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摘要：实践探究不仅是一种学习方法，也是一种学习内容。本课教学立足于将实践探究、合作提升与真实情景结合，整合专题知识内容，通过建立“学习共同体”，用真实的实践活动激趣促学，促进学生体验并初步形成实证观、定性定量观等化学学科观念。
关键词：情境；实证；实践探究；核心素养；学习共同体
一、设计理念和学习目标
发展学生化学核心素养是初中化学教学的必然追求，《中国学生发展核心素养》总体框架（2016.9）指出：“学生发展核心素养，主要指学生应具备的，能够适应终身发展和社會发展需要的必备品格和关键能力。研究学生发展核心素养是落实立德树人根本任务的一项重要举措，也是适应世界教育改革发展趋势、提升我国教育国际竞争力的迫切需要。”倡导创设真实情境，开展以合作、实践为主的多种“学习共同体”活动，激发学生学习化学的兴趣，促进学生学习方式的转变，重视专题内容的结构设计，培养他们的创新精神和实践能力。义务教育课程标准指出：“科学探究学习目标的实现，必须让学生亲身经历丰富的探究活动”，同时也建议“探究的问题可源于实际生活”。笔者提出了“真实情境、实践探究、合作提升”的课堂教学理念。本理念具备以下三个特点，一是实践探究的问题源于学生的真实生活情境，引导学生应用化学视角观察生活；二是凸显学生主体，课堂一扫传统复习课习题至上的单调、沉闷，通过讨论、实验等环节，实现“课堂是学生的”、“学习即生活”的生态课堂教育理念；三是构建“学习共同体”设计合作活动将学生的思维从已知引向未知，实现思维的深层发展和核心素养的提升。
1.学习目标：
（1）复习碳酸盐的检验，学会从定性到定量研究鸡蛋壳主要成分的方法，感受化学与生活的联系，体会化学知识的学科价值。
（2）了解科学探究一般过程，初步学会提出问题和假设、设计方案、获取证据、形成结论和交流评价，学会分析优化实验装置。
（3）知道混合物中物质含量的测定方法，通过合作感受实验过程中的细节、体验实验成功的乐趣。培养自主、合作、探究、实践、创新的科学精神。
2.学习重点和难点：
重点：定量测定物质成分含量原理，培养科学探究中实证意识和优化实验思维。
难点：实验测定装置的优化组合。
二、教学流程和设计思路
科学探究既是一种学习方法，也是学习的内容和目标，使用探究学习进行综合专题学习是本节课的应然选择。本课教学中以鸡蛋壳的妙用为线索，通过对初中系列知识的有序重组与整合，由浅入深，循序渐进，将相关知识内容和实验整合为一个整体。教师引导学生的全程参与，经历了“鸡蛋壳主要成分的探讨-碳酸钙的定性检验-碳酸钙含量的定量测定-拓展探究，合作提升-设疑解惑，学以致用”的过程（具体流程见图1），从定性到定量，从设计方案到证据体验，帮助学生建构知识网，体验化学实验的乐趣，了解科学探究的基本过程和方法，发展科学探究能力，提高学生的科学素养。
三、课堂主要教学过程
1.课堂引入——微视频创设情境激趣引入
师：（1）同学们在生活中经常吃鸡蛋，你们知道鸡蛋壳都去了哪里？今天我们看一段视频，鸡蛋壳有何妙用呢？（播放微视频。）（2）鸡蛋壳有如此种种妙用，那么鸡蛋壳有什么成分呢？（3）你想验证吗？
生：碳酸钙。
生：想！
[设计意图]化学源于生活，鸡蛋壳是每个同学都经常见到的，因此该情境对学生来说具有思考性和真实性；化学又高于生活，利用该情境提炼出一系列定性至定量研究的化学问题，整合初中元素化合物系列知识，引发促进核心素养发展的学习。
2.定性探究——检验鸡蛋壳中主要成分
师：（1）你能提出什么方法来验证吗？（2）请各小组合作探究鸡蛋壳成分，鸡蛋壳在广口瓶中，盐酸量约lOmL以能够浸没固体（大试管的1/3）为准，石灰水用小试管取2mL（约小拇指一指节高度）。（3）澄清石灰水变浑就说明鸡蛋壳中含有碳酸钙，对吗？（4）如何探究钙离子呢？
