指向核心素養(yǎng)的高中化學活動課堂設(shè)計與實踐

張細妹

摘 要：高中化學教材中各章各節(jié)基本都編設(shè)若干個實驗，并提倡學生利用演示實驗、操作實驗、定性或定量實驗等活動形式進行探索研究。教師創(chuàng)新設(shè)計化學活動課堂教學實踐，開展豐富的化學探究活動，能充分發(fā)揮活動育人的積極作用，激勵學生探索研究化學科學的熱情，提升觀察思考和動手實踐能力，促進化學核心素養(yǎng)的有效培育。本文基于化學學科核心素養(yǎng)的研究視角，通過選取魯科版高中化學選擇性必修一《化學反應(yīng)原理》第2章第3節(jié)《化學反應(yīng)的速率》為例，針對如何在化學活動課堂中促進學生的科學探究與創(chuàng)新意識、科學態(tài)度與社會責任等方面素養(yǎng)的培養(yǎng)，開展探討分析。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；高中化學；化學反應(yīng)的速率；活動課堂；設(shè)計與實踐

化學學科具有鮮明的活動性、實踐性特點，它與現(xiàn)實中的生產(chǎn)生活有著密切的聯(lián)系。但在日?；瘜W課堂教學中，有些教師往往習慣于將化學學科當作靜態(tài)的知識來傳授，忽略了化學學科的實踐性特征，甚至課堂中運用的教學方式陳舊滯后，對學生又過于強調(diào)要牢固識記化學符號、公式、原理等基礎(chǔ)理論和知識點。因此，在高中化學教學中，順應(yīng)新時代素養(yǎng)教育需求、創(chuàng)新設(shè)計和實施活動課堂實踐尤為重要。

一、化學活動課堂教學的內(nèi)涵界定

活動課堂教學也稱為活動型課堂教學，是一種圍繞共同的學習目的而組建起來、致力于完成一定學習任務(wù)的交互性教學方法。活動課堂教學一般是由教師根據(jù)學科教學要求，結(jié)合學生的身心特點、認知發(fā)展規(guī)律以及探究知識的需要，為學生有目的地設(shè)置恰當?shù)幕顒忧榫澈徒虒W過程，指引學生參與課堂閱讀、合作討論、互動游戲、動手操作等多樣活動，促使他們通過活動充分開啟各種知覺，獲取科學知識。在高中化學教學中，倡導(dǎo)運用活動型課堂教學模式，具有積極的應(yīng)用優(yōu)勢，能契合學生的綜合能力和素養(yǎng)的培養(yǎng)需求，有利于鼓勵他們主動學習，參加創(chuàng)新實踐，盡情享受探索化學的樂趣，從而實現(xiàn)良好的化學教育成效[1]。

二、指向核心素養(yǎng)的高中化學活動課堂設(shè)計與實踐

教師通過創(chuàng)設(shè)《化學反應(yīng)的速率》一課教學，探索活動課堂教學在高中化學學科中的具體實踐，引領(lǐng)學生深入探索化學科學知識，獲得科學研究能力和素養(yǎng)的發(fā)展。

（一）活動課堂教學思路設(shè)計

1.錨定課標要求

高中化學新課標在“內(nèi)容要求”中強調(diào)，要“知道化學反應(yīng)速率的表示方法，了解測定化學反應(yīng)速率的簡單方法。通過實驗探究，了解溫度、濃度、壓強和催化劑對化學反應(yīng)速率的影響。知道化學反應(yīng)是有歷程的。認識基元反應(yīng)活化能對化學反應(yīng)速率的影響”[2]。同時，新課標還強調(diào)了化學反應(yīng)速率影響因素的探究實驗是高中生必做的實驗，并提出了應(yīng)達到的學業(yè)要求。這就為探索化學活動教學指明了實施方向和實踐要求。

2.把握教材內(nèi)容

化學反應(yīng)速率是本章教學的重點，是探究學習化學平衡的基礎(chǔ)。魯科版教材在第三章前兩節(jié)中，重點探討了化學能向熱能、電能等其他形式的能的轉(zhuǎn)化。第三節(jié)則從化學反應(yīng)速率的視角進行研究化學反應(yīng)，探析外界條件對化學反應(yīng)速率的影響。人們可以通過改變外界條件來控制化學反應(yīng)的速率，如食物的腐?。▽θ祟惿鐣泻Φ姆磻?yīng)）要控制。

