基于化學(xué)核心素養(yǎng)的高中生自主探究能力的培養(yǎng)

廣東實驗中學(xué)(510375)

范 婭●

基于化學(xué)核心素養(yǎng)的高中生自主探究能力的培養(yǎng)

廣東實驗中學(xué)(510375)

范 婭●

以碳酸亞鐵的制備探究為例，展示了如何根據(jù)學(xué)生在課堂上提出的問題進(jìn)行探究，在探究中培養(yǎng)高中生的化學(xué)核心素養(yǎng)和自主探究能力.

自主探究；化學(xué)核心素養(yǎng)；碳酸亞鐵

一、化學(xué)核心素養(yǎng)

什么是核心素養(yǎng)呢？北京師范大學(xué)林崇德教授指出：“核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受相應(yīng)學(xué)段的教育過程中，逐步形成的適應(yīng)個人終生發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格與關(guān)鍵能力.”它是關(guān)于學(xué)生知識、技能、情感、態(tài)度、價值觀等多方面要求的綜合體；它指向過程，關(guān)注學(xué)生在其培養(yǎng)過程中的體悟，而非結(jié)果導(dǎo)向；同時，核心素養(yǎng)兼具穩(wěn)定性與開放性、發(fā)展性，是一個伴隨終生可持續(xù)發(fā)展、與時俱進(jìn)的動態(tài)優(yōu)化過程，是個體能夠適應(yīng)未來社會、促進(jìn)終生學(xué)習(xí)、實現(xiàn)全面發(fā)展的基本保障.

筆者認(rèn)為核心素養(yǎng)是指學(xué)生借助學(xué)校教育所形成的解決問題的素養(yǎng)與能力.

化學(xué)作為一門基礎(chǔ)性、實用性以及創(chuàng)造性較強(qiáng)的學(xué)科，在漫長的發(fā)展過程中，化學(xué)科學(xué)積累豐富知識的同時，也積淀了化學(xué)家認(rèn)識物質(zhì)、改造物質(zhì)和應(yīng)用物質(zhì)的思想觀點(diǎn)、科學(xué)方法、思維方式等.很顯然，化學(xué)科學(xué)承載著豐富的教育價值，化學(xué)教育根植于化學(xué)科學(xué)，必須彰顯化學(xué)科學(xué)的魅力和特征，只有這樣，化學(xué)教育才有生命力，才能促進(jìn)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展.

二、關(guān)于自主探究能力

從化學(xué)核心素養(yǎng)的構(gòu)成體系中，不難發(fā)現(xiàn)學(xué)生自主探究能力的培養(yǎng)是化學(xué)核心素養(yǎng)的重要組成部分.新課程改革倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)，其目的是讓學(xué)生像科學(xué)家一樣去探索問題，學(xué)習(xí)科學(xué)研究的方法，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、思維、操作、想象能力，讓學(xué)生積極主動去獲取知識，激發(fā)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力.

那么如何在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力？筆者認(rèn)為在課程的實施中，學(xué)生自主探究能力的培養(yǎng)依賴于教師有意識的按照學(xué)生知識獲得和能力形成的規(guī)律，去創(chuàng)設(shè)適宜的教學(xué)情景，或者提出有探究價值的問題激發(fā)學(xué)生興趣.情景的創(chuàng)設(shè)和問題的提出并不需要教師們刻意的設(shè)計或者安排，有的時候基于習(xí)題中的問題，或者學(xué)生提出的問題，老師們就可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究.本文以學(xué)生習(xí)題中遇到的關(guān)于碳酸亞鐵的制備問題為例展示如何在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力.

三、教學(xué)案例的展示分析

1.基于學(xué)生提出問題的問題，創(chuàng)設(shè)情境(見表1)

表1 情境創(chuàng)設(shè)1

學(xué)生表現(xiàn)：

生2：也可能會發(fā)生雙水解，生成Fe(OH)2和CO2氣體.

教師針對兩位同學(xué)的回答，提出表揚(yáng)，進(jìn)而提出新的思考，我們可以通過計算得出會有FeCO3沉淀，那么大家能不能通過粗略的計算來驗證一下是否會有Fe(OH)2沉淀呢？

教師巡堂發(fā)現(xiàn)，同學(xué)們都能計算出來混合后溶液中Fe2+的濃度，對于OH-濃度，不知如何下手，教師在這個時候給予提示：請大家思考一下，對于一個反應(yīng)能否發(fā)生或者反應(yīng)的程度怎么樣，我們可以從哪個角度來判斷？

學(xué)生齊聲回答：平衡常數(shù)可以判斷

在計算過程中學(xué)生能寫出以上平衡的常數(shù)的表達(dá)式，但是無法找到與之相關(guān)的量或者濃度進(jìn)行計算，教師進(jìn)一步引導(dǎo)，學(xué)生思考：當(dāng)我們無法計算出某個平衡的平衡常數(shù)的時候，我們是不是可以找出與之相關(guān)的幾個平衡來計算呢？

學(xué)生受到啟發(fā)，找出 與這個平衡相關(guān)的幾個平衡，并查閱平衡常數(shù)

K=K1K2K3=6.02×103

學(xué)生通過計算發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生Fe(OH)2沉淀的程度也較大，所以判斷也會有Fe(OH)2的沉淀.那么到底反應(yīng)現(xiàn)象會是怎么樣呢？教師演示實驗，見表2.