生：小组合作探究鸡蛋壳中含有碳酸根离子。
师：下面请同学们观看我夜晚关灯后录制的微课视频，利用家用天然气灼烧鸡蛋壳，能清晰观察到天然气的蓝色火焰和鸡蛋壳的砖红色火焰，说明鸡蛋壳中含有钙离子（如图3）。
过渡：那么我们如何运用化学方法测定鸡蛋壳中的碳酸钙的质量分数呢？
[设计意图]定性研究是启蒙阶段化学实践活动的起点，也是探究认识物质世界的过程。在中考复习时期，定性研究呈现发展性和启蒙性并存的特点。其发展性是指为定量研究做铺垫和准备，由定性到定量设计测定碳酸钙、二氧化碳质量方案；其启蒙性是指学生应知知识和方法，定性检验为学生自主行动，学生独立思考后即可回答。
3.定量测定鸡蛋壳中的碳酸钙的质量分数
师：（1）请同学们小组讨论有哪些化学方法？（2）转化的思想，将碳酸钙转化成二氧化碳是一种常见的化学方法。（转变思维能否是测定二氧化碳的体积呢？）
生：小组合作讨论展示出多达5套方案。
师：（教师点评：增重法；减重法）你们的办法都很有创意，今天现有条件下选择如图4中氢氧化钠饱和溶液吸收二氧化碳气体，再出示精度到0.01g的电子天平，接着出示图3中第三个装置，加入粉末状的鸡蛋壳2.02g，测洗气瓶装置原始总质量m1=181.32g。连接好装置后开始反应，继续将洗气瓶放在电子天平上，同学们可通过投影观察天平读数的变化。
生：（质量数据稳定为m2=181.78g）各实践活动小组利用增重法的数据计算出结果，展示鸡蛋壳中w（CaCO3）=51.8%。
[设计意图]很多化学教师常常以复习课时紧、学校条件差、学生操作能力弱为借口，在化学复习教学中广泛存在着无实验假探究、讲题伪探究现象。本环节通过创新设计、组合实验装置将往常纸上谈兵的定量计算变成了真实的实践活动，学生在亲身体验中轻松学习了重点知识和方法，促进了学生实证意识和定性向定量研究思维的养成。 4.拓展探究——合作提升
师：（1）查阅资料：鸡蛋壳主要成分碳酸钙大约占蛋壳质量的83%-90%。我们的实验结果明显偏小，为什么呢？可能有哪些因素请讨论后回答。
（2）（给各小组分发如上图5的自制手写展板）先让我们自己来设计，然后请同学来展示选择组合顺序的理由。学生小组合作完成后进行展示。
[设计意图]本课难点是分析实验测定数据偏小的成因，进而由“学习共同体”合作设计出更完善的实验装置图。此环节内容由真实实验数据引发开放性的思考和讨论，巩固了重点知识和方法，突出了专题复习的深度拓展和能力提升，利于学生核心素养的养成。
5.设疑解惑——学以致用
师：（播放微视频解惑：为何鸡蛋壳能养花卉，烤过能灭蚂蚁……？）蛋壳中主要成分是碳酸钙，大约占蛋壳质量的83%-90%，以及极少量的磷酸钙、磷酸镁等无机物；还含有少量蛋白质和脂质等有机物。
[设计意图]“化学源于生活，又高于生活”。本课从生活情境开始，慢慢深入学习情境中蕴含的化学知识，最后回到开始的情境解决问题，教学环节首尾呼应、浑然一体。学生学习化学根本目的是更健康、更理性生活，因此回归生活、改善生活是学习化学的最终归宿。
四、反思与评价
1.基于真实情境，激趣促学
情境教学的倡导者Brown，Collin，Duguid认为：“知识只有在它们产生及应用的情境中才能产生意义。知识绝不能从它本身所处的环境中孤立出来，学习知识的最好方法就是在情境中进行。”教学情境的核心内涵是引导知识建构，教学情境必须有利于学生对所学内容的意义建构。
