優(yōu)化實驗方案設(shè)計?提升化學核心素養(yǎng)

肖杰

【摘要】文章從教學實踐出發(fā)，結(jié)合人教版高中化學教材必修1第90頁實驗4-7的“SO2性質(zhì)探究實驗”，闡述了如何分析、優(yōu)化、創(chuàng)新實驗方案，培養(yǎng)學生分析與解決問題的能力，提升學生的實驗探究與創(chuàng)新意識，讓學生樹立科學態(tài)度和社會責任意識，力求發(fā)揮學生的主體性，努力把化學學科核心素養(yǎng)理念滲透到課堂環(huán)節(jié)中。

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng);優(yōu)化設(shè)計;實驗探究;微型實驗;創(chuàng)新意識

一、教學背景

從21世紀開始，“核心素養(yǎng)”逐漸成為教育界最熱門的話題，許多國家意識到建立核心素養(yǎng)價值體系的重要性，努力嘗試把核心素養(yǎng)的培育作為課堂教育教學的核心目標。我國教育界自然不甘落后，2017版《普通高中化學課程標準》提出以培養(yǎng)學生的化學學科核心素養(yǎng)為宗旨的教學理念，突出“化學學科核心素養(yǎng)”是化學教學的方向指引，使得我國高中化學教學在課本、教參、教法、學法等方面發(fā)生了一系列重大的變革。經(jīng)過國內(nèi)許多教育專家的熱烈討論、界定，化學學科核心素養(yǎng)被分為五個維度：宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認知、科學探究與創(chuàng)新意識、科學態(tài)度與社會責任?；瘜W學科核心素養(yǎng)能從化學學科的角度促進學生的終身發(fā)展，培養(yǎng)關(guān)鍵能力，形成必備品格，是學生在化學學習過程中獲取到的最本質(zhì)、最關(guān)鍵的成就。化學是一門以實驗為基礎(chǔ)的學科，教師在化學教學過程中對化學實驗方案進行優(yōu)劣分析、優(yōu)化與創(chuàng)新，可以讓學生更容易理解和掌握好相關(guān)的化學知識，提升學生自主分析與解決問題的能力，培養(yǎng)學生的實驗探究和創(chuàng)新意識，樹立科學態(tài)度和社會責任感，從而達成化學學科核心素養(yǎng)的培育目標。下面結(jié)合人教版高中化學教材必修1第90頁實驗4-7的“SO2性質(zhì)實驗”，通過教學實踐來闡述如何分析、優(yōu)化、創(chuàng)新實驗方案，并根據(jù)課堂實際情況，安排相應(yīng)的演示實驗或分組實驗。

二、教學實錄

（一）環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)化學情景，導入課堂環(huán)節(jié)

【教師活動】利用多媒體投影SO2使鮮花褪色、漂白草帽、做葡萄酒防氧化劑、形成酸雨污染環(huán)境等一系列的圖片、資料或視頻。

【學生活動】觀看教師利用多媒體播放的資料、圖片或視頻，在小組內(nèi)討論、發(fā)表自己的觀點。

【設(shè)計意圖】創(chuàng)設(shè)化學生活情景，把學生引入本課堂環(huán)節(jié)中，拓寬學生的知識視野，使學生初步了解SO2在日常生活中的相關(guān)應(yīng)用及對環(huán)境和人體健康造成的危害，辯證地看待事物的兩面性，樹立正確的人生觀、價值觀和社會觀，形成良好的科學態(tài)度與社會責任意識。

（二）環(huán)節(jié)二：初探課本實驗，分析方案優(yōu)劣

【教師活動】根據(jù)人教版高中化學教材必修1第90頁實驗4-7的“SO2性質(zhì)實驗”（如圖1）的要求，引導學生分組完成對SO2的狀態(tài)、氣味、顏色、溶解性等物理性質(zhì)的觀察與梳理，并分組合作完成SO2水溶液酸堿性、漂白性探究實驗，按要求填寫相關(guān)實驗表格。

【學生活動】根據(jù)課本實驗要求和教師的引導，充分發(fā)揮小組成員的集體智慧和力量，完成SO2的相關(guān)物理性質(zhì)、水溶液酸堿性及漂白性的探究實驗，小組內(nèi)討論并完成相關(guān)實驗表格（如表1）。

【教師活動】引導學生從實驗裝置、實驗設(shè)計、實驗?zāi)康牡冉嵌葘φn本實驗方案做出優(yōu)劣性評價。

【學生活動】小組內(nèi)討論教材中SO2性質(zhì)實驗方案的優(yōu)劣，并派代表說出小組討論結(jié)果，綜合各小組的觀點，填寫表2。

【設(shè)計意圖】通過課本實驗，完成對SO2的物理性質(zhì)及酸堿性、漂白性的初探，并自主梳理相關(guān)知識，完成實驗表格的填寫;再通過小組合作，討論分析課本中SO2的性質(zhì)實驗方案的優(yōu)劣，尋求進一步解決問題的思路。由此提升學生分析與解決問題、小組合作、實驗探究、自主學習等一系列終身學習能力，實現(xiàn)核心素養(yǎng)培育的目標。

