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摘要：化学实验探究与实验创新素养是学生发展核心素养的重要组成部分，是学生通过化学课程学习形成的关键能力和必备品格。通过“探究二氧化碳与氢氧化钠发生反应”课例为载体，从思想的渗透、药品或装置的选择、装置的改进、技术的运用、原理的迁移五个方面分析初中化学实验探究与实验创新素养培育的视角。
关键词：实验探究;实验创新;培育视角;二氧化碳与氢氧化钠反应
文章编号：1008-0546（2018）12-0073-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2018.12.024
化学是一门以实验为基础的学科，实验探究与实验创新素养是学生发展核心素养的重要组成部分，是学生通过初中化学课程学习形成的关键能力。笔者通过“探究二氧化碳与氢氧化钠发生反应”一节公开课课例为载体，分析初中学生实验探究与实验创新素养培育的五个视角。
一、思想的渗透
思想的渗透是指以实验探究与创新素养培育为目标，整体设计一节课的活动或任务，整节课的学习活动过程体现“提出问题—作出猜想—设计方案—完成实验—收集证据—得出结论—反思评价—拓展提升”完整的实验探究过程，将实验探究和实验创新的思想有机地融入课堂学习的过程中。
“探究二氧化碳与氢氧化钠发生反应”一节课整体设计如下：
（展示工业用氢氧化钠包装袋说明书）工业用氢氧化钠中碳酸钠的含量≤1.20%。为什么氢氧化钠中会有碳酸钠？请写出该过程中发生的化学方程式。
学生活动1：根据二氧化碳与氢氧化钠反应的化学方程式，思考可以从哪几个角度来探究该反应的发生？
学生活动2：交流各自的猜想：检验生成物Na2CO3产生的角度、检验反应物NaOH、CO2减少的角度……
学生活动3：根据猜想设计具体的实验方案，并交流讨论。
学生活动4：根据设计的实验方案完成实验。
学生活动5：小组间交流和分享实验的现象。
学生活动6：根据实验现象，分析得出结论。
学生活动7：思考并归纳验证“无明显现象的反应”发生的视角。
学生活动8：思考：若Na2CO3 H2O CO2=2NaHCO3，那么向氢氧化钠溶液中通入一定量的二氧化碳，产物是什么？
通过教师对一节课的整体把握和有效实施，潜移默化地渗透了实验探究的思想，让学生不知不觉中学习了实验探究的基本方法。学生经历和体验了探究的过程，在今后的学习中就会善于发现和提出问题，并有解决问题的兴趣和热情，同时会尝试依据特定情境和具体条件，选择制订合理的解决方案，创新自己的实验设计，利用已有的知识自主开展实验探究，创造性地去独立解决问题。
二、药品（或装置）的选择
清华大学宋心琦教授讲过“一个化学实验，不论是演示实验还是教学实验，都可以归纳为作为实验对象的物质体系、适当的仪器装置和必要的安全措施、合理的实验步骤和规范的操作技术。虽然三者不可或缺，但是从学科教育的角度来评价，应当认为它们的重要性是不等同的，而且是依次递減的。”由此可见，选择适合的药品和适当的装置是实验探究和实验创新的重要环节。在实际课堂教学中，我们经常看到老师给定药品让学生进行探究，这无疑是一种暗示，学生很容易实现探究的目标。这种不需要深入思考的探究其实是“伪探究”，一种形式主义的探究。药品或装置的选择实质是对实验的创新设计，是不断地否定再肯定的过程，是深度思维的学习活动。
“探究二氧化碳与氢氧化钠发生反应”这节课在“学生活动3：根据猜想设计具体的实验方案，并交流讨论”其中有一个环节设计如下：
（教师）请根据需要选择实验所需的药品和仪器，组装出“验证二氧化碳与氢氧化钠发生反应”的装置，说出装置中的试剂。（所提供的药品和仪器既有需要的药品和仪器，也有干扰的药品和仪器，既可以完成一个实验，又可以完成多个实验。）
（学生）先独立思考，再小组内交流各自的方案，再利用仪器组装装置。同学们各抒己见，各显其能，有的组组装出一套装置，有的组组装出几套装置。
在这节课的学习过程中，教师在引导学生探究时充分相信学生，给学生提供了适度的探究时空，由学生设计实验装置、选用相关仪器、最后操作求证。这种探究抓住了实验探究的本质，将药品和仪器的选用权交给学生，给学生提供了实验创新的机会，提升了学生的能力与素养。
三、装置的改进
装置的改进是目前初中化学实验创新中最常见的视角，是指针对实验装置的不足或缺陷，根据自己的需要对实验装置进行改进、创新，使实验装置更加简洁、科学、完美。
“探究二氧化碳与氢氧化钠发生反应”这节课在“学生活动5：小组间交流和分享实验的现象”环节中，某组同学分享了如图1所示的实验装置，这时教师及时抓住生成资源，向该组同学追问：U型管内液面差是否明显？有液面差是否一定是二氧化碳与氢氧化钠反应造成的？
通过追问引导学生深入思考，氢氧化钠溶液中含有水，水也可以吸收一些二氧化碳气体，导致压强减小。在此基础上让学生对装置进行改进，同学们根据刚才列举的缺点，为了让现象更明显，将粗U型管改成口径较小的自制U型细玻璃管，同时为了排除水的干扰，利用对照实验的思想在U型管另一侧设计了对照装置，具体装置如图2所示。
其他小组同学受该组实验装置改进的启发，纷纷对自己的装置进行了改进，例如设计喷泉实验的小组进行了如图3所示的改进，一是将滴管改成了针筒，增加与二氧化碳反应的氢氧化钠溶液或水的量，二是设计了二氧化碳与水反应的对照实验。