本课选择密切联系学生的生活实际的鸡蛋壳为研究对象，通过鸡蛋壳的妙用微视频设置生活情境激发学生的学习兴趣，并由此引发了对鸡蛋壳成分的讨论和探究。结合探究提出的问题情境“我们如何运用化学方法测定鸡蛋壳中的碳酸钙的质量分数呢？”，并将碳酸钙质量转化成二氧化碳质量的测定，经过实验定量计算得出的w（CaCO3）偏小，再次设置问题情境“计算结果明显偏小，为什么呢？”，真实的问题产生于学生已有的知识和将要学习知识的节点上，与学生已有的知识经验产生激烈的冲突，从而使学生萌发解决新问题的欲望，引发学生进行深度思考。最后设置的活动情境“自制优化组合装置展板”促进学生合作交流中拓展能力、提升科学素养。本课例中的4个情境都源于生活及真实的化学实验过程，每个情境中都蕴含着化学学科问题，问题解决的过程就是学生学习学科知识、形成科学素养的过程。通过一步步提出问题，激发和调整学生的知识、情感和实践活动，促使学生思维不断深入，层层解决问题。基于真实情境的学习过程使学生体验到知识的产生与发展；基于真实情境的问题解决过程，学生不仅收获知识、技能，也收获了成功或失败的情感体验。因此真实情境有助于学生实现有意义的知识体系建构。
2.基于实践探究，体验转化观、实证观、定性定量观等学科观念
何为化学学科观念？究竟什么是学生“适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力”？需要回到教育的原点触及学生的灵魂，英国哲学家怀特海曾说过：“当一个人把在学校学到的知识忘掉，剩下的就是教育。”也就是说学生多年遗忘后还能存在于大脑中的深刻印记，是化学学科特有的思维和方法，即我们追求的化学学科观念。
义务教育阶段科学探究是学习化学的重要方法也是重要内容。本节课密切联系生活，让学生由定性检验到定量测定逐步讨论设计方案，收集数据，实证推理，反思改良装置，深化实践探究过程；运用转化思想将测定碳酸钙变成测定二氧化碳，碳酸根离子钙离子的检验，二氧化碳定量测定，实验数据的分析无不体现化学学科的实证观念、证据意识；通过探究鸡蛋壳中化学奥秘的明线和培养学科观念的暗线的双重设计达成学习目标。转化观、实证观、定性定量观等学科观念的“落脚点”是学生真实的实践活动，学科观念不是具体的知识，它是学生在深刻体验学科本质属性与内在规律的基础上，所形成的对物质世界的基本看法和态度。教学的最终目的应使学生“转知识为能力、转能力为观念”，真实有效的实践活动能促进学生从学科视角看问题、培养学科观念。
3.基于合作提升，建构“学习共同体”
托马斯·弗里德曼说：“世界是平的”，大家认同这一理念是因为合作重于竞争。课程世界也应是平的，学习科学理论告訴我们，构建“学习共同体”进行合作学习是最适合学生、最有效的学习方式。通过有机整合学生形成六人学习小组为一个“学习共同体”（组长2人，实验操作员2人，观察记录员2人，展示时自由讨论产生主讲人），“学习共同体”既是教育教学理念，又是一种教学行动。“学习共同体”是6个个体集合在一起围绕着共同的学习任务同时学习，强调“我们”的沟通、交流；“学习共同体”最终是通过合作学习，促进每一个“我”的智慧生长，求得每一个“我”的融入式发展。本节课则以学习小组为单位的8个“学习共同体”在自主思考的基础上多次交流讨论，让学生的思维表达出来并实现碰撞。通过“学习共同体”的活动培养学生自主学习能力、合作意识、交流和倾听能力，基于“学习共同体”的学习模式让学生真正成为复习课堂的主人；本节课的容量大，学生活动多，特别是定量测定实验学生鲜有接触，能抓住学生的兴奋点。课堂上教师通过点拨、小结、巡视、指导、纠正等扮演了“平等中的首席”，使得复习过程紧凑有序，知能目标得到高效落实。
小组合作形成的“学习共同体”是打开学生心灵之门的一把钥匙，利于学生有更多的机会体验化学的神奇、感受团队共进退的乐趣，对于大多数的独生子女，在“学习共同体”中养成的科学素养更利于他们健康生活和终身发展。下课后还有两名小组长追着老师讨论本小组的实验中出现的问题，枯燥的中考复习课在愉悦的合作中收到了良好的效果。对科学永无止境的探索过程就是学生科学素养的提升过程，正如心理学家所言，今天学会了合作，明天就拥有了竞争力。
