淺析核心素養(yǎng)下的高中化學(xué)實驗教學(xué)

趙明明，彭 程，肖艷華

(湖南省懷化市湖天中學(xué)，湖南 懷化 418000)

化學(xué)是一門實驗學(xué)科，為落實“立德樹人”的教育根本任務(wù)、充分發(fā)揮課程在人才培養(yǎng)中的核心作用，高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)修訂組根據(jù)“中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)(征求意見稿)”和高中化學(xué)課程特點，提出包含“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(rèn)識”“實驗探究與創(chuàng)新意識”“科學(xué)精神和社會責(zé)任”等五個要素的高中化學(xué)核心素養(yǎng)(簡稱“化學(xué)核心素養(yǎng)”)[1]。實驗探究[2]與創(chuàng)新意識是核心素養(yǎng)中很重要的一部分，是化學(xué)研究的手段。在實驗教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生成為課堂的主體，由被動填鴨式應(yīng)試教育學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動學(xué)習(xí)，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性增強，思維能力得到鍛煉，能更好的吸收掌握知識，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。本文根據(jù)化學(xué)實驗課程教學(xué)中，如何培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)[3]進行了深入的探究分析。

1 在教學(xué)中設(shè)置不同環(huán)境的分組探究實驗

新課標(biāo)下的教材不再區(qū)分演示實驗和分組實驗，因此，在條件允許的情況下，盡量減少演示實驗，增加分組實驗，給學(xué)生提供更多的動手操作的機會，能有效的培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。如在學(xué)習(xí)必修二第二章第二節(jié)原電池時，學(xué)生第一次接觸原電池，為了提升學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和理性思維能力，更好的掌握本節(jié)內(nèi)容，在教材41頁探究實驗的基礎(chǔ)上進行了拓展，探究各種電解質(zhì)溶液對原電池電流強弱的影響。

實驗用品：鋅片、銅片、自來水、NaOH溶液、CuSO4溶液、稀硫酸、電流計、導(dǎo)線若干(帶夾子)、燒杯、橙子、砂紙。

實驗內(nèi)容與具體步驟：

1.1 準(zhǔn)備工作

(1)清洗實驗所要用到的燒杯等實驗器材，用砂紙將Zn片表面的氧化物打磨干凈，并將導(dǎo)線的一段與其連接好，另一端與電流計連接好(Zn片連接與電流計負(fù)極，Cu片連接于電流計正極)。

(2)將適量配置好的NaOH溶液、稀硫酸、CuSO4溶液、自來水分別倒入五個燒杯中。

1.2 實驗步驟

(1)將Zn片和Cu片分別插入自來水、NaOH溶液、稀硫酸、CuSO4溶液、和橙子中。

(2)觀察其反應(yīng)現(xiàn)象，記錄實驗數(shù)據(jù)。

1.3 實驗結(jié)論

不同電解質(zhì)溶液對原電池的電流強弱影響明顯，Zn-Cu-NaOH原電池電流指針偏轉(zhuǎn)程度最大，其次是Zn-Cu-稀硫酸原電池、Zn-Cu- CuSO4原電池，Zn-Cu-水原電池和Zn-Cu-橙子原電池電流偏轉(zhuǎn)最小，這跟鋅與電解質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原程度有關(guān)，在相同的條件下，轉(zhuǎn)移的電子越多，說明電流越大，指針偏轉(zhuǎn)程度越大。

學(xué)生通過探究各種電解質(zhì)溶液對原電池電流強弱的影響，更好的理解了原電池工作的原理，鍛煉了學(xué)生的操作能力，使學(xué)生的思維能力得以提升，實驗探究的核心素養(yǎng)得以充分體現(xiàn)。

2 在教學(xué)中加強學(xué)生創(chuàng)新實驗的培養(yǎng)