（三）環(huán)節(jié)三：優(yōu)化實驗方案，提升探究能力

【教師活動】基于解決課本實驗中的SO2性質(zhì)探究方案的不足，督促各小組組員搜集資料，充分發(fā)揮小組合作的優(yōu)勢，開動大腦思考，從下列提供的實驗儀器和實驗試劑中進行選擇搭配，設(shè)計SO2的性質(zhì)探究實驗方案，以解決上述環(huán)節(jié)二中實驗方案存在的缺點，并繪制出優(yōu)化后的實驗設(shè)計方案，派小組代表上臺利用投影儀展示小組的設(shè)計方案。

供選的實驗試劑：70%濃硫酸，石蕊試液，品紅試液，KMnO4溶液，CCl4，Na2S溶液，無水Na2SO3，NaOH溶液。

供選的實驗儀器（見圖2）：

【學生活動】根據(jù)教師提供的實驗試劑和儀器，結(jié)合組員課前通過網(wǎng)絡(luò)、教學參考書等方式搜集到的資料，充分發(fā)揮小組組員的合作精神，聚集集體智慧與力量，共同設(shè)計出能解決上述環(huán)節(jié)中存在的問題的實驗優(yōu)化方案，并派出小組代表展示小組設(shè)計成果給大家觀摩、討論，評選出最優(yōu)設(shè)計方案，如圖3。

【教師活動】督促和指導學生按照上圖的優(yōu)化設(shè)計方案進行分組實驗，探究SO2的酸堿性、漂白性、氧化性和還原性，并及時記錄實驗現(xiàn)象，填寫實驗記錄表格。

【學生活動】在教師的指導下，分組合作完成SO2優(yōu)化設(shè)計方案的實驗，觀察實驗現(xiàn)象，小組討論分析，總結(jié)歸納實驗結(jié)果，整理成表3。

【教師活動】引導學生對此優(yōu)化設(shè)計方案從多角度進行優(yōu)劣性分析。

【學生活動】小組成員熱烈討論，積極發(fā)言，在教師的引導下對此環(huán)節(jié)實驗方案的優(yōu)劣進行分析，并綜合其他小組的意見，填寫表4，展現(xiàn)此優(yōu)化方案的優(yōu)缺點，為進一步優(yōu)化實驗方案提供思路。

【設(shè)計意圖】基于解決課本中SO2性質(zhì)探究實驗方案的不足，讓學生進行資料搜索、小組討論，充分發(fā)揮每個學生的主觀能動作用，積極投入到教學環(huán)節(jié)中去，共聚集體智慧，解決目標任務(wù)，培養(yǎng)了學生分析與解決問題、實驗探究與創(chuàng)新、分組合作、總結(jié)歸納等終身學習能力，形成了良好的人格魅力和行為個性。

（四）環(huán)節(jié)四：張揚頭腦風暴，強化創(chuàng)新意識

【教師活動】基于解決環(huán)節(jié)三中實驗設(shè)計方案的不足，請各小組組員分工合作，查閱資料，張揚頭腦風暴，發(fā)揮集體的智慧和力量，設(shè)計出更為合理的微型實驗方案（課后作業(yè)）。

【學生活動】利用課余時間，通過網(wǎng)絡(luò)搜索或圖書館借閱資料，充分發(fā)揮小組組員的能動作用，積極討論、開展SO2性質(zhì)探究實驗方案的微型化設(shè)計，并按時繪制完成自己小組的代表作品，展示分享給同學們觀摩、指正。選取其中3幅作品展示如下（見圖4、圖5、圖6）。

【設(shè)計意圖】基于解決環(huán)節(jié)三中SO2性質(zhì)探究優(yōu)化方案的缺點，讓學生利用課余時間開展資料搜索、小組合作，充分發(fā)揮每個學生的主觀能動作用，共聚集體智慧，完成SO2性質(zhì)探究微型實驗方案設(shè)計，培養(yǎng)了學生分析與解決問題、實驗探究與創(chuàng)新意識、分組合作等終身學習能力，形成良好的人格魅力和行為個性，實現(xiàn)在教學過程中完成化學核心素養(yǎng)的有效滲透。

三、教學反思

教學是一門深奧的藝術(shù)，教師需要時刻學習各種先進的教學理念，并運用到教學實踐中去，然后發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，找到適合本地區(qū)、本校、本班學生特點的教學方式、方法，實現(xiàn)教與學的高效鏈接?；瘜W核心素養(yǎng)是目前化學教育界最熱門的話題，也是今后一段時間化學教學的改革趨勢，是教師教學時首要考慮的要素。本文基于化學學科核心素養(yǎng)課程改革培育的理念，從教材中的演示實驗出發(fā)，進行SO2性質(zhì)探究方案的優(yōu)化與創(chuàng)新，充分發(fā)揮學生的主體能動作用，激發(fā)學生的學習興趣和積極性，力求使每一位學生都能參與到課堂教學環(huán)節(jié)中，強化分析與解決問題的能力，培養(yǎng)實驗探究和創(chuàng)新意識，樹立科學態(tài)度和社會責任感，力求在日常教學中滲透化學學科核心素養(yǎng)。

【參考文獻】

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祝飛紅，劉翠，梁靜，等.基于化學學科素養(yǎng)的課外實驗設(shè)計——以“粉筆中各組分含量測定實驗在教學中的應(yīng)用”為例[J].山東化工，2019（02）：174-176.