通过学习过程中教师及时引领学生多方位、多角度地思考装置的改进，培育了学生质疑的态度和创新的勇气，培养了学生追求设计的科学和装置的美观，激发了学生的创新潜能，提升了学生的创造技巧。
关键词：实验探究;实验创新;培育视角;二氧化碳与氢氧化钠反应
文章编号：1008-0546（2018）12-0073-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2018.12.024
化学是一门以实验为基础的学科，实验探究与实验创新素养是学生发展核心素养的重要组成部分，是学生通过初中化学课程学习形成的关键能力。笔者通过“探究二氧化碳与氢氧化钠发生反应”一节公开课课例为载体，分析初中学生实验探究与实验创新素养培育的五个视角。
一、思想的渗透
思想的渗透是指以实验探究与创新素养培育为目标，整体设计一节课的活动或任务，整节课的学习活动过程体现“提出问题—作出猜想—设计方案—完成实验—收集证据—得出结论—反思评价—拓展提升”完整的实验探究过程，将实验探究和实验创新的思想有机地融入课堂学习的过程中。
“探究二氧化碳与氢氧化钠发生反应”一节课整体设计如下：
（展示工业用氢氧化钠包装袋说明书）工业用氢氧化钠中碳酸钠的含量≤1.20%。为什么氢氧化钠中会有碳酸钠？请写出该过程中发生的化学方程式。
学生活动1：根据二氧化碳与氢氧化钠反应的化学方程式，思考可以从哪几个角度来探究该反应的发生？
学生活动2：交流各自的猜想：检验生成物Na2CO3产生的角度、检验反应物NaOH、CO2减少的角度……
学生活动3：根据猜想设计具体的实验方案，并交流讨论。
学生活动4：根据设计的实验方案完成实验。
学生活动5：小组间交流和分享实验的现象。
学生活动6：根据实验现象，分析得出结论。
学生活动7：思考并归纳验证“无明显现象的反应”发生的视角。
学生活动8：思考：若Na2CO3 H2O CO2=2NaHCO3，那么向氢氧化钠溶液中通入一定量的二氧化碳，产物是什么？
通过教师对一节课的整体把握和有效实施，潜移默化地渗透了实验探究的思想，让学生不知不觉中学习了实验探究的基本方法。学生经历和体验了探究的过程，在今后的学习中就会善于发现和提出问题，并有解决问题的兴趣和热情，同时会尝试依据特定情境和具体条件，选择制订合理的解决方案，创新自己的实验设计，利用已有的知识自主开展实验探究，创造性地去独立解决问题。
二、药品（或装置）的选择
清华大学宋心琦教授讲过“一个化学实验，不论是演示实验还是教学实验，都可以归纳为作为实验对象的物质体系、适当的仪器装置和必要的安全措施、合理的实验步骤和规范的操作技术。虽然三者不可或缺，但是从学科教育的角度来评价，应当认为它们的重要性是不等同的，而且是依次递減的。”由此可见，选择适合的药品和适当的装置是实验探究和实验创新的重要环节。在实际课堂教学中，我们经常看到老师给定药品让学生进行探究，这无疑是一种暗示，学生很容易实现探究的目标。这种不需要深入思考的探究其实是“伪探究”，一种形式主义的探究。药品或装置的选择实质是对实验的创新设计，是不断地否定再肯定的过程，是深度思维的学习活动。
“探究二氧化碳与氢氧化钠发生反应”这节课在“学生活动3：根据猜想设计具体的实验方案，并交流讨论”其中有一个环节设计如下：
（教师）请根据需要选择实验所需的药品和仪器，组装出“验证二氧化碳与氢氧化钠发生反应”的装置，说出装置中的试剂。（所提供的药品和仪器既有需要的药品和仪器，也有干扰的药品和仪器，既可以完成一个实验，又可以完成多个实验。）
（学生）先独立思考，再小组内交流各自的方案，再利用仪器组装装置。同学们各抒己见，各显其能，有的组组装出一套装置，有的组组装出几套装置。
在这节课的学习过程中，教师在引导学生探究时充分相信学生，给学生提供了适度的探究时空，由学生设计实验装置、选用相关仪器、最后操作求证。这种探究抓住了实验探究的本质，将药品和仪器的选用权交给学生，给学生提供了实验创新的机会，提升了学生的能力与素养。
三、装置的改进
装置的改进是目前初中化学实验创新中最常见的视角，是指针对实验装置的不足或缺陷，根据自己的需要对实验装置进行改进、创新，使实验装置更加简洁、科学、完美。
“探究二氧化碳与氢氧化钠发生反应”这节课在“学生活动5：小组间交流和分享实验的现象”环节中，某组同学分享了如图1所示的实验装置，这时教师及时抓住生成资源，向该组同学追问：U型管内液面差是否明显？有液面差是否一定是二氧化碳与氢氧化钠反应造成的？
通过追问引导学生深入思考，氢氧化钠溶液中含有水，水也可以吸收一些二氧化碳气体，导致压强减小。在此基础上让学生对装置进行改进，同学们根据刚才列举的缺点，为了让现象更明显，将粗U型管改成口径较小的自制U型细玻璃管，同时为了排除水的干扰，利用对照实验的思想在U型管另一侧设计了对照装置，具体装置如图2所示。
其他小组同学受该组实验装置改进的启发，纷纷对自己的装置进行了改进，例如设计喷泉实验的小组进行了如图3所示的改进，一是将滴管改成了针筒，增加与二氧化碳反应的氢氧化钠溶液或水的量，二是设计了二氧化碳与水反应的对照实验。
通过学习过程中教师及时引领学生多方位、多角度地思考装置的改进，培育了学生质疑的态度和创新的勇气，培养了学生追求设计的科学和装置的美观，激发了学生的创新潜能，提升了学生的创造技巧。