表2 教師演示實驗

教師提出問題：為什么幾乎看不到FeCO3的沉淀？

生：碳酸鈉堿性太強(qiáng)，所以會有較多的Fe(OH)2

教師繼續(xù)追問：那要怎樣改進(jìn)一下實驗

學(xué)生提出用濃度較低的Na2CO3溶液，設(shè)計表3所列實驗進(jìn)行驗證

表3 學(xué)生探究實驗1

教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)：用FeSO4與Na2CO3制備FeCO3是可行的，但是控制不好量會有的較多Fe(OH)2雜質(zhì)產(chǎn)生，學(xué)生總結(jié)是因為 Na2CO3堿性太強(qiáng).

學(xué)生提問：那么我們是否可以在硫酸亞鐵溶液中加入一定量的硫酸降低堿性呢？

實驗改進(jìn)：見表4.

表4 學(xué)生探究實驗2

教師：為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象呢？

學(xué)生思考：酸性太強(qiáng)，碳酸根直接與氫離子反應(yīng)生成二氧化碳跑走了，看來酸性太強(qiáng)也不行.

2.提出新問題創(chuàng)設(shè)新情境并繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究(見表5)

生3：要減少Fe(OH)2的沉淀的產(chǎn)生，我們就要減少OH-離子的濃度，其實就是溶液的堿性需要降低.

生6：我們可以用剛才的計算方法來試著計算一下啊

有了剛才計算的基礎(chǔ)，學(xué)生很快就能寫出總反應(yīng)并找出與之相關(guān)的平衡并查閱資料進(jìn)行計算，過程如下：

如果生成Fe(OH)2，那么反應(yīng)應(yīng)為

與這個平衡相關(guān)的幾個平衡

如果生成FeCO3反應(yīng)應(yīng)為：

與這個平衡相關(guān)的幾個平衡：

K5=K6K7K8=3.41×106

學(xué)生總結(jié)：通過計算發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)生成FeCO3沉淀的程度很大，利用碳酸氫鹽與硫酸亞鐵鹽來制備碳酸亞鐵是可行的.

生4：那么到底是選用碳酸氫鈉、碳酸氫氨還是碳酸銨呢？

生5：肯定選用碳酸氫氨

教師：為什么呢？

生7：因為碳酸氫銨堿性最小，還有碳酸根

學(xué)生笑聲嘀咕：這幾種鹽的水解程度都沒計算，怎么知道酸堿性呢？

生8：有pH試紙，測一下不就知道了么.

學(xué)生用pH試紙測定0.1 mol/L的碳酸氫鈉、碳酸氫氨和碳酸銨的pH.通過實驗，同學(xué)們最終決定選用碳酸氫銨與硫酸亞鐵反應(yīng)嘗試著制備碳酸亞鐵沉淀

并設(shè)計了表6所列實驗方案

表6 學(xué)生探究實驗3

教師提問：為什么沒有現(xiàn)象呢？

學(xué)生疑惑不解，教師引導(dǎo)：我們顧及了溶液的堿性，但是大家也許忽略了要產(chǎn)生沉淀，必須要滿足什么條件呢？

學(xué)生恍然大悟：達(dá)到沉淀的Ksp才會有沉淀.

學(xué)生：哦，可能是碳酸氫氨濃度太低了，電離出的碳酸根濃度更低，所以就沒有沉淀.

學(xué)生進(jìn)行實驗(見表7).

表7 學(xué)生探究實驗4

3.總結(jié)歸納拓展，產(chǎn)生新的問題給學(xué)生課后探究

教師總結(jié)：FeCO3的制備，用FeSO4溶液與稍過量的NH4HCO3溶液混合，得到含F(xiàn)eCO3的濁液.請同學(xué)們思考得到FeCO3的濁液后如何得到干燥的FeCO3沉淀，同時大家課后查閱資料設(shè)計實，驗探究碳酸亞鐵的性質(zhì).

四、教學(xué)反思

通過以上案例我們發(fā)現(xiàn)，整個教學(xué)過程中，教師只是一個引導(dǎo)者的角色，只是給予適當(dāng)?shù)男畔⒉⑶彝ㄟ^創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，提出問題來激發(fā)學(xué)生思考探究的欲望，學(xué)生在整個教學(xué)活動中也會不斷有新的問題的涌現(xiàn)，而學(xué)生提出的問題都通過實驗或者理論計算加以驗證，解決，學(xué)生在這個過程中還復(fù)習(xí)了各個物質(zhì)的性質(zhì)，鹽類水解，電解質(zhì)電離，沉淀溶解平衡等相關(guān)知識，提升了學(xué)生對化學(xué)平衡的理解和應(yīng)用能力.課堂上學(xué)生可以大膽的猜測，提出假設(shè)，課堂活躍，學(xué)生討論激烈.在不斷的自主學(xué)習(xí)過程中學(xué)生既習(xí)得了知識，又培養(yǎng)了獨(dú)立思考，自主探究的能力.

[1] 林崇德 . 21 世紀(jì)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)研究 [M]. 北京：北京師范大學(xué)出版社，2016.

[2]畢華林，萬延嵐.化學(xué)的魅力與化學(xué)教育的挑戰(zhàn)[J].化學(xué)教學(xué)，2015(5)： 3-7．

[3]邢玉琴，婁兆文.中學(xué)化學(xué)探究式教學(xué)的問題與對策.教育教學(xué)論壇，2016(3)：232-233.

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