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教学探索 | 石家庄二中任莉娜:《实验教学中学生化学核心素养的培养》
发布时间:2021-09-26 08:46:18 点击次数:3184

任莉娜

● 化学高级教师,国家二级心理咨询师,国家生涯规划师,省先进德育工作者、优秀班级辅导员、科技创新优秀辅导员,市骨干教师、学科名师、师德先进个人。

● 26年一线教学经验,14年班主任工作经验。

高中化学学科核心素养是高中学生发展核心素养的重要组成部分,是学生综合素质的具体体现,反映了社会主义核心价值观下化学学科育人的基本要求,全面展现了化学课程学习对学生未来发展的重要价值。化学是一门以实验为基础的学科,充分挖掘实验教学资源,改进实验教学方法是培养学生学科核心素养的有效途径。

一、巧设对比试验,培养学生宏观辨识与微观探析能力。

化学学习是通过观察和辨识一定条件下物质形态和变化的宏观现象以达到从微观层面理解其组成、结构和性质的联系,形成物质结构决定性质,性质反映结构的观念的过程。因此,在教学中巧设对比实验通过对宏观现象的分析来探析其结构的相似性和差异,以提升学生宏观辨识与微观探析能力。例如探究乙醇的分子结构,可以设计对比实验:取少量的钠分别投入水、煤油、乙醇中,若实验中生成气体则需要检验其成分。通过现象对比学生可分析出:乙醇的结构中有能被钠置换的氢原子;乙醇含有不同与煤油中的C-H键的化学键,且与钠反应时能断裂。然后再通过测定生成氢气的量来进一步确定分子中“特殊H”的数目,进而确定乙醇的结构。经过这样微观探析的过程进而使思维进阶:如果有机物中含有羟基,则可推测其能与钠发生置换反应产生氢气。因此物质具有的性质可以通过实验中的宏观现象来体现,对现象的辨识可以揭示其中的微观结构,进而深刻理解结构与性质的关系。所以有效利用实验现象的对比分析可以提高学生的宏观辨识与微观探析能力。

二、深入剖析实验现象,培养学生变化观念与平衡思想。

“变化观念与平衡思想”素养强调学生的“变化观”和“平衡观”,是研究化学变化和掌握反应原理的关键能力和重要品质。探究、分析实验的过程正是学生体验变化、树立观念的过程。例如在讲沉淀溶解平衡时,对实验现象深入剖析,借助沉淀溶解、转化及新平衡的建立过程帮助学生建立变化的观念和平衡的思想。首先让学生根据已学有关平衡知识,分析使Mg(OH)2沉淀溶解的条件,借助实验探究影响沉淀溶解平衡的因素。学生会想到加热,加水,加酸等方法,也有同学提出可以加入显酸性的盐溶液,如:FeCl3、NH4Cl溶液。于是学生根据自己设计的方案进行实验,并将实验现象进行整理并加以解释。第一组:加水和加热,沉淀溶解现象不明显。引导学生从溶解度进行分析,促进学生的理性思维发展。第二组:加入NH4Cl溶液后Mg(OH)2溶解,学生产生质疑:溶解是因为溶液的酸性使OH-浓度减少,还是NH4+直接结合OH-形成弱电解质使OH-浓度减少,导致的平衡正向移动呢?教师适时提问:“如何设计实验进一步验证反应原理呢?”把课堂讨论推向高潮。为突破这个难点,可以引导学生从需要引入的离子和排除干扰因素两个角度考虑。学生利用盐类水解知识选择了中性的CH3COONH4溶液,若加入CH3COONH4能使Mg(OH)2溶解,说明是由于NH4+与OH-的作用导致平衡移动。第三组:学生加入FeCl3溶液后,对白色沉淀转化为Fe(OH)3红褐色沉淀感觉新奇,讨论的热情非常高,感受到“沉淀的转化实际就是沉淀溶解平衡的移动”。于是再追问:什么样的沉淀之间转化比较容易?学生通过比较溶度积常数可以得出正确结论。经过一系列实验现象的分析探究过程中,学生体会到物质的变化和转换关系,建立平衡思想以及外界条件对平衡的影响,学会辩证地、动态地看待事物。

三、引导分步实验,培养学生的证据推理与模型认知能力。

实验是理论验证的有效途径,由现象上升到理论需要严密的逻辑推理过程。教学中设计有思维梯度的分步实验,使学生通过逐步完成实验操作,细致观察现象并分析原因,可达到逐步深入探究科学本质的目的。如在原电池原理的教学中引导学生依次完成以下几个实验步骤:

1、在培养皿中加入硫酸溶液,向其中加入两粒较纯的锌粒,并向其中的一粒上滴加硫酸铜溶液,观察现象。

2、将锌片和铜片分别插入硫酸溶液,用电流表连接观察断开和闭合回路时的现象;3、在U形管两管中分别放入锌片和铜片并用导线联接,向其中注满硫酸溶液,收集生成的气体并检验成分。学生在完成实验中通过第一个实验可以观察到:附着有铜的锌粒与硫酸的反应速度快;第二个实验可以知道其原因是由于铜与锌之间有电流产生;第三个实验证明在铜片上产生了氢气。学生将三个实验综合起来,通过对实验证据的推理分析,理解装置由化学能转化为电能的过程,归纳出在极板上的反应,从而深刻理解原电池的反应原理,建立原电池反应过程的构造模型。

四、设计开放实验,提高学生的实验探究能力与创新意识。

设计实验是基于解决某一问题,借助已有知识和实验技能进行探究和分析的一个过程。在设计过程中可使学生提出更加有价值的问题,迸发出创新思维的火花,从而有效地、全面地培养学生的探究能力与创新意识。如对原电池形成条件的探究,在学生已经掌握了原电池反应原理的基础上,鼓励分组讨论、设计、组装原电池。学生开阔思路设计组装成不同的实验装置,如电极接触式、导线连接式,水果电池,酸性、碱性、中性溶液做电解质等等。从所得到的不同现象中探究成功与否的原因,从而弄清楚构成原电池所需电极、电解质、电路应满足的条件。设计实验中鼓励学生发散思维、敢于尝试,模拟科学家的探究过程,亲身去体验研究的成功与失败,进而能发现规律,加深理解。同时也提高了学生的学习兴趣和创新思维能力。通过这样的锻炼学生学会了学习和探究,为其一生的学习和发展奠定了基础。

五、借助生活实验,培养科学精神与增强社会责任感。

化学是与生产生活联系非常紧密的学科,挖掘和利用生活中的实验素材,可以培养学生捕捉生活中化学现象的能力,增强探索意识,形成严谨的治学态度。如学习了金属腐蚀和防护,找家中金属制品做腐蚀条件对比小实验:在金属表面划出划痕,分别滴上酸性、碱性、中性溶液,观察现象分析原因,以探究延长金属使用寿命的防护措施。学习了氧化还原反应和碘的性质,让学生测定食盐中碘的存在形式,并分析碘盐的使用条件,以便更好的在烹饪时保护有效成分。学生通过这些小实验,对于化学知识在社会发展方面的重要作用及意义有了初步的认识,利于学生形成绿色化学观念,正确判断与化学相关的一些热点社会话题,增强社会参与意识和社会责任感。

实验是我们进行化学研究的重要方法,是学生掌握知识的有效手段。在教学中充分挖掘实验的教学功能,通过实验的过程让学生去体验和完成科学的推理探究过程,可以不断提高学科素养,进而促进学生核心素养的形成。学生从实验过程中学会探究,学会学习,由知识的承受者转变为知识的探索者、发现者。这样才能培养出创新型人才,符合社会发展对人才的需要。


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