：非常好，虽然我们的猜想是有依据的，但依然要通过实验来验证。现在请同学们以小组合作的方式设计实验，来判断二氧化碳的水溶性。

【设计实验】在教师的指导下，学生小组设计了各种类型的密闭体系，通过气体溶解前后造成的装置内外的压强差从而得到的明显的现象来判断二氧化碳的水溶性。

【进行实验】向装满二氧化碳的塑料瓶中迅速加入1/3体积的水，拧紧并振荡。

师：在实验过程中，你们收集了哪些证据，推理出什么结论？

生：我观察到瓶子变瘪了，证明了二氧化碳能溶于水造成瓶内气压变小，在外界大气压的作用下，瓶子变瘪。

师：你们分析得非常正确。其实生活中的碳酸饮料就是通过加压的方式将二氧化碳溶于饮料中，压强越大，溶解的二氧化碳的量就越多。

除了二氧化碳溶于水的性质外，证明二氧化碳能与水反应的性质探究也再次加深了学生对物质性质研究方法的理解。氧气的性质的学习，是研究物质性质的方法模型的建构阶段，而二氧化碳性质的探究，则真正实现了模型的迁移应用。该种渗透学习方法的教学方式，不仅为后期金属、酸碱盐的性质做好了铺垫，更提升了学生解决问题过程中的质疑能力、批判和创新意识。

三、日益丰富探究活动

在学习“氧气的性质”时，学生的科学探究的能力还不是很强，甚至连物质在氧气中燃烧的反应需要关注哪些现象都不是很清楚，此时不适合放手让学生自己去独立探究氧气的性质，而是应该在教师的引导下，先学习观察、记录、比较、分类、分析推理等方法。比如，教师应指导学生，关注物质性质时，需充分调动各种感官，不仅要用眼睛看，也要用鼻子闻、耳朵听、手触摸等。同时既要关注反应物的颜色、状态、气味等性质，也要关注生成物的性质，对比分析二者的异同点。在观察后要及时记录在实验报告或学案上，根据记录的内容进行有效分析、细致推理，从而得出有关结论。等到学习“二氧化碳的性质”时，学生们已经有了一定的科学探究能力，所以可以给他们更大的空间，充分发挥自己的想象力和创造力。比如在证明二氧化碳的水溶性时，可以给学生提供多种仪器：塑料瓶、试管、烧杯、集气瓶、玻璃片等。有的小组会想到用塑料瓶作容器，通过是否变瘪来判断;有的小组会使用试管装满二氧化碳后倒置在水中，根据试管内液面是否上升来判断;有的小组想要利用集气瓶和玻璃片来收集二氧化碳，通过与水充分接触后，倒置集气瓶观察玻璃片是否掉落来判断;甚至有的学生想到利用U型管设计反应装置，通过左右两边的液面差来判断二氧化碳的水溶性。更開放的探究活动，能让学生的思维得到更有效的碰撞，能力获得大幅度的提升。

在学习“金属的性质”时，不仅可以继续采用教师演示实验、学生分组实验等多种方式相结合的探究活动，也可以带领学生进行有趣的课外活动“制作美丽的金属树”。教师开放化学实验室，给学生们提供必要的仪器和药品，如表面皿、滤纸、铁丝、铜丝、铝丝、镁条、锌粒、不同浓度的硫酸铜溶液、硝酸银溶液、硫酸亚铁溶液等。感兴趣的学生可以在延伸课、活动课等课余时间来到实验室，利用金属丝或金属粒摆出各种精美的造型，利用金属活动性的知识使金属和金属盐溶液之间发生置换反应，从而在滤纸上得到色彩形态各异的金属树。有的反应几分钟内就能完成，有的则需要几个小时，有的甚至需要几天时间。教师把课堂上无法开展的学习活动放在课外，打破了化学实验所受到的时间和空间的限制。该活动不仅能让学生对金属活动性有更深刻的认识，同时也能让学生亲身体验到化学学科之美。

到学习“酸碱盐的性质”时，教师可以鼓励学生在家中开展趣味家庭小实验。比如利用紫甘蓝、花瓣等自制酸碱指示剂，滴入不同浓度的白醋、肥皂水、苏打水等液体，感受色彩变化的神奇魅力。同时学生也可以利用自制酸碱指示剂去检验家中常用液体的酸碱性，如洗发露、护发素、沐浴露、各类清洁剂等。教师可通过录制微课的形式，指导学生在家中自制叶脉书签。为了避免氢氧化钠的强腐蚀性，腐蚀叶肉的药品可以选用碱面、苏打粉等。同时，也可以指导学生，利用鸡蛋壳和白醋反应来制作“夜明珠”。以上这些活动不仅能提升学生动手操作能力，加深对酸碱盐性质的认识，同时也能让学生深刻体会到化学学科的趣味性和实用性。

通过教师演示实验、学生分组实验、学生自主设计实验、趣味课外活动、生动家庭小实验等丰富多彩的活动形式，学生不仅轻松愉快地收获了化学知识，更在动手实践的过程中提升了科学思维。

物质性质的学习，是初中化学阶段的重要内容。该部分内容看似都是事实性的零碎的知识，需要学生去死记硬背。但只要教师引导到位，零散的知识也会因为物质性质的认识视角而变得有关联起来。无论是氧气、二氧化碳还是金属、酸碱盐等，都遵循着从物质的存在、组成、变化和用途等角度来认识其物理性质和化学性质的规律。基于物质性质的科学思维的培养是个循序渐进的过程。在不同的教学阶段，教师应为学生设计符合当前认知水平的学习活动，将被动的知识教学转变成主动的思维模型的建构，让学生掌握研究物质性质的方法，并能够在以后的学习和生活中迁移应用，把知识和方法转化成真实情境中解决问题时展现出来的能力和品格。

参考文献：

[1]康勇军.促进学生思维发展的物质性质教学问题设计研究——以二氧化碳性质教学为例[J].中学化学教学参考，2017（4）：13-15

[2]高利娜.帮助学生建构认识物质性质的角度——以“铁及其化合物”教学为例[J].化学教与学，2019（12）：70-76