摘 要：以实验探究为例、重点评析实验建模、学科素养的培养。化学科学教学的真谛是什么？如何培育学生的学科核心素养，这是我们化学教育工作者长期思考并实践的时代命题。
关键词：建模、探究；核心素养
化学核心素养有哪些？主要分为：“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”“实验探究与创新意识”“科学精神与社会责任”五个方面。
如何培养核心素养？要寻找适宜的切入点，引领学生对问题思考，点拨，启迪，通过科学实践，形成科学的价值观与方法论。
[例题]吉林省2017年高三理综四模26题（15分）
某学习小组为探究Mg与某些物质反应的机理，做了如下实验。
Ⅰ. 实验一：
缓慢产生气体
（1） 实验B目的是 。
（2） 写出Mg与H2O反应的化学方程式： 。
实验二：
分别取少量实验A和B的上层清液于两支试管中，各加入2滴BaCl2溶液，A中立即产生白色沉淀，B中无明显现象。
（3） 实验二说明Mg与NaHCO3溶液反应生成了 （填写粒子符号）。用平衡移动原理解释产生离子的原因： 。
实验三：
对A中白色沉淀的成分，同学们提出了假设，并设计了假设，并进行了相关实验。将A中白色沉淀过滤、洗涤后，取0.4 mol加入1 mol/L盐酸800 mL恰好完全反应，产生标况下的CO2气体6.72 L。
（4） 白色沉淀的主要成分为 。
Ⅱ. 某课外活动小组实验发现点燃镁条能在CO2气体中继续燃烧，产生黑、白两种固体，类比Mg与CO2反应的思路对Mg与NO2的反应进行预测并探究Mg与NO2的反应及产物。
请回答下列问题：
（5） 利用下列装置完成实验，连接的顺序为
（c）—（ ）—（ ）—（e）—（f）—（ ）—（ ）—（ ）—（ ）—（ ）
（6） 已知装置D中初始加入的镁粉的质量为13.2 g，在足量的NO2中充分燃烧，实验结束后，硬质玻璃管冷却至室温，称量，测得剩余固体的质量为21.0 g，产生的气体体积为1120 mL（标准情况），写出玻璃管中发生反应的化学方程式： 。
（7） 在设计上若没有干燥管是否可行？ ，请解释原因： 。
一、 试题分析
Ⅰ. 实验一：
实验A和B，呈现两种不同的现象，但又是在控制变量15 mL液体的大前提下得出的，这一宏观现象一定是微观粒子相互作用的外在表现。只有“宏观辨识与微观探析”，才能让思维条理化，思路更顺畅。
通过做空白实验对照，才能排除溶液中水的干扰，从而让实质呈现更直观，更精准，因此只有科学设计实验才能得出现象与规律的必然联系，从而得出科学结论。即：Mg+2H2OMg（OH）2+H
为什么实验A在20 min后才看到产生大量白色沉淀，这沉淀可能是什么？
20 min后才有白色沉淀，根据学过的知识推测白色沉淀可能为Mg CO3、Mg（OH）2，或者Mg CO3、Mg（OH）2二者混合物。
科学猜想是探究的原动力，科学探究又为猜想提供了事实依据，为揭示内在规律打开了一扇窗。
分别再取A、B的上层清液少许于试管中，各加2滴BaCl2，A中出现大量白色沉淀，B中无明显的现象。
实验二：
说明Mg与NaHCO3溶液反应生成了CO2-3，原因是：HCO-3H++CO2-3，加入Mg，Mg+2H+Mg2++H2↑，促进了HCO-3的电离，生成了大量的CO2-3，与Mg2+结合，所以在20 min后才有大量白色沉淀。说明只有离子积累到一定浓度现象才明显。只有量的积累才有质的飞跃。HCO-3在没有外界因素干扰的前提下，水解大于电离，溶液显碱性，但此题却以CO2-3为主，说明外界条件的改变是影响变化走势的。只有明确影响规律的条件，才能控制反应朝着人们需要的方向发展，必须是科学探究，控制变量，只有“实验探究与创新意识”才能揭示规律并运用规律。
定性实验更需定量。
实验三：
通过定量实验，根据实验三的数据分析，知不但沉淀有MgCO3、Mg（OH）2，而且为3∶1，即我们看到的比一定是规律的全部，我们不知道的可能确实存在，“变化观念与平衡思想”永远是我们探究的主旋律，实验探究永远在路上。涉及的化学方程式：3 MgCO3+ Mg（OH）2+8HCl4MgCl2+3CO2↑+5 H2O。
Ⅱ.我们探究必须在夯实基础的前提下，从以往学过的知识及实验方法中寻找灵感及启迪，继承并发展。正所谓“他山之石，可以攻玉”。
学生已有的基础知识：
1. 在点燃的条件下：2Mg+CO2点燃2MgO+C；3Mg+N2点燃Mg3N2；2Mg+ O2点燃2MgO。
2. 实验方法：初中最经典的实验“H2还原CuO”。
（1） 用H2排净整套装置的空气；（2）H2还原CuO；（3）在H2流中冷却及注意事项。
化学另一种重要的核心素养便是“证据推理与模型认知”，科学分类，在同类中获得灵感及方法论。类比Mg与CO2反应的思路对Mg与NO2的反应进行预测并探究Mg与NO2的反应及产物。体现“模型认知”，寻找理论支撑及科学方法论。
预测Mg与NO2反应可能比CO2更容易；Mg与NO2反应可能生成MgO、Mg3N2但生成MgO更容易，可能生成N2，同时要用NO2排净整套装置的空气，否则，氮、氧元素来源不唯一，难得出可靠结论。也不能定量反映反应的本质，揭示反应的规律。
要科学设计实验装置的连接顺序，明晰各部分的作用，同时秉承“科学精神与社会责任”的理念，从源头上控制污染源，要科学设计尾气处理装置。
要用NO2排净整套装置中的空气，即A中用P2O5或用CaCl2做干燥剂，NO2有毒，A中只吸收水，用N处干燥管吸收排空气带出的NO2，防止污染外部的空气。用碱石灰吸收，并对后续实验不产生影响。设计M、N两处止水夹。首先关闭M处止水夹，打开N处止水夹，让空气顺排。当红棕色NO2充满尾部干燥管时，停止排空气。关闭N处止水夹，打开M处止水夹。点燃D处的酒精灯，反应，最后停止加热，用排水法收集生成的气体，为避免倒吸液体，设计防倒吸装置。
所以连接顺序：（c）—（b）—（a）—（e）—（f）—（i）—（j）—（h）—（g）—（d） 这个实验的设计理念、过程及方法论正是从“H2还原CuO”获得启发，即“模型认知”，通过实验（6）得出数据，固体增重，一定有氧，可能有氮，根据“变化观念与平衡思想”，
氮气的物质的量为1120 mL/22400 mL/mol=0.05 mol
完成从定性到定量的完美升华。科学合理地探究，尋找反应的本质，对知识及核心素养也是一种升华，凝练成智慧。
对探究实验设计，对实验后的反思，会发现若没用干燥管是不行的。原因是：若无此干燥管吸收NO2，会造成大气污染，不符合绿色化学理念。
总之，此实验试题很好的考查了学生的化学核心素养。从不同角度、多层面考查了学生的能力。
二、 试题启发
夯基固本，正本清源，探寻知识的来龙去脉，更应向先哲学习探究过程，即“模型认知”从中寻找探究灵感，最后形成学科核心素养，形成智慧，达到学以致用，体现化学学科的科学魅力。
作者简介：
王洪波，吉林省白山市，吉林省白山市第二中学。
