以小組合作學(xué)習(xí)培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科的關(guān)鍵能力

甘伶艷

【摘要】科學(xué)、合理地建立學(xué)習(xí)小組，并根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)情設(shè)計學(xué)習(xí)活動開展小組合作學(xué)習(xí)，讓學(xué)生“動”起來，讓課堂“活”起來。設(shè)計前置學(xué)案引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)，課堂上利用小組討論、小組交流、小組探究、小組展示等活動形式讓學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)，在討論交流和動手實踐中獲取知識，在問題解決過程中逐步發(fā)展化學(xué)學(xué)科的關(guān)鍵能力。

【關(guān)鍵詞】小組合作學(xué)習(xí);中和熱的測定;化學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力

教學(xué)過程中不僅要引導(dǎo)學(xué)生獲取知識，也要著力發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科的關(guān)鍵能力?；瘜W(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力是學(xué)生在面對與學(xué)科相關(guān)的各類問題時，高質(zhì)量地認識問題、分析問題、解決問題所具備的能力。關(guān)鍵能力是高水平人才適應(yīng)時代要求并支撐其終身發(fā)展的能力。高考評價體系的化學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力包括理解與辨析能力、分析與推測能力、歸納與論證能力、探究與創(chuàng)新能力。

一、建立學(xué)習(xí)小組是合作學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)

課程標準（2017年版）提倡學(xué)生要善于合作。而合作學(xué)習(xí)是指學(xué)生為了完成共同的任務(wù)，有明確的責(zé)任分工和互助性學(xué)習(xí)。小組合作學(xué)習(xí)先要建立學(xué)習(xí)小組，每個學(xué)習(xí)小組應(yīng)該由6位學(xué)生組成比較合適，劃分原則是組間同質(zhì)、組內(nèi)異質(zhì)、同質(zhì)結(jié)對、異質(zhì)幫扶。本班學(xué)生為美術(shù)特長生，文化科基礎(chǔ)很薄弱，由于專業(yè)課學(xué)習(xí)占用了較多時間，所以他們學(xué)習(xí)文化科的時間緊，學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣也不濃，但學(xué)生的動手能力較強，繪畫基礎(chǔ)較好。因此，教學(xué)中要注重激勵學(xué)生和喚醒學(xué)生主動學(xué)習(xí)。本文將以人教版高中化學(xué)選擇性必修1第一章第二節(jié)第一課時《反應(yīng)熱》為例，以小組為單位設(shè)計、制作簡易量熱計測定中和熱，引導(dǎo)學(xué)生在設(shè)計方案、畫裝置圖、實驗操作、記錄并分析實驗數(shù)據(jù)、分享等方面進行組內(nèi)分工，在合作學(xué)習(xí)中獲取知識，解決問題，在問題解決中發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力。

二、學(xué)案導(dǎo)學(xué)是小組合作學(xué)習(xí)的抓手

小組合作學(xué)習(xí)能充分調(diào)動學(xué)生的積極性，讓學(xué)生成為知識和能力的主動獲取者。教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)情設(shè)計前置學(xué)案，引導(dǎo)學(xué)生進行舊知識的回顧和新知識的預(yù)習(xí)，鼓勵學(xué)生先獨立思考，后小組討論解決學(xué)案中的問題。本節(jié)課的前置導(dǎo)學(xué)任務(wù)設(shè)置為：（1）可以用什么儀器來測定溫度？（2）通過閱讀教材與查閱資料，設(shè)計簡易量熱計，尋找制作簡易量熱計的材料，并畫出設(shè)計簡圖，課前制作好簡易量熱計。（3）根據(jù)你制作的量熱計設(shè)計實驗測定中和熱，課堂上完成實驗。學(xué)生在課前圍繞學(xué)案內(nèi)容進行思考、討論、合作完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

三、學(xué)習(xí)活動是小組合作學(xué)習(xí)的主陣地

為突出以學(xué)生發(fā)展為中心，突出以學(xué)生為主體的教學(xué)理念，本節(jié)課設(shè)計一系列小組合作學(xué)習(xí)活動，引導(dǎo)學(xué)生主動獲取知識，建構(gòu)知識體系，逐步發(fā)展學(xué)生解決問題的能力。