3.分析學生學情

其一，學生經(jīng)過初中化學和高中化學必修一的學習，已經(jīng)能從物質(zhì)轉(zhuǎn)化角度認識和分析化學反應(yīng)。學生根據(jù)自身的學習和生活經(jīng)驗，能認識到化學反應(yīng)有快慢之分，已初步形成了設(shè)計簡單化學實驗方案的能力。其二，不少學生無法從物理學中的物體運動速率類比遷移到化學反應(yīng)速率，只能在定性層面上認識化學反應(yīng)速率；當面對多變量的問題時，學生能調(diào)動某一變量，卻無法合理調(diào)控其他變量，變量控制的意識不足。其三，學生的科學探究意識明顯不足，動手操作能力還有待于加強。

4.設(shè)置活動目標

（1）從熟悉的化學現(xiàn)象、實驗和已學的物體運動速度概念入手，引出化學反應(yīng)速率的概念；通過合作實驗活動，探究化學反應(yīng)速率的表示方法。（2）提高學生對化學反應(yīng)速率概念的理解，提升化學計算能力。（3）討論、比較定性或定量化學反應(yīng)速率快慢的方法，合作設(shè)計方案來具體測定某個化學反應(yīng)速率，推介采用數(shù)字化實驗測定化學反應(yīng)速率的方法。（4）通過活動探究，使學生學會深入觀察生活、生產(chǎn)和社會中有關(guān)化學反應(yīng)速率的問題。

（二）活動課堂實施進程設(shè)計

1.搭建活動框架，明確活動重難點

進入課堂，教師先與學生一起搭建活動課堂教學框架，為化學課具體探究活動實踐提供良好的知識體系和結(jié)構(gòu)支撐，并利用多媒體展示“化學反應(yīng)的速率”“四步”探究活動框架。

環(huán)節(jié)一，引入生活實例：（1）對化學反應(yīng)速率的定性認識；（2）引導(dǎo)得出化學反應(yīng)是有快慢的。

環(huán)節(jié)二，閱讀課本內(nèi)容：（1）了解化學反應(yīng)速率的概念；（2）化學反應(yīng)速率的定量表示；

（3）學生小組合作討論。

環(huán)節(jié)三，提出探究問題：（1）運用定性觀察法，學生小組討論總結(jié)；（2）分析影響因素，學生小組實驗驗證。

環(huán)節(jié)四，活動拓展與總結(jié)：（1）了解實驗探究的方法：控制變量法；（2）控制反應(yīng)條件，提高對人類有利反應(yīng)的速率，降低對人類不利反應(yīng)的速率。

通過師生合作創(chuàng)建清晰的“四步”探究活動環(huán)節(jié)，厘清活動思路，使得學生明確了《化學反應(yīng)的速率》一課活動教學的重點在于掌握化學反應(yīng)速率的概念，了解影響化學反應(yīng)速率的因素；難點在于設(shè)計實驗活動，利用控制變量法探究化學反應(yīng)速率的影響因素。

2.引入生活實例，激發(fā)參與活動興趣

高一學生具有一定的理性思維能力，在生活中易于接受新穎知識，因此，借助引入鮮活的生活實例，便于增進學生的理解。進入本節(jié)課第一活動環(huán)節(jié)，教師先利用多媒體展示“蛋糕和面包的保質(zhì)期”圖例情境，并提問：“同學們經(jīng)常吃蛋糕和面包，有沒有發(fā)現(xiàn)這樣一個問題，蛋糕上標有保質(zhì)期（冬3天，夏1天），面包上也標有保質(zhì)期（冬10天，夏4天），你們知道原因嗎？為什么冬天和夏天的保質(zhì)期不一樣？能否舉例說明？”學生們經(jīng)過思考、討論，認為有保質(zhì)期是由于蛋糕和面包會發(fā)生化學反應(yīng)而腐??；化學反應(yīng)夏天快、冬天慢，可見化學反應(yīng)是有快慢的。有些小組學生還踴躍發(fā)言，列舉出現(xiàn)實生活中化學反應(yīng)有快有慢的生動例子，促使學生初步對化學反應(yīng)速率形成定性認識。

3.閱讀課本內(nèi)容，合作討論交流

導(dǎo)入新課后，教師鼓勵學生小組認真閱讀課本，并在組內(nèi)討論、了解化學反應(yīng)速率的概念。接著，教師指引各組學生進行合作討論，交流有關(guān)化學反應(yīng)速率的定量表示方法，并分析出物質(zhì)量的變化情況。小組通過合作討論后提出，一般用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少和生成物濃度的增加量來表示，并板書定量計算公式V=Δc/Δt（單位：mol/（LS）或mol/（Lmin））。通過加強學生之間的合作交流，使他們掌握了化學反應(yīng)速率的表示方法，培育了科學探究和創(chuàng)新意識素養(yǎng)。