化學(xué)實驗是化學(xué)教學(xué)的靈魂，學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣之所以減弱，很大一部分原因是應(yīng)試教育下的“紙筆實驗”“黑板實驗”代替“真實實驗”，用“做實驗題”“講實驗題”代替“做實驗”的現(xiàn)象[2]。引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)的知識對教材上的實驗進行改進創(chuàng)新能增加學(xué)生的動手能力，開拓思維，促進學(xué)生核心素養(yǎng)能力的發(fā)展。

2.1 創(chuàng)新實驗一

在學(xué)習(xí)《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書化學(xué)必修1》第一課制取蒸餾水的實驗時，教材采用的是蒸餾裝置，此裝置需要不停的通冷凝水，對水資源是一個浪費，且裝置較為復(fù)雜，蒸餾的時間較長，因此啟發(fā)學(xué)生以此為基礎(chǔ)，在不影響其反應(yīng)原理和結(jié)果的方面來進行改進，使制取蒸餾水的實驗更加簡單易行，能夠在更短的時間內(nèi)制取更多純凈的蒸餾水。以下為學(xué)生的創(chuàng)新改進過程：

實驗試劑：自來水，冰塊或冰水

實驗儀器：500 mL的大燒杯，100 mL的小燒杯，三腳架，泥三角，酒精燈，表面皿，石棉網(wǎng)。

實驗步驟：

(1)將三腳架放在實驗桌中央，再在三腳架上放上大燒杯，并在大燒杯下墊上石棉網(wǎng)。

(2)將泥三角放入大燒杯內(nèi)，使其大小可卡入大燒杯底，往大燒杯內(nèi)加入100ml的自來水，再把小燒杯放在泥三角正中間，防止小燒杯受浮力的作用在大燒杯內(nèi)不穩(wěn)。

(3)把表面皿蓋在大燒杯上，需保證表面皿的大小能蓋住大燒杯口并使凹槽朝上。

(4)再將準(zhǔn)備好的冰塊或冰水放在表面皿上，保證表面皿溫度保持低溫狀態(tài)。

(5)最后把酒精燈放在三腳架下方并點燃，等待自來水沸騰，觀察現(xiàn)象。

實驗結(jié)果：

剛點燃酒精燈時燒杯內(nèi)無明顯現(xiàn)象，但5 min左右大燒杯內(nèi)壁出現(xiàn)一層薄水霧，水完全沸騰后表面皿壁上開始出現(xiàn)小水珠，并逐漸向中間凸出部分匯聚成大水滴，滴入小燒杯內(nèi)，如此繼續(xù)10 min后可制得約15 mL純凈蒸餾水。

此改進裝置所用儀器簡單，實驗過程所需時間短，減少了水資源浪費，此裝置制得的蒸餾水能滿足實驗室所需，更為重要的是：學(xué)生在此過程中，動手能力和理性思維能力得到提升，激發(fā)了學(xué)習(xí)化學(xué)的持久的興趣和濃厚的求知欲。

2.2 創(chuàng)新實驗二

在學(xué)習(xí)《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書化學(xué)必修2》的16頁金屬鎂和鋁分別與稀鹽酸的反應(yīng)時，課本設(shè)計是將金屬鎂和鋁分別放在兩個試管中再與稀鹽酸進行對比反應(yīng)。但在具體操作中稍顯復(fù)雜，做實驗時需要兩邊兼顧，同時進行，才能有較好對比的效果。因此針對此缺點，激發(fā)學(xué)生開動腦筋積極思考，設(shè)計一個操作更簡單方便的對比實驗，以下是學(xué)生思考之后的改進過程：

實驗用品：鎂條、鋁條、6 mol/L的稀鹽酸、Y形試管、鐵架臺、膠頭滴管。

實驗步驟：

(1)用砂紙將鎂和鋁打磨，除掉表面的氧化物。

(2)將鎂和鋁分別放入Y形試管的兩邊，用膠頭滴管在試管口滴加適量的稀鹽酸。

(3)觀察實驗現(xiàn)象。

實驗結(jié)果：

鎂與稀鹽酸反應(yīng)劇烈，生成大量氣泡，而鋁與稀鹽酸反應(yīng)現(xiàn)象不明顯，開始只有少量氣體生成，一段時間后，才開始劇烈反應(yīng)。在與鹽酸的反應(yīng)中，金屬鎂比金屬鋁反應(yīng)現(xiàn)象劇烈且速度較快，由此證明金屬鎂的金屬性比金屬鋁的金屬性強，同周期元素從左到右金屬性減弱。