1.設(shè)計簡易量熱計，發(fā)展學(xué)生的理解與辨析能力

理解能力是整個能力發(fā)展的基礎(chǔ)，在化學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)過程中必須系統(tǒng)全面深入地掌握化學(xué)的基本概念、基本反應(yīng)，并能融會貫通，才能在真實情境中分析解決問題、在科學(xué)探究中發(fā)展化學(xué)理論。引導(dǎo)學(xué)生通過閱讀教材，小組討論等，理解反應(yīng)熱的概念，辨識體系與環(huán)境的含義，認識到在化學(xué)反應(yīng)前后，如果環(huán)境的溫度沒有變化，則反應(yīng)放出的熱量就會使體系的溫度升高?？梢愿鶕?jù)實驗測得體系反應(yīng)前后溫度的變化和反應(yīng)物的質(zhì)量、比熱容等來計算反應(yīng)熱。而實驗成功的關(guān)鍵是要確保熱量不散失，量熱計的設(shè)計要盡量做到絕熱。學(xué)習(xí)小組為此展開討論，并從身邊尋找到各種保溫材料用于設(shè)計簡易量熱計。以下是學(xué)生以小組為單位設(shè)計的簡易量熱計（部分小組的設(shè)計圖）。

引導(dǎo)學(xué)習(xí)小組針對簡易量熱計的簡圖，從裝置的密封性、儀器的作用、材料的保溫效果，實驗的可操作性等方面展開討論，選出最適合測定中和熱的裝置圖。從裝置的完整性和密封性來考慮，用橡膠塞、厚紙皮、厚泡沫或超輕粘土制作蓋子密封蓋性會比較好。從反應(yīng)容器來考慮材料的保溫效果來考慮，塑料保溫杯和陶瓷保溫杯具有較強的耐腐蝕性，能用于強酸和強堿的反應(yīng)。從材料的保溫效果來考慮，泡沫碎、木屑、紙巾和厚毛巾的保溫效果更好些。學(xué)生在交流討論中完善自己的設(shè)計，為后面的制作做好準備。

2.制作簡易量熱計，發(fā)展學(xué)生的探究與創(chuàng)新能力

新課程標準提出：“化學(xué)探究與創(chuàng)新能力要求學(xué)生根據(jù)實驗?zāi)康暮鸵?，設(shè)計簡單實驗方案，并將創(chuàng)意和方案轉(zhuǎn)化為有形物品，創(chuàng)新性地解決問題。”制作教具對學(xué)生來說就是一種創(chuàng)造性勞動，有助于提高學(xué)生的創(chuàng)新能力與實踐能力。學(xué)生在清楚各種材料的功能與裝置的結(jié)構(gòu)后，以小組為單位動手制作簡易量熱計。在制作過程中學(xué)生發(fā)現(xiàn)直接用小刀切割泡沫塑料，切口會很不工整，學(xué)生后來想到了很好的辦法，例如用鋸刀、加熱后的小刀（或細鐵絲）來切割，切得很快，而且切口很工整。要固定泡沫碎屑制作保溫外筒并不容易，有學(xué)生想到了用白乳膠固定效果也不錯，而用紙巾或厚毛巾的制作保溫外筒更容易成型，也有學(xué)生想到用保溫杯套做成保溫層。保溫杯內(nèi)膽的大小與要與反應(yīng)物的體積相匹配，太大或太小都會影響保溫效果。溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒的安裝厚泡沫塑料蓋子上時也要很細心，反復(fù)穿插會導(dǎo)致孔徑變大，影響蓋子的保溫效果。小組分工合作，依靠著集體的智慧克服一個個的困難，最終完成了制作任務(wù)。以下是學(xué)生以小組為單位設(shè)計的簡易量熱計（部分）。

學(xué)生在探究過程中把設(shè)計做成了實物，體驗到了創(chuàng)造的喜悅，增強學(xué)習(xí)化學(xué)的自信與熱情，調(diào)動了學(xué)生動手動腦的積極性和主動性，一定程度上激活了學(xué)生的創(chuàng)造力和創(chuàng)新能力，加強了學(xué)生的溝通與協(xié)作能力。

3.測定中和熱，發(fā)展學(xué)生的分析與推測能力

實驗設(shè)計能力的培養(yǎng)不可能一蹴而就，加上學(xué)生的實驗基礎(chǔ)薄弱，難以完成整個實驗設(shè)計，所以本節(jié)課采用半開放形式，從反應(yīng)原理、儀器和試劑、實驗步驟和實驗數(shù)據(jù)記錄等方面引導(dǎo)學(xué)生進行實驗設(shè)計與操作，準確記錄實驗數(shù)據(jù)。

學(xué)生通過閱讀教材和小組討論，完善實驗設(shè)計，并進行實驗。其中一個學(xué)習(xí)小組的實驗設(shè)計和實施過程引起了學(xué)生們的注意，該小組的創(chuàng)新之處在于用注射器量取鹽酸并注入反應(yīng)容器內(nèi)，很好地減少了熱量的散失。

