基于核心素養(yǎng)的高中化學(xué)教學(xué)中創(chuàng)新教育探討

周苗苗

(江蘇省連云港市南師大灌云附屬中學(xué),江蘇 連云港 222200)

當(dāng)前,根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)要求,發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)成了課程教學(xué)的重要目標(biāo),而根據(jù)化學(xué)學(xué)科特點(diǎn),學(xué)生的核心素養(yǎng)發(fā)展主要體現(xiàn)在“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”維度.新的教學(xué)要求需要對(duì)教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行創(chuàng)新,同時(shí)學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的發(fā)展也需要良好的教學(xué)環(huán)境.因此,高中化學(xué)教師應(yīng)深入研究課程標(biāo)準(zhǔn),并基于核心素養(yǎng)的要求積極探索創(chuàng)新教育的實(shí)踐策略.

1 整合教學(xué)內(nèi)容,激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)

在核心素養(yǎng)下,高中化學(xué)教學(xué)中創(chuàng)新教育的實(shí)現(xiàn)需要豐富多元的教學(xué)內(nèi)容作為依托.部分學(xué)生對(duì)教材中單一化的內(nèi)容缺乏興趣,無(wú)法調(diào)動(dòng)他們的好奇心和求知欲.針對(duì)此,教師可以適當(dāng)調(diào)整課程內(nèi)容,并利用信息技術(shù)手段對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化,調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)[1].

例如,在“人類(lèi)對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)”這一單元的教學(xué)指導(dǎo)中,為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),教師通過(guò)教學(xué)研究打破了教材知識(shí)呈現(xiàn)的順序,利用信息技術(shù)整合多種教學(xué)資源,形成新穎且有邏輯的教學(xué)內(nèi)容,并引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)項(xiàng)目式學(xué)習(xí).在探究原子結(jié)構(gòu)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中,教師為學(xué)生創(chuàng)新安排了如下學(xué)習(xí)內(nèi)容:(1)對(duì)原子結(jié)構(gòu)的探究.這部分內(nèi)容包含湯姆孫的陰極射線實(shí)驗(yàn)視頻,視頻展現(xiàn):1891年,赫茲發(fā)現(xiàn)陰極射線可以穿過(guò)金屬箔,提出陰極射線不是粒子,而是“今天所說(shuō)的電磁波”;1859年,普呂克爾發(fā)現(xiàn)陰極射線在電場(chǎng)發(fā)生偏轉(zhuǎn),將風(fēng)車(chē)放在陰極射線旁,風(fēng)車(chē)會(huì)旋轉(zhuǎn);1899年,湯姆孫測(cè)定各種物質(zhì)產(chǎn)生的陰極射線,證明了陰極射線是帶負(fù)電的粒子,并測(cè)定一個(gè)粒子的質(zhì)量是一個(gè)氫原子質(zhì)量的1/1 836,隨即命名為電子,而且是原子結(jié)構(gòu)的一部分.學(xué)生基于化學(xué)史料進(jìn)行原子結(jié)構(gòu)探究,發(fā)展了證據(jù)推理素養(yǎng),理解了觀點(diǎn)、推理和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系.同時(shí)在根據(jù)史實(shí)資料與視頻內(nèi)容畫(huà)出自己推理想象中的原子結(jié)構(gòu)模型,發(fā)展模型建構(gòu)和模型認(rèn)知素養(yǎng)[2].(2)發(fā)展學(xué)生模型認(rèn)知素養(yǎng).這部分內(nèi)容包含α散射實(shí)驗(yàn)視頻,視頻介紹:1909年,盧瑟福和助手做了α粒子轟擊金箔散射實(shí)驗(yàn),現(xiàn)象是:①大多數(shù)α粒子穿過(guò);②少數(shù)α粒子大角度偏轉(zhuǎn);③極少數(shù)(八千分之一)α粒子被反彈;1914年,盧瑟福用陰極射線轟擊氫,發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子;1919年,盧瑟福用粒子轟擊氮核,猜想原子核內(nèi)存在不帶電的中子;1935年查德威克根據(jù)對(duì)原子核轟擊實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)從原子核里發(fā)出的γ射線可以把質(zhì)子從原子中撞出來(lái),確認(rèn)γ射線中的微粒是中子,中子不帶電,質(zhì)量與質(zhì)子相近.學(xué)生基于史料情境的證據(jù)推理與原子結(jié)構(gòu)模型迭代,發(fā)展了“模型建構(gòu)、模型應(yīng)用、模型發(fā)展”的模型認(rèn)知素養(yǎng).同時(shí),學(xué)生根據(jù)史實(shí)資料與視頻內(nèi)容再次畫(huà)出推理想象中的原子結(jié)構(gòu)模型,并以此模型來(lái)解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果與資料事實(shí),進(jìn)一步發(fā)展模型建構(gòu)和模型認(rèn)知素養(yǎng).(3)認(rèn)識(shí)質(zhì)量數(shù)、核素和原子結(jié)構(gòu)示意圖的意義.這部分內(nèi)容包含圖文介紹:1914年里查茲(美國(guó))用化學(xué)實(shí)驗(yàn)證明了存在不同相對(duì)原子質(zhì)量和放射性,但其他物理、化學(xué)性質(zhì)完全一樣的化學(xué)元素變種,這些變種具有相同的質(zhì)子數(shù).學(xué)生通過(guò)原子結(jié)構(gòu)模型的演進(jìn)和相關(guān)性質(zhì)的歸納與演繹,認(rèn)識(shí)了質(zhì)量數(shù)、核素和原子結(jié)構(gòu)示意圖的意義,發(fā)展了歸納與演繹素養(yǎng).(4)從微瀚海到宏宇宙的升華.這部分內(nèi)容包含介紹“宏觀元素與微觀粒子”的短視頻,學(xué)生通過(guò)視頻了解宏觀世界與微觀世界的關(guān)系,感受化學(xué)家在探索宏觀與微觀世界過(guò)程中所付出的努力,進(jìn)而在人文的熏陶中提升科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任.