此創(chuàng)新改進利用一個Y形試管作為反應(yīng)儀器，可以做到同時反應(yīng)，這樣能更好地進行對比，同時將鹽酸濃度提高，把2 mol/L鹽酸換成6 mol/L，效果更明顯，實驗現(xiàn)象更劇烈，對比性更強。這樣通過一連串的實驗創(chuàng)新改進，突破了原有的固定思維模式，解決了教學(xué)過程中的實際問題，使學(xué)生更好的理解和掌握了所學(xué)的知識，同時也使得教師的教學(xué)能力得以提升。

3 增加課余趣味實驗

日常生活中有很多的化學(xué)現(xiàn)象，對其觀察，探究和思索，可以加深我們對化學(xué)原理的理解，開闊我們的眼界。根據(jù)《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書化學(xué)必修2》上我們知道了化學(xué)電池的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，其構(gòu)成需要兩個電極和電解質(zhì)溶液，既然如此，水果中也有電解質(zhì)溶液，那么水果電池能產(chǎn)生電流嗎？產(chǎn)生的電流強度又跟什么因素有關(guān)呢？

實驗藥品：電流計表、銅片、鋅片、水果(蘋果、西紅柿、檸檬)，導(dǎo)線

實驗結(jié)果如下：

(1)表1中數(shù)據(jù)可知當(dāng)電極插入深度相同時，水果酸性越強電流越大。

(2)相同的水果，電極插入越深電流越大。

(3)水果中亦存在電解質(zhì)溶液。

表1 3種水果電極插入不同深度的電流情況

通過課余興趣實驗，使學(xué)生感受到化學(xué)貼近生活，生活處處是化學(xué)，從而認(rèn)識到化學(xué)的重要作用，努力學(xué)好化學(xué)，用所學(xué)到的知識更好的服務(wù)社會。

4 適當(dāng)運用化學(xué)數(shù)字化實驗

化學(xué)數(shù)字化實驗因時代的需要進入高中課堂，數(shù)字化實驗是利用傳感器來完成實驗，在傳統(tǒng)化學(xué)實驗中一些只能定性而無法定量實驗以及一些微小或瞬間數(shù)據(jù)的測量上具有很大的優(yōu)勢。數(shù)字化實驗儀器主要由計算機，數(shù)據(jù)采集器，傳感器和一些傳統(tǒng)實驗儀器[4]組成，運用實時測量、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和智能控制等[5]先進技術(shù)，非常適合高中化學(xué)教學(xué)。化學(xué)實驗經(jīng)常會伴隨著有毒氣體的釋放及爆炸等危險[6]，如CO的實驗，在教學(xué)設(shè)備不是很完善，缺通風(fēng)櫥等安全設(shè)備的一些中學(xué)，數(shù)字化實驗?zāi)芙档臀ｋU，減少有毒氣體對環(huán)境的污染。一些化學(xué)實驗如鹽類水解采用傳統(tǒng)化學(xué)實驗可能現(xiàn)象不是很明顯，而采用數(shù)字化實驗極小的差別也會被記錄下來，另外數(shù)字化實驗學(xué)生可以不去實驗室，在課堂上就能完成對實驗的探究，大大的提高了教學(xué)效果。

5 結(jié) 語

在教學(xué)過程中，要注重培養(yǎng)學(xué)生的實驗探究與創(chuàng)新意識，通過實驗提升學(xué)生的化學(xué)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，促進學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展，培養(yǎng)社會需要的全面發(fā)展的高素質(zhì)人才，同時在教學(xué)過程中不斷充實與完善自我。