化學(xué)教學(xué)中學(xué)生活動(dòng)的組織與實(shí)施

摘 要：文章以科粵版九年級(jí)化學(xué)教材“水的組成”內(nèi)容為載體，挖掘教材中蘊(yùn)含的核心素養(yǎng)價(jià)值，對(duì)教材進(jìn)行科學(xué)處理、精心設(shè)計(jì)。通過(guò)創(chuàng)設(shè)有效的教學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)方案、交流討論、實(shí)驗(yàn)探究，落實(shí)在教學(xué)活動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)生“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”等學(xué)科核心素養(yǎng)的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：學(xué)科核心素養(yǎng);水的組成;實(shí)驗(yàn)探究

一、問(wèn)題提出

教育部《關(guān)于全面深化課程改革是立德樹(shù)人根本任務(wù)的意見(jiàn)》中提出，在基礎(chǔ)教育階段應(yīng)該幫助學(xué)生形成適應(yīng)個(gè)人終生發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。要求高中各學(xué)科課程要提出學(xué)科核心素養(yǎng)，將教育教學(xué)的行為統(tǒng)一到育人目標(biāo)上來(lái)，提高學(xué)生綜合分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

目前，高中化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)包含以下幾個(gè)內(nèi)容：“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”等五項(xiàng)內(nèi)容[1]。筆者認(rèn)為：高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)應(yīng)該從化學(xué)起始年級(jí)開(kāi)始，所以在初中化學(xué)教學(xué)中要有意識(shí)的培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)。下面，筆者以科粵版九年級(jí)化學(xué)教材“水的組成”為例，談?wù)勅绾蝿?chuàng)設(shè)教學(xué)情境，培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)。

二、設(shè)計(jì)思路

化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，我們倡導(dǎo)在教學(xué)過(guò)程中創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問(wèn)題情境，開(kāi)展以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)是我們課堂教學(xué)追求的重要目標(biāo)。

在義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中，《水的組成》是一節(jié)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)課。教學(xué)目標(biāo)是：通過(guò)驗(yàn)證電解水生成的氣體是氫氣和氧氣，推導(dǎo)水的組成。為貫徹落實(shí)發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)的宗旨，筆者對(duì)教材進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，大膽嘗試，做以下調(diào)整：

（一）教學(xué)目標(biāo)

1.課程目標(biāo)

（1）通過(guò)電解水的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析推斷水的元素組成和水分子的構(gòu)成。

（2）進(jìn)一步再認(rèn)識(shí)“在化學(xué)反應(yīng)里，分子可分而原子不能再分”。

（3）通過(guò)電解水實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，學(xué)習(xí)運(yùn)用觀察、比較等方法獲取信息，并對(duì)獲取的信息進(jìn)行加工、分析，得出結(jié)論的科學(xué)方法。

（4）通過(guò)物質(zhì)變化“分解”和“化合”的不同角度探究水的組成，初步體驗(yàn)研究物質(zhì)組成的一般方法。

2.學(xué)科核心素養(yǎng)目標(biāo)

（1）從宏微結(jié)合視角，通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生從宏觀特征和微觀結(jié)構(gòu)視角對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分析，并能對(duì)變化用化學(xué)符號(hào)表征，培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)。

（2）從證據(jù)推理視角，能依據(jù)物質(zhì)及其反應(yīng)的不同特征，從定性與定量結(jié)合上尋找證據(jù)，解釋證據(jù)與結(jié)論之間的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)。

（3）從科學(xué)探究視角，能對(duì)化學(xué)問(wèn)題，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案，與同學(xué)合作完成實(shí)驗(yàn)操作，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作出解釋?zhuān)囵B(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)。

（4）從科學(xué)態(tài)度視角，利用化學(xué)史實(shí)資料引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)方案，探究水的組成。在探究過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生不怕失敗，尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)的科學(xué)態(tài)度;學(xué)會(huì)科學(xué)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論值之前差異的原因，培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)。

通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模O(shè)計(jì)可行方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究;在探究過(guò)程中，生生交流合作、師生共同分析討論，總結(jié)探究物質(zhì)組成的一般方法。使學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)不斷形成和發(fā)展。

（二）教學(xué)重點(diǎn)

1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，引導(dǎo)學(xué)生分析推理，得出水的元素組成和水分子構(gòu)成。

2.培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)研究物質(zhì)組成的一般思路和方法。

（三）教學(xué)難點(diǎn)

