基于化學(xué)核心素養(yǎng)發(fā)展的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

張志杰 馬東梅

[摘 要]實(shí)驗(yàn)教學(xué)在中學(xué)化學(xué)新課程中占據(jù)十分重要的地位。通過(guò)分析相關(guān)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例，探討在化學(xué)核心素養(yǎng)發(fā)展背景下，如何通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式進(jìn)一步轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)，充分落實(shí)新課程理念下發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的目標(biāo)。

[關(guān)鍵詞]核心素養(yǎng)；化學(xué)實(shí)驗(yàn)；科學(xué)探究意識(shí)；創(chuàng)新意識(shí)

[中圖分類號(hào)] G633.8 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-6058（2018）29-0063-02

核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過(guò)學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確的價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力，而化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)是學(xué)生獲取化學(xué)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和檢驗(yàn)化學(xué)知識(shí)的重要手段，是提高學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)和進(jìn)行有效教學(xué)的重要途徑。

化學(xué)的魅力在于豐富多彩的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，因此應(yīng)以實(shí)驗(yàn)為載體提高化學(xué)課堂教學(xué)的有效性，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

在實(shí)際教學(xué)中，學(xué)生往往開(kāi)始時(shí)對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)充滿好奇和向往，但是隨著教學(xué)的延伸，學(xué)生漸漸對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)失去了興趣，甚至對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了恐懼。究其原因：一是在傳統(tǒng)教學(xué)中化學(xué)實(shí)驗(yàn)多是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)的設(shè)置往往忽視對(duì)學(xué)生科學(xué)探究意識(shí)的培養(yǎng)，接受式的學(xué)習(xí)使學(xué)生漸漸失去學(xué)習(xí)興趣；二是教師在教學(xué)中以演示實(shí)驗(yàn)為主，剝奪了學(xué)生親身體驗(yàn)、實(shí)踐和探究的機(jī)會(huì)，使化學(xué)實(shí)驗(yàn)淪為知識(shí)灌輸?shù)母接蛊?，這讓學(xué)生產(chǎn)生了抵觸情緒。

針對(duì)以上問(wèn)題，為了進(jìn)一步提高化學(xué)課堂教學(xué)的有效性，充分落實(shí)新課程理念下發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)，我們?cè)诨瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式上做了一些大膽嘗試，獲得了一些感悟和收益。

一、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究意識(shí)

探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)是指學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，運(yùn)用已有的知識(shí)和技能，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，去探索和解決問(wèn)題的一種教學(xué)模式。

目前，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀是：教師講實(shí)驗(yàn)，學(xué)生“照方抓藥”做實(shí)驗(yàn)。要改變這種現(xiàn)狀，關(guān)鍵在于加強(qiáng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的探究化設(shè)計(jì)，使學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)探究的活動(dòng)過(guò)程中。優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，有利于發(fā)揮化學(xué)實(shí)驗(yàn)的功能，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究意識(shí)。

下面，以人教版必修1“Fe3+和Fe2+的性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

探究Fe3+和Fe2+的化學(xué)性質(zhì)。

2.猜想與假設(shè)

根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理預(yù)測(cè)：Fe2+ 具有還原性，F(xiàn)e3+具有氧化性。

3.制訂實(shí)驗(yàn)方案

藥品：FeCl3 溶液、FeSO4溶液、KSCN溶液、NaOH溶液、鐵粉、銅粉、KI溶液、CCl4 、氯水、酸性高錳酸鉀溶液、過(guò)氧化氫、Vc。

任務(wù)1：先思考要研究一種物質(zhì)，是拿著藥品直接做實(shí)驗(yàn)，還是先分析，制訂好方案后再做實(shí)驗(yàn)；然后對(duì)藥品進(jìn)行簡(jiǎn)單分類。

氧化劑：FeCl3 溶液、氯水、酸性高錳酸鉀溶液、過(guò)氧化氫。

還原劑：FeSO4溶液、鐵粉、銅粉、KI溶液、Vc。

其他試劑：KSCN溶液、NaOH溶液、CCl4 。

任務(wù)2：將實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容填入下表。

任務(wù)3：根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)完成實(shí)驗(yàn)，將現(xiàn)象和結(jié)論填入下表。

4.歸納與總結(jié)

通過(guò)探究式實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，積極為學(xué)生創(chuàng)造了新意境，充分挖掘了學(xué)生的潛能；引導(dǎo)學(xué)生去大膽地創(chuàng)新和思考，把學(xué)生導(dǎo)入科學(xué)探索的新起點(diǎn)、新境界和新高度，讓他們身臨其境，刻苦努力地探索新知識(shí)，解決新問(wèn)題，獵取新成果，從不同角度、用不同方法、在不同層次上觀察和思考，并進(jìn)行分析、歸納和總結(jié)，充分發(fā)展了學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