2 構(gòu)建問(wèn)題情境,啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思考

只有善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題,才能創(chuàng)新性地解決問(wèn)題[3].針對(duì)此,在高中化學(xué)創(chuàng)新教育中,教師應(yīng)結(jié)合學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展要求構(gòu)建問(wèn)題情境,利用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)學(xué)生創(chuàng)新思考、實(shí)踐探索,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展.

例如,在《金屬鈉及鈉的化合物》這一單元的教學(xué)指導(dǎo)中,教師根據(jù)“鈉的燃燒實(shí)驗(yàn)”構(gòu)建問(wèn)題情境,并引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手操作,激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思考,改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案.在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)中,教師首先提出問(wèn)題:鈉的燃燃生成了淡黃色的固體過(guò)氧化鈉,但在實(shí)際燃燒過(guò)程中常常伴隨著黑色物質(zhì)的生成.不少學(xué)者認(rèn)為產(chǎn)生大量黑色的原因是鈉在燃燒時(shí)與CO2反應(yīng)生成了黑色的碳;除此之外,還有一些學(xué)者認(rèn)為鈉中存在雜質(zhì)鐵元素,導(dǎo)致產(chǎn)物中含有黑色物質(zhì).你認(rèn)為這些鈉在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的黑色物質(zhì)是什么?在問(wèn)題的驅(qū)動(dòng)下,學(xué)生進(jìn)行猜想,并分組實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)鈉燃燒后的黑色物質(zhì).根據(jù)教材的指導(dǎo),各組學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中向?qū)嶒?yàn)后含有黑色物質(zhì)的儀器中先加入稀鹽酸,然后向反應(yīng)后的溶液中加入KSCN,最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論:加入稀鹽酸,黑色物質(zhì)部分溶解,加入KSCN溶液后,溶液變紅,可判斷鈉燃燒產(chǎn)生的黑色物質(zhì)中含有鐵的氧化物.根據(jù)這一實(shí)驗(yàn)過(guò)程,教師提出了問(wèn)題:你確定燃燒的物質(zhì)全都是鈉嗎?如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn),才能有效減少黑色物質(zhì)的產(chǎn)生?學(xué)生通過(guò)小組討論、集思廣益后,圍繞“鈉的燃燒實(shí)驗(yàn)條件”進(jìn)行探究,并創(chuàng)新設(shè)計(jì)了可操作的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案.其中方案一:先用吸水性更好的紙巾吸干鈉塊表面的煤油,然后取稍大的鈉塊,用紙巾吸干鈉表面煤油后用小刀切除鈉塊的四周,以更好地除去表面的煤油后再按照新人教版進(jìn)行燃燒實(shí)驗(yàn).多次實(shí)驗(yàn)后可知:切除鈉四周后再進(jìn)行鈉的燃燒實(shí)驗(yàn),可有效地減少黑色物質(zhì)的生成,同時(shí)能更明顯地觀察到淡黃色的物質(zhì)的生成.方案二:先用吸水性更好的紙巾吸干鈉塊表面的煤油,然后取稍大的鈉塊,用酒精洗滌鈉的表面,以除去鈉表面的煤油,接下來(lái),用濾紙吸收表面的酒精,最后按照規(guī)范的步驟進(jìn)行燃燒實(shí)驗(yàn).多次實(shí)驗(yàn)后可知:先用酒精洗去鈉塊表面的燃油,再進(jìn)行鈉的燃燒實(shí)驗(yàn),也能有效地減少黑色物質(zhì)的生成,更加明顯地觀察到淡黃色的物質(zhì)生成.教師對(duì)學(xué)生給出的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案給予了充分的肯定,認(rèn)可了學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的成果,然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)探究進(jìn)行總結(jié):鈉在燃燒過(guò)程中常產(chǎn)生大量黑色的原因是鈉與CO2反應(yīng)生成了黑色的碳,如果減少CO2的產(chǎn)生,可有效減少鈉燃燒產(chǎn)物中黑色物質(zhì)的生成.此外,為了進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度,教師還對(duì)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)提出了建議:演示鈉實(shí)驗(yàn)時(shí),盡可能除去鈉表面的煤油;注意控制火焰溫度,防止溫度過(guò)高.最后要求學(xué)生根據(jù)建議進(jìn)行反思,進(jìn)一步優(yōu)化自己的實(shí)驗(yàn)方案.