《中和反應(yīng)熱的測定》實驗設(shè)計

一、反應(yīng)原理：OH-（aq）+ H+（aq）=H2O（l） ? ΔH=-57.3 kJ/mol

二、儀器和試劑：0.5mol/L鹽酸、0.55mol/LNaOH溶液

三、實驗步驟

1.用量筒量取50mL0.5mol/L鹽酸，插入溫度計，測量并記錄鹽酸的溫度后倒入簡易量熱計的內(nèi)筒里。

2.用另一個量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液，插入溫度計，測量并記錄NaOH溶液的溫度;再用注射器把NaOH溶液注入簡易量熱計的內(nèi)筒里，用環(huán)形玻璃棒進行攪拌。

3.密切關(guān)注溫度變化，記錄最高溫度，即為反應(yīng)后體系的溫度。

4.重復(fù)上述步驟2次。

四、實驗數(shù)據(jù)記錄

實驗次數(shù) 反應(yīng)物的溫度 反應(yīng)前體系的溫度 反應(yīng)后體系的溫度 溫度差

依據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)進行計算，該實驗測得的中和反應(yīng)放出的熱量為：

（50+50）×4.18J/（g.℃）×3.1℃=1295.8J ? ?由于該實驗生成的水為0.25mol，所以生成1mol水時放出的熱量為 ：1295.8J ÷0.25mol=51.84KJ/mol

五、為提高測定的準確度采取的措施

1.隔熱層、杯蓋等的使用;

2.要使用同一支溫度計;

3.使用不同的量筒量取酸、堿溶液;

4.量熱計的內(nèi)筒用黑色保溫套套緊，用注射器量取鹽酸并注入反應(yīng)容器內(nèi)，減少了熱量的散失;

5.正確讀取數(shù)據(jù)，取平均值;

6.操作時動作要快;

7.為使鹽酸反應(yīng)充分，NaOH溶液要稍過量。

這組學(xué)生的實驗操作規(guī)范，實驗得出的數(shù)據(jù)比較合理，計算的中和熱也實際值較接近。學(xué)生在實驗過程中，細心關(guān)注并分析了每個可能出現(xiàn)熱量散失的細節(jié)而采取了有效的措施減少了反應(yīng)體系內(nèi)熱量的散失，提高了中和熱測定的精確性。再運用分析、歸納、推測等方法對實驗數(shù)據(jù)進行了處理，算出了中和熱。在實驗過程中不僅鍛煉了學(xué)生的實驗設(shè)計能力、實驗操作能力，還發(fā)展了學(xué)生的分析與推測能力。

4.探索中和反應(yīng)放出熱量的本質(zhì)，發(fā)展學(xué)生歸納與論證能力

化學(xué)歸納與論證能力是從具體的實驗現(xiàn)象或者數(shù)據(jù)等證據(jù)，對物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)及反應(yīng)變化規(guī)律進行分析推理，揭示實驗現(xiàn)象、反應(yīng)數(shù)據(jù)的內(nèi)在聯(lián)系與本質(zhì)。在前面的實驗中，學(xué)生從實驗數(shù)據(jù)中定量得出了中和反應(yīng)放出的熱量，知道了化學(xué)反應(yīng)會伴隨著能量的變化，但化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因卻不得而知。這時可以從化學(xué)反應(yīng)的微觀角度設(shè)計問題引導(dǎo)學(xué)生思考與討論。問題設(shè)置如：中和反應(yīng)中放出的熱量是從哪里來的？請你從化學(xué)鍵的角度來分析HCl和 NaOH反應(yīng)生成H2O的能量變化？

學(xué)生從化學(xué)鍵的斷裂與形成的微觀角度分析、歸納化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)，構(gòu)建分析化學(xué)反應(yīng)中能量變化的認知模型，運用模型解釋、論證復(fù)雜問題，在問題解決過程中逐步發(fā)展學(xué)生的歸納與論證能力。

小組合作學(xué)習(xí)、合作探究，有效調(diào)動每一個學(xué)生參與課堂活動的積極性與主動性，有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情，使小組合作學(xué)習(xí)的優(yōu)勢發(fā)揮到最大。學(xué)生從測定中和熱的實驗原理、方法、簡易量熱器的設(shè)計、制作，到動手實驗觀察化學(xué)反應(yīng)伴隨著能量變化的表象，再從微觀角度探索其本質(zhì)的過程中，構(gòu)建分析化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)變化與能量變化的認知模型，運用模型和化學(xué)科學(xué)思維、方法解決問題，在獲取必備知識和解決問題的過程中逐步提高解決問題的關(guān)鍵能力。

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