关键词：情境；实证；实践探究；核心素养；学习共同体
一、设计理念和学习目标
发展学生化学核心素养是初中化学教学的必然追求，《中国学生发展核心素养》总体框架（2016.9）指出：“学生发展核心素养，主要指学生应具备的，能够适应终身发展和社會发展需要的必备品格和关键能力。研究学生发展核心素养是落实立德树人根本任务的一项重要举措，也是适应世界教育改革发展趋势、提升我国教育国际竞争力的迫切需要。”倡导创设真实情境，开展以合作、实践为主的多种“学习共同体”活动，激发学生学习化学的兴趣，促进学生学习方式的转变，重视专题内容的结构设计，培养他们的创新精神和实践能力。义务教育课程标准指出：“科学探究学习目标的实现，必须让学生亲身经历丰富的探究活动”，同时也建议“探究的问题可源于实际生活”。笔者提出了“真实情境、实践探究、合作提升”的课堂教学理念。本理念具备以下三个特点，一是实践探究的问题源于学生的真实生活情境，引导学生应用化学视角观察生活；二是凸显学生主体，课堂一扫传统复习课习题至上的单调、沉闷，通过讨论、实验等环节，实现“课堂是学生的”、“学习即生活”的生态课堂教育理念；三是构建“学习共同体”设计合作活动将学生的思维从已知引向未知，实现思维的深层发展和核心素养的提升。
1.学习目标：
（1）复习碳酸盐的检验，学会从定性到定量研究鸡蛋壳主要成分的方法，感受化学与生活的联系，体会化学知识的学科价值。
（2）了解科学探究一般过程，初步学会提出问题和假设、设计方案、获取证据、形成结论和交流评价，学会分析优化实验装置。
（3）知道混合物中物质含量的测定方法，通过合作感受实验过程中的细节、体验实验成功的乐趣。培养自主、合作、探究、实践、创新的科学精神。
2.学习重点和难点：
重点：定量测定物质成分含量原理，培养科学探究中实证意识和优化实验思维。
难点：实验测定装置的优化组合。
二、教学流程和设计思路
科学探究既是一种学习方法，也是学习的内容和目标，使用探究学习进行综合专题学习是本节课的应然选择。本课教学中以鸡蛋壳的妙用为线索，通过对初中系列知识的有序重组与整合，由浅入深，循序渐进，将相关知识内容和实验整合为一个整体。教师引导学生的全程参与，经历了“鸡蛋壳主要成分的探讨-碳酸钙的定性检验-碳酸钙含量的定量测定-拓展探究，合作提升-设疑解惑，学以致用”的过程（具体流程见图1），从定性到定量，从设计方案到证据体验，帮助学生建构知识网，体验化学实验的乐趣，了解科学探究的基本过程和方法，发展科学探究能力，提高学生的科学素养。
三、课堂主要教学过程
1.课堂引入——微视频创设情境激趣引入
师：（1）同学们在生活中经常吃鸡蛋，你们知道鸡蛋壳都去了哪里？今天我们看一段视频，鸡蛋壳有何妙用呢？（播放微视频。）（2）鸡蛋壳有如此种种妙用，那么鸡蛋壳有什么成分呢？（3）你想验证吗？
生：碳酸钙。
生：想！
[设计意图]化学源于生活，鸡蛋壳是每个同学都经常见到的，因此该情境对学生来说具有思考性和真实性；化学又高于生活，利用该情境提炼出一系列定性至定量研究的化学问题，整合初中元素化合物系列知识，引发促进核心素养发展的学习。
2.定性探究——检验鸡蛋壳中主要成分
师：（1）你能提出什么方法来验证吗？（2）请各小组合作探究鸡蛋壳成分，鸡蛋壳在广口瓶中，盐酸量约lOmL以能够浸没固体（大试管的1/3）为准，石灰水用小试管取2mL（约小拇指一指节高度）。（3）澄清石灰水变浑就说明鸡蛋壳中含有碳酸钙，对吗？（4）如何探究钙离子呢？
生：小组合作探究鸡蛋壳中含有碳酸根离子。
