教學(xué)案例：基于證據(jù)推理素養(yǎng)的初中化學(xué)實驗探究教學(xué)實踐研究-以探究鐵生銹條件為例

教學(xué)案例：基于證據(jù)推理素養(yǎng)的初中化學(xué)實驗探究教學(xué)實踐研究--以探究鐵生銹條件為例《探究鐵制品生銹的條件》是新課標(biāo)主題2《物質(zhì)性質(zhì)與應(yīng)用》的內(nèi)容。本案例充分發(fā)揮化學(xué)學(xué)科實驗的教學(xué)功能及價值，學(xué)生通過實驗探究，初步運用控制變量的思想和對比實驗的方法設(shè)計實驗方案、評價實驗方案的合理性，形成敢于評價他人的觀點，養(yǎng)成敢于質(zhì)疑的意識，初步形成一定的批判性思維。學(xué)生通過獨立實驗進行驗證猜想，通過實驗觀察、獲取證據(jù)，基于證據(jù)進行對比、分析推理，獲得結(jié)論的能力，并與他人交流和評價探究過程及結(jié)果，發(fā)展學(xué)生“科學(xué)探究、證據(jù)推理”“科學(xué)態(tài)度”等學(xué)科素養(yǎng)。一、課標(biāo)分析1.內(nèi)容要求以鐵生銹為例，了解防止金屬腐蝕的常用方法；了解廢棄金屬對環(huán)境的影響及金屬回收再利用的價值。2.學(xué)業(yè)要求從辯證的角度，初步分析和評價物質(zhì)的實際應(yīng)用，對金屬材料使用與金屬資源的開發(fā)展開討論，積極參與相關(guān)的綜合實踐活動；能獨立或與他人合作開展化學(xué)實驗，收集證據(jù)；能基于事實，分析證據(jù)與假設(shè)的關(guān)系，形成結(jié)論；并與他人交流和評價探究過程及結(jié)果。3.學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)能對觀察、記錄的實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進行分析、處理，對實驗數(shù)據(jù)進行分析和推理，得出合理的結(jié)論，能用規(guī)范的語言呈現(xiàn)探究結(jié)果，并與他人交流。通過以上課標(biāo)可知，本案例旨在幫助學(xué)生形成一定的證據(jù)推理能力、能夠辯證看待鐵生銹的問題，初步形成辯證唯物主義、形成嚴(yán)謹(jǐn)求實、形成敢于評價、質(zhì)疑的科學(xué)態(tài)度。二、教材分析《探究鐵生銹條件》是屬于新課標(biāo)中《物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用》主題2的內(nèi)容。在第六單元探究二氧化碳是否與水反應(yīng)、在第七單元探究燃燒的條件等探究實驗之后，學(xué)生已初步運用控制變量思想和對比實驗方法進行設(shè)計多個因素對實驗結(jié)果的影響的實驗方案，初步形成運用控制變量思想和對比實驗方法設(shè)計實驗方案的能力，為本節(jié)課探究鐵生銹條件奠定了良好的基礎(chǔ)。探究鐵制品生銹條件是學(xué)生運用控制變量思想設(shè)計實驗方案和運用對比實驗方法的逐步完善，為后面探究酸堿鹽化學(xué)性質(zhì)的實驗奠定了良好的基礎(chǔ)，本節(jié)課在教材中起到呈上啟下的作用。三、學(xué)情分析學(xué)生在第六單元探究二氧化碳是否與水反應(yīng)、在第七單元探究燃燒的條件等探究實驗中，已初步運用控制變量思想和對比實驗方法進行設(shè)計多個因素對實驗結(jié)果的影響的實驗方案，初步形成運用控制變量思想和對比實驗方法設(shè)計實驗方案的能力。