4.互助合作探究，創(chuàng)設(shè)實驗驗證

本環(huán)節(jié)是活動課堂探究的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。教師通過創(chuàng)設(shè)“直觀判斷反應(yīng)快慢的方法”“影響化學反應(yīng)速率的因素有哪些”兩個探究活動，鼓勵各組學生通過互助合作討論、實驗探究、建立模型等活動，并設(shè)計了“溫度對化學反應(yīng)速率的影響”“反應(yīng)物濃度對化學反應(yīng)速率的影響”“固體表面積以及催化劑對化學反應(yīng)速率的影響”三個循序推進的實驗驗證活動，引導(dǎo)學生深入實驗探究和檢驗影響化學反應(yīng)速率的各種因素，有效提高了實驗探索、動手操作和總結(jié)評價等方面的能力，促進學生形成良好的科學探究與創(chuàng)新意識[3]。

探究活動一：直觀判斷反應(yīng)快慢的方法。

學生小組通過合作討論活動，增進了認知，他們結(jié)合已學的金屬與酸的反應(yīng)得到啟發(fā)，可以根據(jù)產(chǎn)生氣泡的多少來判斷化學反應(yīng)的快慢，可以根據(jù)燃燒反應(yīng)發(fā)光的現(xiàn)象來判斷，可以根據(jù)單位時間內(nèi)產(chǎn)生沉淀的多少來判斷，還可以根據(jù)顏色來判斷。接著，各小組再次進行討論，歸納出判斷化學反應(yīng)快慢時要注重運用定性觀察方法，觀察冒氣泡快慢、顏色變化、固體量減少、渾濁程度、溫度變化等情況。

探究活動二：影響化學反應(yīng)速率的因素有

哪些？

各組學生繼續(xù)加強合作討論，結(jié)合自身的生活經(jīng)驗和認知，提出觀點。第一小組學生以“面包在夏天與冬天的保質(zhì)期不同”為例，認為化學反應(yīng)速率與溫度有關(guān)。第二小組學生利用初三年級所學的二氧化錳催化制氧氣，提出化學反應(yīng)速率與催化劑有關(guān)。第三小組學生聯(lián)系初中的反應(yīng)物知識，提出化學反應(yīng)速率與反應(yīng)物的濃度有關(guān)。第四小組學生根據(jù)生活觀察，煤燃燒時要粉碎才能燃燒更快，提出化學反應(yīng)速率與固體的表面積有關(guān)。教師在旁順勢將學生討論分析出的“影響化學反應(yīng)速率的因素”板書出來，再適時引導(dǎo)學生進行深入總結(jié)、歸類，這些影響因素有內(nèi)外之分，內(nèi)因在于物質(zhì)本身的性質(zhì)決定的，是不可改變的，而溫度、反應(yīng)物濃度、固體表面積、催化劑等因素則屬于外因，是可以調(diào)控的。

實驗活動：驗證“探究活動二：影響化學反應(yīng)速率的因素”。

驗證實驗一：溫度對化學反應(yīng)速率的影響。

驗證實驗活動主要由教師進行演示，強調(diào)實驗操作方法，初步構(gòu)建起驗證速率影響因素的模型，并引導(dǎo)學生細心觀察實驗現(xiàn)象，提出開展實驗應(yīng)注意的問題；接著，結(jié)合課本第48頁實驗2-5，提出思考問題：三種不同溫度的條件下，哪個化學反應(yīng)速率快？各小組學生踴躍參與討論，結(jié)合實驗觀察，提出觀點，認為在熱水中化學反應(yīng)速率最快，然后是常溫，冷水最慢，這是根據(jù)氣泡產(chǎn)生的多少來判斷的。

教師于是啟發(fā)，能否將該實驗進行改進，判斷起來更直觀？各小組學生再進行討論分析，有的小組合作提出利用2～3ml、5%的雙氧水和1～2滴1mol/L的FeCl3溶液進行改進。他們的這種改進方法得到了教師的充分肯定和評價。之后學生總結(jié)得出結(jié)論：溫度越高化學反應(yīng)速率越快，溫度越低化學反應(yīng)速率越慢。教師順勢強調(diào)提出，該實驗是在其他條件相同時進行的，要注重運用控制變量法的實驗方法，并提醒學生要在總結(jié)結(jié)論之前加上“其他條件相同時”。在此，學生利用控制變量法研究化學反應(yīng)，認識了化學變化是有條件的，以及控制反應(yīng)條件在生產(chǎn)和科學研究中的作用，促進了證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)的培養(yǎng)。