师：下面请同学们观看我夜晚关灯后录制的微课视频，利用家用天然气灼烧鸡蛋壳，能清晰观察到天然气的蓝色火焰和鸡蛋壳的砖红色火焰，说明鸡蛋壳中含有钙离子（如图3）。
过渡：那么我们如何运用化学方法测定鸡蛋壳中的碳酸钙的质量分数呢？
[设计意图]定性研究是启蒙阶段化学实践活动的起点，也是探究认识物质世界的过程。在中考复习时期，定性研究呈现发展性和启蒙性并存的特点。其发展性是指为定量研究做铺垫和准备，由定性到定量设计测定碳酸钙、二氧化碳质量方案；其启蒙性是指学生应知知识和方法，定性检验为学生自主行动，学生独立思考后即可回答。
3.定量测定鸡蛋壳中的碳酸钙的质量分数
师：（1）请同学们小组讨论有哪些化学方法？（2）转化的思想，将碳酸钙转化成二氧化碳是一种常见的化学方法。（转变思维能否是测定二氧化碳的体积呢？）
生：小组合作讨论展示出多达5套方案。
师：（教师点评：增重法；减重法）你们的办法都很有创意，今天现有条件下选择如图4中氢氧化钠饱和溶液吸收二氧化碳气体，再出示精度到0.01g的电子天平，接着出示图3中第三个装置，加入粉末状的鸡蛋壳2.02g，测洗气瓶装置原始总质量m1=181.32g。连接好装置后开始反应，继续将洗气瓶放在电子天平上，同学们可通过投影观察天平读数的变化。
生：（质量数据稳定为m2=181.78g）各实践活动小组利用增重法的数据计算出结果，展示鸡蛋壳中w（CaCO3）=51.8%。
[设计意图]很多化学教师常常以复习课时紧、学校条件差、学生操作能力弱为借口，在化学复习教学中广泛存在着无实验假探究、讲题伪探究现象。本环节通过创新设计、组合实验装置将往常纸上谈兵的定量计算变成了真实的实践活动，学生在亲身体验中轻松学习了重点知识和方法，促进了学生实证意识和定性向定量研究思维的养成。 4.拓展探究——合作提升
师：（1）查阅资料：鸡蛋壳主要成分碳酸钙大约占蛋壳质量的83%-90%。我们的实验结果明显偏小，为什么呢？可能有哪些因素请讨论后回答。
（2）（给各小组分发如上图5的自制手写展板）先让我们自己来设计，然后请同学来展示选择组合顺序的理由。学生小组合作完成后进行展示。
[设计意图]本课难点是分析实验测定数据偏小的成因，进而由“学习共同体”合作设计出更完善的实验装置图。此环节内容由真实实验数据引发开放性的思考和讨论，巩固了重点知识和方法，突出了专题复习的深度拓展和能力提升，利于学生核心素养的养成。
5.设疑解惑——学以致用
师：（播放微视频解惑：为何鸡蛋壳能养花卉，烤过能灭蚂蚁……？）蛋壳中主要成分是碳酸钙，大约占蛋壳质量的83%-90%，以及极少量的磷酸钙、磷酸镁等无机物；还含有少量蛋白质和脂质等有机物。
[设计意图]“化学源于生活，又高于生活”。本课从生活情境开始，慢慢深入学习情境中蕴含的化学知识，最后回到开始的情境解决问题，教学环节首尾呼应、浑然一体。学生学习化学根本目的是更健康、更理性生活，因此回归生活、改善生活是学习化学的最终归宿。
四、反思与评价
1.基于真实情境，激趣促学
情境教学的倡导者Brown，Collin，Duguid认为：“知识只有在它们产生及应用的情境中才能产生意义。知识绝不能从它本身所处的环境中孤立出来，学习知识的最好方法就是在情境中进行。”教学情境的核心内涵是引导知识建构，教学情境必须有利于学生对所学内容的意义建构。