通過(guò)所給資料，設(shè)計(jì)可行方案，探究水的組成。

（四）教學(xué)過(guò)程

活動(dòng)一：閱讀思考，設(shè)計(jì)方案

材料1.18世紀(jì)中葉，著名化學(xué)家普利斯特里很喜歡給朋友表演化學(xué)魔術(shù)：拿個(gè)“空”瓶子，在朋友們面前晃了幾下，然后迅速將瓶口移近蠟燭的火焰時(shí)，“啪”的一聲巨響，瓶口吐出了長(zhǎng)長(zhǎng)的火舌，但立刻又熄滅了……原來(lái)，瓶子里事先裝滿(mǎn)無(wú)色的“可燃空氣”（氫氣和氧氣），點(diǎn)火會(huì)發(fā)出爆炸聲。終于有一次，他表演完“魔術(shù)”，在收拾瓶子時(shí)，注意到瓶子上有不少無(wú)色液體。1781年，卡文迪許也做了類(lèi)似實(shí)驗(yàn)，用不同比例的“可燃空氣”和空氣的混合物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了普利斯特里的發(fā)現(xiàn)，并斷定生成的液體是水。但沒(méi)有對(duì)水的組成進(jìn)行正確解釋。1783年，法國(guó)科學(xué)家拉瓦錫重復(fù)了他們的實(shí)驗(yàn)，成功合成了水。同時(shí)還將水進(jìn)行了分解，確認(rèn)了水的組成。

材料2.蔗糖在隔絕空氣加熱時(shí)，生成碳和水。據(jù)此推斷蔗糖中一定含有碳、氫、氧三種元素。

材料3.氫氣是一種可燃性的氣體，點(diǎn)燃時(shí)會(huì)發(fā)出淡藍(lán)色的火焰（通過(guò)玻璃尖嘴導(dǎo)管點(diǎn)燃時(shí)，火焰顯黃色），放出熱量，有無(wú)色液體生成。

[提問(wèn)]

1.什么物質(zhì)化合會(huì)生成水？

2.水分解可能生成什么物質(zhì)？

3.有什么理論依據(jù)？

[回答]由資料1、2可知：氫氣和氧氣點(diǎn)燃生成水;水分解可能生成氫氣和氧氣。理論依據(jù)是：化學(xué)反應(yīng)前后，元素種類(lèi)守恒。

[提問(wèn)]根據(jù)以上資料信息，設(shè)計(jì)方案，探究水的組成。

[討論]交流討論，設(shè)計(jì)方案。

[匯報(bào)]

設(shè)計(jì)意圖：提供資料信息，引導(dǎo)學(xué)生閱讀、分析，培養(yǎng)學(xué)生獲取信息能力。通過(guò)學(xué)生之間交流討論和教師的引導(dǎo)，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)前后元素種類(lèi)守恒原理，從而設(shè)計(jì)方案，探究水的組成。通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境，增強(qiáng)學(xué)生交流合作意識(shí)，提高問(wèn)題分析能力和實(shí)驗(yàn)探究能力，建立守恒思想，培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)。

活動(dòng)二：實(shí)驗(yàn)探究，分析推理

[講述]介紹霍夫曼水電解器原理及注意事項(xiàng)，指導(dǎo)學(xué)生兩人一組，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，及時(shí)記錄現(xiàn)象，關(guān)注電極兩端玻璃管液面變化。

[匯報(bào)]

1.兩根電極上有大量氣泡冒出。

2.兩根玻璃管液面下降。

3.負(fù)極產(chǎn)生的氣體體積大約是正極產(chǎn)生的氣體體積的2倍。

[過(guò)渡]大家設(shè)計(jì)方案時(shí)已經(jīng)推測(cè)水電解可能生成氫氣和氧氣，如何檢驗(yàn)這兩種氣體？

[回答]用帶火星的木條檢驗(yàn)氧氣，用燃著的木條檢驗(yàn)氫氣。

[演示]用帶火星的木條分別檢驗(yàn)兩極產(chǎn)生的氣體，學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。（實(shí)驗(yàn)投影）

[回答]帶火星木條遇正極產(chǎn)生氣體，木條復(fù)燃，證明是氧氣。帶火星木遇負(fù)極產(chǎn)生氣體，無(wú)明顯現(xiàn)象。

[講述]請(qǐng)大家驗(yàn)證正極產(chǎn)生的氣體;結(jié)合學(xué)案中材料3，驗(yàn)證負(fù)極產(chǎn)生的氣體。

[實(shí)驗(yàn)]學(xué)生兩人合作，驗(yàn)證兩極產(chǎn)生氣體。

[教師]巡視，及時(shí)糾正學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作，將個(gè)別學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程投影在屏幕上。

[講述]有些同學(xué)實(shí)驗(yàn)成功，有些同學(xué)實(shí)驗(yàn)失敗。失敗很正常，科學(xué)家也是經(jīng)歷多次失敗才有最后的成功。失敗的同學(xué)請(qǐng)不要?dú)怵H，可以重新實(shí)驗(yàn)。

[歸納]

1.水電解生成氫氣和氧氣，證明水是由氫元素和氧元素組成。

2.水電解生成的氫氣和氧氣體積比約為2：1。

[講述]同溫同壓下，氣體的體積比等于構(gòu)成氣體的分子個(gè)數(shù)比。請(qǐng)大家推導(dǎo)水分子中氫原子和氧原子的個(gè)數(shù)比。