但缺乏主動運用控制變量的意識，也存在找不到控制變量，設(shè)計實驗方案不完善。初步養(yǎng)成收集證據(jù)意識還不夠，基于收集的證據(jù)進行分析推理獲得結(jié)論的能力還不足，初步形成一定的證據(jù)推理意識不強。四、知識功能設(shè)計方案：運用控制變量思想和對比實驗方法進行設(shè)計實驗方案，初步能設(shè)計實驗方案；收集證據(jù)：實驗過程中善于記錄實驗現(xiàn)象及處理實驗現(xiàn)象；證據(jù)推理：基于收集證據(jù)進行分析推理獲得結(jié)論；研究方法：控制變量思想和對比實驗方法；素養(yǎng)要求：初步形成一定的證據(jù)推理能力、初步形成一定的科學(xué)探究能力。五、教學(xué)目標(biāo)1.通過實驗探究活動，認(rèn)識鐵制品生銹的條件，初步形成一定的探究能力；2.能運用控制變量思想和對比實驗方法進行設(shè)計探究鐵制品生銹條件的實驗方案，初步形成設(shè)計簡單實驗方案的能力；3.能基于收集的證據(jù)進行分析推理獲得結(jié)論，初步形成一定的證據(jù)推理能力；4.通過討論鐵制品生銹的利與弊，能正確、辯證地看待鐵制品生銹，初步形成辯證看待問題的能力。六、評價目標(biāo)1.通過實驗探究活動，認(rèn)識鐵制品生銹的條件，診斷學(xué)生初步形成一定的探究能力水平；2.能運用控制變量思想和對比實驗方法進行設(shè)計探究鐵制品生銹條件的實驗方案，診斷學(xué)生初步形成設(shè)計簡單實驗方案的水平；3.能基于收集的證據(jù)進行分析推理獲得結(jié)論，診斷學(xué)生初步形成一定的證據(jù)推理能力水平；4.通過討論鐵制品生銹的利與弊，診斷學(xué)生能否正確、辯證地看待鐵制品生銹的水平。七、教學(xué)過程環(huán)節(jié)一：診斷病情教師：我現(xiàn)在渾身起色斑，甚至身上有些地方出現(xiàn)了小孔，我這是怎么了？同學(xué)診斷病情：自行車生銹環(huán)節(jié)二：查找病因教師追問：自行車為什么會生銹？你能幫它查找原因嗎？同學(xué)查找病因：自行車長期放置在潮濕的空氣中，鐵自行車事用鐵制品制成的，鐵制品與空氣中氧氣和水發(fā)生反應(yīng)。教師：今天這節(jié)課我們一起來探究鐵制品生銹的條件。環(huán)節(jié)三：探究鐵生銹的條件提出問題：鐵制品生銹的條件是什么？猜想假設(shè)：①氧氣；②水；③氧氣和水共同作用；設(shè)計方案：同學(xué)們設(shè)計方案分享方案：同學(xué)運用控制變量思想和對比實驗方法設(shè)計方案并分享實驗方案評價方案：同學(xué)們評價方案如下同學(xué)認(rèn)為在第一個實驗中要放入干燥劑，吸收空氣中的水蒸氣。同學(xué)認(rèn)為第三個實驗不用塞子蓋住，因為第三個實驗是鐵釘同時與氧氣和水發(fā)生反應(yīng)，用塞子塞住了，氧氣的含量不夠，導(dǎo)致實驗現(xiàn)象不夠明顯。評價實驗方案中的第二個實驗，認(rèn)為將水換成蒸餾水。同學(xué)對姚泓燦評價實驗方案的觀點進行解釋和補充，非常好。實驗驗證：合作實驗同學(xué)對比實驗①鐵釘不生銹和③鐵釘生銹，可得鐵生銹條件之一是水；對比實驗②鐵釘不生銹和③鐵釘生銹，可得鐵生銹的條件之一是氧氣，基于實驗①②③的證據(jù)和對比實驗進行分析推理獲得鐵生銹需要與氧氣和水共同作用的結(jié)論。環(huán)節(jié)四：防護鐵制品原理和措施教師：我們通過實驗已經(jīng)驗證鐵生銹的條件，請根據(jù)鐵生銹的條件調(diào)節(jié)化學(xué)反應(yīng)破壞鐵生銹條件，防止鐵制品生銹的原理。