本课选择密切联系学生的生活实际的鸡蛋壳为研究对象，通过鸡蛋壳的妙用微视频设置生活情境激发学生的学习兴趣，并由此引发了对鸡蛋壳成分的讨论和探究。结合探究提出的问题情境“我们如何运用化学方法测定鸡蛋壳中的碳酸钙的质量分数呢？”，并将碳酸钙质量转化成二氧化碳质量的测定，经过实验定量计算得出的w（CaCO3）偏小，再次设置问题情境“计算结果明显偏小，为什么呢？”，真实的问题产生于学生已有的知识和将要学习知识的节点上，与学生已有的知识经验产生激烈的冲突，从而使学生萌发解决新问题的欲望，引发学生进行深度思考。最后设置的活动情境“自制优化组合装置展板”促进学生合作交流中拓展能力、提升科学素养。本课例中的4个情境都源于生活及真实的化学实验过程，每个情境中都蕴含着化学学科问题，问题解决的过程就是学生学习学科知识、形成科学素养的过程。通过一步步提出问题，激发和调整学生的知识、情感和实践活动，促使学生思维不断深入，层层解决问题。基于真实情境的学习过程使学生体验到知识的产生与发展；基于真实情境的问题解决过程，学生不仅收获知识、技能，也收获了成功或失败的情感体验。因此真实情境有助于学生实现有意义的知识体系建构。
2.基于实践探究，体验转化观、实证观、定性定量观等学科观念
何为化学学科观念？究竟什么是学生“适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力”？需要回到教育的原点触及学生的灵魂，英国哲学家怀特海曾说过：“当一个人把在学校学到的知识忘掉，剩下的就是教育。”也就是说学生多年遗忘后还能存在于大脑中的深刻印记，是化学学科特有的思维和方法，即我们追求的化学学科观念。
义务教育阶段科学探究是学习化学的重要方法也是重要内容。本节课密切联系生活，让学生由定性检验到定量测定逐步讨论设计方案，收集数据，实证推理，反思改良装置，深化实践探究过程；运用转化思想将测定碳酸钙变成测定二氧化碳，碳酸根离子钙离子的检验，二氧化碳定量测定，实验数据的分析无不体现化学学科的实证观念、证据意识；通过探究鸡蛋壳中化学奥秘的明线和培养学科观念的暗线的双重设计达成学习目标。转化观、实证观、定性定量观等学科观念的“落脚点”是学生真实的实践活动，学科观念不是具体的知识，它是学生在深刻体验学科本质属性与内在规律的基础上，所形成的对物质世界的基本看法和态度。教学的最终目的应使学生“转知识为能力、转能力为观念”，真实有效的实践活动能促进学生从学科视角看问题、培养学科观念。
3.基于合作提升，建构“学习共同体”
托马斯·弗里德曼说：“世界是平的”，大家认同这一理念是因为合作重于竞争。课程世界也应是平的，学习科学理论告訴我们，构建“学习共同体”进行合作学习是最适合学生、最有效的学习方式。通过有机整合学生形成六人学习小组为一个“学习共同体”（组长2人，实验操作员2人，观察记录员2人，展示时自由讨论产生主讲人），“学习共同体”既是教育教学理念，又是一种教学行动。“学习共同体”是6个个体集合在一起围绕着共同的学习任务同时学习，强调“我们”的沟通、交流；“学习共同体”最终是通过合作学习，促进每一个“我”的智慧生长，求得每一个“我”的融入式发展。本节课则以学习小组为单位的8个“学习共同体”在自主思考的基础上多次交流讨论，让学生的思维表达出来并实现碰撞。通过“学习共同体”的活动培养学生自主学习能力、合作意识、交流和倾听能力，基于“学习共同体”的学习模式让学生真正成为复习课堂的主人；本节课的容量大，学生活动多，特别是定量测定实验学生鲜有接触，能抓住学生的兴奋点。课堂上教师通过点拨、小结、巡视、指导、纠正等扮演了“平等中的首席”，使得复习过程紧凑有序，知能目标得到高效落实。
小组合作形成的“学习共同体”是打开学生心灵之门的一把钥匙，利于学生有更多的机会体验化学的神奇、感受团队共进退的乐趣，对于大多数的独生子女，在“学习共同体”中养成的科学素养更利于他们健康生活和终身发展。下课后还有两名小组长追着老师讨论本小组的实验中出现的问题，枯燥的中考复习课在愉悦的合作中收到了良好的效果。对科学永无止境的探索过程就是学生科学素养的提升过程，正如心理学家所言，今天学会了合作，明天就拥有了竞争力。