3 開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神

化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,而組織學(xué)生展開(kāi)化學(xué)實(shí)驗(yàn)也是發(fā)展其學(xué)科核心素養(yǎng)的重要途徑.化學(xué)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?而參與實(shí)驗(yàn)的過(guò)程也是發(fā)展創(chuàng)新精神的過(guò)程.基于此,在高中化學(xué)創(chuàng)新教育中,教師應(yīng)立足學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展組織開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng),引導(dǎo)學(xué)生在設(shè)計(jì)、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展.

例如,在學(xué)習(xí)“鈉的化合物”相關(guān)內(nèi)容時(shí),教師結(jié)合教材內(nèi)容為學(xué)生展示了“侯氏制堿法”的視頻資料,進(jìn)而創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué),組織學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)侯氏制堿法的工作原理制備N(xiāo)aHCO3.在實(shí)驗(yàn)探究中,教師充分參與到學(xué)生之中,引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性地改造制堿流程,形成更加科學(xué)合理的方案.如教師可以啟發(fā)實(shí)驗(yàn)小組將化工流程中向飽和食鹽水中先通入足量氨改為直接配制氯化鈉的飽和氨水溶液,以提高操作效果;指導(dǎo)學(xué)生將傳統(tǒng)使用的分液漏斗改進(jìn)為恒壓滴液漏斗,以保證制備CO2過(guò)程中稀鹽酸能夠順利流下;向?qū)W生講解控制反應(yīng)速率的方法,提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力;提示學(xué)生靈活運(yùn)用T形玻璃導(dǎo)管來(lái)控制實(shí)驗(yàn)過(guò)程中氣體的流向,提高NaHCO3的產(chǎn)率,等等.在教師的指導(dǎo)下以及學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐下,“侯氏制堿法”的工作原理被搬進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室,學(xué)生完整地體驗(yàn)了氣體的制備、氣體的凈化、氣體性質(zhì)的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程,實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新探索,也有效發(fā)展了學(xué)科的核心素養(yǎng).

4 組織拓展活動(dòng),促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐

拓展活動(dòng)是落實(shí)創(chuàng)新教育的重要途徑.根據(jù)新課標(biāo)的要求,高中化學(xué)教師在教學(xué)指導(dǎo)中應(yīng)積極組織拓展活動(dòng),打破學(xué)科之間的界限,為學(xué)生提供創(chuàng)新實(shí)踐的機(jī)會(huì),鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力,并實(shí)現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)的綜合發(fā)展.