同學(xué)：隔絕氧氣或隔絕水教師：根據(jù)防止鐵制品生銹的原理，你有什么方法防止自行車生銹的方法？同學(xué)：將自行車的鏈條涂油同學(xué)：保持自行車保持干燥同學(xué)：在自行車車架表面刷漆同學(xué)：在自行車表面鍍鉻，防止銹蝕，增強硬度教師：請你辯證談?wù)勮F制品生銹對人類生活生產(chǎn)的作用。同學(xué)：鐵制品生銹，浪費金屬資源，我們要合理利用和保護鐵制品同學(xué)：我們可以利用鐵制品生銹的原理，鐵粉食品脫氧劑，充分利用鐵制品生銹的原理為我們生活服務(wù)。同學(xué)：我們可以利用鐵粉測定空氣中氧氣的含量同學(xué)：人類可以利用鐵制品生銹的原理制成暖宮貼。教師：鐵制品生銹暨有利的一面，也有不利的一面，我們要辯證地看待鐵制品生銹的原理，充分利用鐵制品生銹的原理為我們?nèi)祟惿a(chǎn)生活服務(wù)，真正發(fā)揮鐵制品生銹原理的價值。教師：金屬資源是不可再生資源，我們應(yīng)如何保護金屬資源？學(xué)生回答：尋找金屬資源的替代品、回收再利用金屬資源…環(huán)節(jié)五：課堂小結(jié)八、案例分析1.強化證據(jù)推理，發(fā)展科學(xué)思維《課標(biāo)2022》提出：初步學(xué)會運用觀察、實驗等手段獲取證據(jù)，能初步運用比較、分析、歸納等方法認(rèn)識鐵以及鐵發(fā)生變化，初步形成一定的證據(jù)推理能力。本案例注重培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理的科學(xué)思維。如：同學(xué)完成實驗后，同學(xué)對比實驗①鐵釘不生銹和③鐵釘生銹，可得鐵生銹條件之一是水；對比實驗②鐵釘不生銹和③鐵釘生銹，可得鐵生銹的條件之一是氧氣；基于實驗①②③的證據(jù)和對比實驗進行分析推理獲得鐵生銹需要與氧氣和水共同作用的結(jié)論。由此可見，學(xué)生基本形成一定的對比實驗方法的能力，能基于證據(jù)進行分析推理獲得結(jié)論的能力。學(xué)生根據(jù)實驗探究得出鐵生銹的條件，破壞鐵生銹條件進行防護鐵制品生銹的方法，初步體會調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的重要性。學(xué)生從兩個角度地認(rèn)識鐵生銹的原理在生活生產(chǎn)中的作用，逐步學(xué)會從辯證角度看待鐵生銹，感受到鐵生銹對人類生活的重要作用，初步形成一定的辯證看待問題的能力，發(fā)展學(xué)生辯證看待事物的思維。2.運用控制變量，發(fā)展科學(xué)探究《課標(biāo)2022》提出：“學(xué)習(xí)控制變量和對比實驗的實驗設(shè)計方法?！闭莆湛刂谱兞亢蛯Ρ葘嶒灧椒ㄊ菍W(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的重要基礎(chǔ)?？刂谱兞克枷牒蛯Ρ葘嶒灧椒ㄊ强茖W(xué)學(xué)科共有的思路與方法。本案例重視發(fā)展學(xué)生控制變量和對比實驗方法的價值。本節(jié)探究課，探究多個因素對鐵制品生銹的影響，學(xué)生能夠先控制一個因變量對實驗結(jié)果的影響，控制其他的變量都相同，明確調(diào)節(jié)和控制變量的種類，逐一控制變量對實驗結(jié)果的影響。如：同學(xué)先探究水對鐵制品生銹的影響，因變量是水，只有水這個因變量不同，其他的變量都必須控制相同，如：鐵釘大小相同，與空氣的氧氣接觸相同；探究氧氣對鐵制品生銹的影響，氧氣是因變量，氧氣不同，其他