驗證實驗二：反應(yīng)物濃度對化學反應(yīng)速率的影響。

教師先鼓勵各小組學生進行合作，自主設(shè)計實驗“0.25mol/L鹽酸和0.50mol/L鹽酸分別與CaCO3粉末的反應(yīng)”，完成操作，體會控制變量法的實驗方法。各小組完成實驗后開展討論。第一小組提出，0.25mol/L的鹽酸化學反應(yīng)速率快；第二小組提出，0.50mol/L的鹽酸化學反應(yīng)速率快。此時，實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象不同（實驗失?。谑墙處熤笇?dǎo)學生分析其中的原因，重新設(shè)計、操作實驗。學生經(jīng)過合作分析，查找到實驗失敗的原因，實驗中必須確保溫度，CaCO3粉末的質(zhì)量、鹽酸的體積量等其他變量完全相同。然后，學生小組重新設(shè)計了實驗“5mL、0.25mol/L鹽酸，5mL、0.50mol/L鹽酸，1.0gCaCO3粉末”，并完成實驗，得到了相同的結(jié)果，最終學生總結(jié)得出結(jié)論：其他條件相同時，增大濃度反應(yīng)速率增大，減小濃度反應(yīng)速率減小。

至此，學生通過這一驗證實驗環(huán)節(jié)，分析失敗原因，再合作，再設(shè)計，再實驗，成功得出了結(jié)論，這不僅使學生對控制變量法的實驗方法認識更加深刻到位，培養(yǎng)了學生的科學探究與創(chuàng)新意識素養(yǎng)，而且讓學生理解了科學實驗是一個需要反復(fù)研究的過程，要有堅持不懈的奉獻精神才會獲得正確的科學理論來服務(wù)社會，從而落實培育了科學態(tài)度與社會責任素養(yǎng)。

驗證實驗三：固體表面積以及催化劑對化學反應(yīng)速率的影響。

學生小組開展合作設(shè)計實驗“1.0g石灰石顆粒、1.0gCaCO3粉末、5mL、0.50mol/L鹽酸”，完成探究活動，并得出相關(guān)結(jié)論：其他條件相同時，增大固體表面積，反應(yīng)速率增大；減小固體表面積，反應(yīng)速率減小。進入驗證實驗三時，學生的操作更加規(guī)范了，更加自信地進行試驗，其他同學也完整地分享到實驗現(xiàn)象和結(jié)論，呈現(xiàn)了良好的課堂效果。

5.拓展實驗探究，總結(jié)活動成果

最后的活動拓展與總結(jié)環(huán)節(jié)至關(guān)重要。教師必須通過拓展本節(jié)課實驗探究，引領(lǐng)學生進一步熟練掌握控制變量法的實驗探究方法，領(lǐng)悟?qū)嶒炋骄炕瘜W反應(yīng)速率的影響和作用。例如，進入結(jié)課時，教師又適時插入開課時預(yù)設(shè)的探究問題：蛋糕和面包如果沒有吃完，該怎么保存？學生紛紛將保存的方法娓娓道來，還能利用本節(jié)課學到的調(diào)控化學反應(yīng)速率的知識進行解釋，比如通過放置于冰箱、降低溫度就可以減小食物腐敗的速度（減小化學反應(yīng)速率）；利用內(nèi)裝還原劑的小袋，可以減少食物包裝內(nèi)氧氣的濃度，從而減小化學反應(yīng)速率。學生爭相發(fā)言，課堂中洋溢著一陣陣活潑靈動的探索學習激情。在這樣的化學活動課堂，學生理解了應(yīng)積極探求科學知識，提高對人類有利反應(yīng)的速率，降低對人類不利反應(yīng)的速率，來更好地服務(wù)社會和生活，增強了他們初步應(yīng)用化學知識解決生活問題的意識，提升了科學態(tài)度和社會責任素養(yǎng)。

同時，教師還要及時全面總結(jié)化學活動課堂的實效，梳理、鞏固好活動成果。本節(jié)課，教師帶領(lǐng)學生一起設(shè)計、開展的“引入生活實例→合作討論交流→創(chuàng)設(shè)實驗驗證→獲得實驗結(jié)論”活動課堂模型，有效鍛煉了學生的實驗探究和操作能力，增強了學生的證據(jù)推理和建立模型意識，實現(xiàn)了素養(yǎng)培養(yǎng)。

結(jié)束語

化學科學知識的產(chǎn)生和發(fā)展必須經(jīng)歷提出問題、做出假設(shè)、利用證據(jù)或?qū)嶒炦M行驗證、探索得出結(jié)論等研究學習過程。教師應(yīng)堅持創(chuàng)新運用活動課教學思想，激勵學生主動參與化學活動課堂，引領(lǐng)他們親歷有序的探索研究過程，習得豐富的化學科學知識，養(yǎng)成積極的科學態(tài)度和嚴謹?shù)睦硇运季S，逐步提升化學學科核心素養(yǎng)。

參考文獻

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[3]錢忠鋒.核心素養(yǎng)視角下高中化學教學活動的指導(dǎo)策略[J].讀寫算，2021（29）：116-117.