[討論]小組討論。

[匯報(bào)]同溫同壓下，水電解生成的氫氣和氧氣的體積比是2：1，則氫氣和氧氣的分子數(shù)比

為2：1。每個(gè)氫分子中含有2個(gè)氫原子，每個(gè)氧分子中含有2個(gè)氧原子，則生成物中氫原子和氧原子的個(gè)數(shù)比是2：1。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后原子個(gè)數(shù)守恒，所以反應(yīng)物水分子中氫原子和氧原子的個(gè)數(shù)比2：1。

[提問(wèn)]電解水實(shí)驗(yàn)，從宏觀和微觀視角得出什么結(jié)論？基于什么原理？

[回答]

1.宏觀上，水是由氫元素和氧元素組成的。

2.微觀上，每個(gè)水分子中氫原子和氧原子的個(gè)數(shù)比2：1。

3.理論依據(jù)：化學(xué)反應(yīng)前后元素種類(lèi)守恒，原子個(gè)數(shù)守恒。

[講述]請(qǐng)大家通過(guò)球棍模型體驗(yàn)水分子分解的微觀過(guò)程。

[探究]小組合作，模擬水分子分解的微觀過(guò)程。

[提問(wèn)]大家在電解水實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)負(fù)極與正極收集到的氣體體積比大于2︰1，這與理論值不相符，請(qǐng)分析可能原因？

[討論]小組分析討論

[歸納]

1.可能是電源負(fù)極相連的玻璃管活塞漏氣了。

2.氫氣和氧氣的溶解度不同造成誤差，氫氣難溶于水，氧氣不易溶于水。

3.因?yàn)殡娮璧拇嬖?，使兩極電壓不等，造成電解誤差。

[評(píng)價(jià)]

大家在實(shí)驗(yàn)探究時(shí)敢于質(zhì)疑，對(duì)異?，F(xiàn)象能夠分析思考，這是難能可貴的一種學(xué)習(xí)能力和科研精神，要繼續(xù)保持。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析、推理。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后元素種類(lèi)守恒、原子種類(lèi)個(gè)數(shù)守恒，得出：宏觀上水是由氫元素和氧元素組成;微觀上每個(gè)水分子由2個(gè)氫原子和1個(gè)氧原子構(gòu)成。并通過(guò)創(chuàng)設(shè)的問(wèn)題情境，鼓勵(lì)學(xué)生敢于質(zhì)疑實(shí)驗(yàn)中的異常現(xiàn)象并積極尋找原因。教師通過(guò)層層設(shè)疑、步步引導(dǎo)，從宏微結(jié)合視角、證據(jù)推理視角、科學(xué)探究視角、科學(xué)態(tài)度視角，培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)。

活動(dòng)三：分享收獲，拓展提升

[收獲]

1.知識(shí)層面：水是由氫元素和氧元素組成的，每個(gè)水分子中有2個(gè)氫原子和1個(gè)氧原子。

2.學(xué)科素養(yǎng)層面：通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究的方法，培養(yǎng)證據(jù)推理的能力和嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，從宏觀到微觀多角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)。

3.研究物質(zhì)組成的思想方法：“化合”與“分解”、“現(xiàn)象”與“本質(zhì)”、“宏觀”與“微觀”。

[作業(yè)]

小李同學(xué)想探究蠟燭中含有什么元素，于是設(shè)計(jì)如下方案：

你覺(jué)得小李同學(xué)設(shè)計(jì)的方案科學(xué)嗎？請(qǐng)說(shuō)明理由？

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)分享收獲，讓同學(xué)們掌握水的組成，知道根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后元素守恒，從“化合”與“分解”角度來(lái)研究物質(zhì)組成的一般方法。創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)，拓展提升，解決實(shí)際問(wèn)題。學(xué)會(huì)透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，通過(guò)分析、歸納，掌握研究物質(zhì)組成的方法，從而培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

三、教學(xué)反思

本節(jié)課的探究教學(xué)集化學(xué)史、知識(shí)、情境、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)為一體、教學(xué)環(huán)節(jié)流暢，教學(xué)效果好，讓學(xué)生沿著知識(shí)發(fā)展的軌跡自主前進(jìn)，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究精神。在教學(xué)中，要讓學(xué)生明白所學(xué)化學(xué)知識(shí)的價(jià)值，要讓學(xué)生在自主實(shí)踐中提高能力、發(fā)展素養(yǎng)，教師要科學(xué)地處理教材內(nèi)容，從而提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]王云生.基礎(chǔ)教育階段學(xué)科核心素養(yǎng)及其確定——以化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為例[J].福建基礎(chǔ)教育研究，2016（2）：7-9

[2]義務(wù)教育教科書(shū)：化學(xué)（九年級(jí)上冊(cè)）.科學(xué)出版社，2016：73-78，137-140

[3]周亞虹.基于發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)案例分析[J].化學(xué)教學(xué)，2016（8）：36

作者簡(jiǎn)介：林燕，1976年出生，女，畢業(yè)于西南師范大學(xué)，本科學(xué)歷，中學(xué)高級(jí)教師