化學(xué)核心素養(yǎng)下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)以“同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變”為例

（1.2.河南省開封高級(jí)中學(xué)，河南 開封 475000）

一、背景分析

同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變是必修課程學(xué)生九個(gè)必做實(shí)驗(yàn)之一，選自普通高中教科書化學(xué)必修第一冊(cè)?；瘜W(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，學(xué)習(xí)化學(xué)離不開做實(shí)驗(yàn)。培養(yǎng)學(xué)生從宏觀現(xiàn)象總結(jié)物質(zhì)變化一般規(guī)律，并能聯(lián)系原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)宏觀現(xiàn)象做出合理解釋。學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，自主或者與同學(xué)合作完成實(shí)驗(yàn)相關(guān)操作，仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，最后基于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)得出結(jié)論。

化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)有“宏觀辨識(shí)與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”五方面。必修課程設(shè)計(jì)這五個(gè)方面的目的是學(xué)生在這五大化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)各個(gè)主題都有一定發(fā)展。“同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變”這個(gè)實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生能自主進(jìn)行科學(xué)探究，收集宏觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，總結(jié)出遞變規(guī)律，構(gòu)建認(rèn)知模型。

二、設(shè)計(jì)思路

本節(jié)課以探究同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變性為核心內(nèi)容，了解高中化學(xué)常見(jiàn)物質(zhì)的反應(yīng)（金屬與水的反應(yīng)及還原劑與氯水的反應(yīng)），同時(shí)使學(xué)生加深對(duì)同周期、同主族元素性質(zhì)遞變規(guī)律的認(rèn)識(shí)體會(huì)元素周期表和元素周期律在學(xué)習(xí)元素化合物知識(shí)的重要作用。本節(jié)課的一般教學(xué)方法是教師講述并演示實(shí)驗(yàn)，之后學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室中按演示實(shí)驗(yàn)練習(xí)鞏固。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程

（一）實(shí)驗(yàn)用品

試管、量筒、試管架、火柴、白色點(diǎn)滴板、酒精燈、鑷子、砂紙、膠頭滴管、金屬鈉、金屬鉀、鎂條、新制氯水、溴水、NaBr 溶液、NaI 溶液、酚酞溶液、蒸餾水。

（二）探究同主族元素性質(zhì)遞變規(guī)律

教師設(shè)置情境構(gòu)建問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生分組并設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)小組討論并公布設(shè)計(jì)方案，選擇實(shí)驗(yàn)用品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。部分同學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)比金屬鈉、金屬鉀分別與水的反應(yīng)，客觀記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（教師引導(dǎo)學(xué)生合理切割金屬塊大小保證實(shí)驗(yàn)順利并培養(yǎng)學(xué)生安全意識(shí)）。另一部分學(xué)生選取試劑和點(diǎn)滴板，完成新制氯水氧化NaBr 溶液、NaI 溶液及溴水氧化NaI 溶液實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（教師對(duì)于具有刺激性氣味的氯水和腐蝕性強(qiáng)的溴水演示其使用的正確操作方法）。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)科學(xué)探究，讓學(xué)生意識(shí)到對(duì)比實(shí)驗(yàn)的重要性。鼓勵(lì)學(xué)生收集證據(jù)，總結(jié)元素性質(zhì)遞變規(guī)律，構(gòu)建認(rèn)知模型形成證據(jù)推理意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)宏觀現(xiàn)象進(jìn)行合理推測(cè)。培養(yǎng)學(xué)生自主思考能力、動(dòng)手能力以及合作意識(shí)。

（三）探究同周期元素性質(zhì)遞變規(guī)律

學(xué)生提出方案一對(duì)比鈉、鎂金屬性強(qiáng)弱，學(xué)生回顧金屬鈉和水的反應(yīng)，并實(shí)驗(yàn)探究金屬鎂分別和冷水、熱水的反應(yīng)；將金屬鎂分別放置在盛有冷水和熱水的試管中，再滴入一滴酚酞，觀察現(xiàn)象。方案二：對(duì)比硫、氯非金屬性強(qiáng)弱，向盛有2mL 硫化鈉溶液的試管中逐滴滴加新制氯水，觀察現(xiàn)象。

設(shè)計(jì)意圖：探究同周期元素性質(zhì)遞變規(guī)律，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作，建立科學(xué)探究意識(shí)。鈉與水的反應(yīng)學(xué)生已經(jīng)在之前的學(xué)習(xí)過(guò)程中建立認(rèn)知模型，教師可引導(dǎo)他們分析推理鎂與水的反應(yīng)。本環(huán)節(jié)旨在培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)已有的認(rèn)知模型敢于提出合理的實(shí)驗(yàn)假設(shè)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究得出合理結(jié)論的能力。

（四）歸納總結(jié)，推廣運(yùn)用

教師組織各小組依據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（包括實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)結(jié)論，以及實(shí)驗(yàn)中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的有關(guān)的化學(xué)方程式），提出關(guān)于同周期或者同主族元素遞變性的相關(guān)證據(jù)及結(jié)論。即同周期元素由左而右金屬性逐漸減弱、非金屬性逐漸增強(qiáng)；同主族元素由上而下金屬性逐漸增強(qiáng)、非金屬性逐漸減弱。

四、總結(jié)與反思

本節(jié)課，構(gòu)建同周期、同主族元素性質(zhì)遞變規(guī)律的探究情境，引導(dǎo)學(xué)生小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生在已學(xué)習(xí)的元素化合物知識(shí)的基礎(chǔ)上，討論出小組所選藥品進(jìn)而提出探究實(shí)驗(yàn)方案，學(xué)生掌握了實(shí)驗(yàn)方法之后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。之后學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行總結(jié)并得出關(guān)于同周期、同主族元素性質(zhì)遞變性規(guī)律的結(jié)論，這些都需要學(xué)生具有通過(guò)分析推理的方法建立認(rèn)知模型，提出有探究?jī)r(jià)值的問(wèn)題并進(jìn)行科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)，對(duì)于學(xué)生的能力要求提高到合作實(shí)踐創(chuàng)新的新階段。