二、改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)

在化學(xué)教學(xué)中，許多化學(xué)概念、原理和規(guī)律的引入都是以實(shí)驗(yàn)的方式展開(kāi)并最終由實(shí)驗(yàn)加以論證的。而演示實(shí)驗(yàn)，是中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主干，它幫助學(xué)生直觀、生動(dòng)、形象、深刻地理解化學(xué)反應(yīng)原理及物質(zhì)的化學(xué)變化形式，是學(xué)生獲得感性認(rèn)識(shí)的重要來(lái)源。但是，教材中的部分演示實(shí)驗(yàn)在安全性、微型化、可操作性、生活化和探究性等方面存在這樣或那樣的不足，因此，通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)和革新，有利于提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感。

例如，“鈉和水的反應(yīng)”是現(xiàn)行人教版高一化學(xué)中一個(gè)非常重要的實(shí)驗(yàn)，它既可作為教師的演示實(shí)驗(yàn)，又可作為學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)。在現(xiàn)行《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)（必修1）》中，是將鈉直接投入到盛水的燒杯中，這樣操作雖然簡(jiǎn)單，但由于鈉暴露在空氣中和氧氣直接接觸，反應(yīng)放出的熱量使鈉塊燃燒，同時(shí)反應(yīng)生成的氫氣和空氣中的氧氣在爆炸極限內(nèi)形成爆炸性混合氣體，在鈉塊附近發(fā)生爆炸，產(chǎn)生“啪啪”的爆炸聲，造成堿液飛濺，存在極大的安全隱患；同時(shí)該實(shí)驗(yàn)無(wú)法收集并檢驗(yàn)反應(yīng)生成的是氫氣，實(shí)驗(yàn)結(jié)論缺乏說(shuō)服力。基于以上原因，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)的探究過(guò)程中綜合考慮了實(shí)驗(yàn)的安全性、可操作性，及能否讓學(xué)生能觀察到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等因素，對(duì)“鈉和水的反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)。

1.按右圖組裝實(shí)驗(yàn)儀器：在礦泉水瓶中加入約300毫升的蒸餾水，滴加2至3滴酚酞試液，再加入約50毫升的煤油，擰緊瓶蓋，將廢舊輸液管的針頭插入礦泉水瓶蓋，針頭露出瓶蓋約1cm，往蒸發(fā)皿中加入適量肥皂液。

2.取一塊綠豆大小的鈉，用濾紙吸干表面的煤油，打開(kāi)瓶蓋將鈉放入礦泉水瓶中。由于鈉的密度大于煤油而小于水，因此鈉塊處于煤油和水的液面之間并和水接觸發(fā)生反應(yīng)。在反應(yīng)生成氣體的推動(dòng)作用下，鈉在蒸餾水和煤油之間上下跳動(dòng)，同時(shí)反應(yīng)放出的熱使鈉熔化成小球，加有酚酞的蒸餾水隨之變紅，說(shuō)明反應(yīng)生成了氫氧化鈉。

3.等鈉和水反應(yīng)發(fā)生約3至6秒鐘，產(chǎn)生的氫氣排出瓶中大部分空氣后，將輸液管的另一頭插入肥皂液中，可以看到蒸發(fā)皿中產(chǎn)生大量的肥皂泡，等反應(yīng)結(jié)束后，從肥皂液中取出輸液管，用火柴點(diǎn)燃肥皂泡，聽(tīng)到尖銳的爆鳴聲，說(shuō)明產(chǎn)生的氣體是氫氣。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新改進(jìn)，實(shí)驗(yàn)操作更為簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)過(guò)程也更安全可靠，避免了鈉和水反應(yīng)的同時(shí)又和氧氣反應(yīng)，同時(shí)鈉和水的反應(yīng)與氣體的制取、收集、檢驗(yàn)巧妙地組合在一起，方案科學(xué)合理，裝置簡(jiǎn)單，且充分利用了礦泉水瓶和廢舊輸液管，變廢為寶，在提高實(shí)驗(yàn)效果的同時(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感，發(fā)展了學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

總之，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生獲取化學(xué)知識(shí)的重要手段，其探究過(guò)程是促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力和化學(xué)核心素養(yǎng)的良好載體。在新課程理念下，我們必須轉(zhuǎn)變觀念，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)逐步轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和科研意識(shí)，從而有力地推動(dòng)化學(xué)有效教學(xué)，全面落實(shí)新課程理念下“素養(yǎng)為本”的教學(xué)思想。

（特約編輯 溫 簡(jiǎn)）