基于化学核心素养发展的化学实验教学

发布时间:2018/11/27 22:46:00 编辑:goodook 手机版
  核心素养是学科育人价值的集中体现,是学生通过学科学习而逐步形成的正确的价值观念、必备品格和关键能力,而化学是一门以实验为基础的学科,实验是学生获取化学知识经验和检验化学知识的重要手段,是提高学生化学核心素养和进行有效教学的重要途径。
  化学的魅力在于丰富多彩的化学实验,因此应以实验为载体提高化学课堂教学的有效性,发展学生的化学核心素养。
  在实际教学中,学生往往开始时对化学实验充满好奇和向往,但是随着教学的延伸,学生渐渐对化学实验失去了兴趣,甚至对实验产生了恐惧。究其原因:一是在传统教学中化学实验多是验证性实验,这些实验的设置往往忽视对学生科学探究意识的培养,接受式的学习使学生渐渐失去学习兴趣;二是教师在教学中以演示实验为主,剥夺了学生亲身体验、实践和探究的机会,使化学实验沦为知识灌输的附庸品,这让学生产生了抵触情绪。
  针对以上问题,为了进一步提高化学课堂教学的有效性,充分落实新课程理念下发展学生核心素养的教学目标,我们在化学实验教学方式上做了一些大胆尝试,获得了一些感悟和收益。
  一、优化实验设计,培养学生的科学探究意识
  探究式实验教学是指学生在教师的引导下,运用已有的知识和技能,自己设计实验方案,进行实验操作,去探索和解决问题的一种教学模式。
  目前,化学实验教学的现状是:教师讲实验,学生“照方抓药”做实验。要改变这种现状,关键在于加强化学实验的探究化设计,使学生参与到实验探究的活动过程中。优化实验设计,有利于发挥化学实验的功能,培养学生的科学探究意识。
  下面,以人教版必修1“Fe3+和Fe2+的性质”实验为例来进行说明。
  1.实验目的
  探究Fe3+和Fe2+的化學性质。
  2.猜想与假设
  根据氧化还原反应原理预测:Fe2+ 具有还原性,Fe3+具有氧化性。
  3.制订实验方案
  药品:FeCl3 溶液、FeSO4溶液、KSCN溶液、NaOH溶液、铁粉、铜粉、KI溶液、CCl4 、氯水、酸性高锰酸钾溶液、过氧化氢、Vc。
  任务1:先思考要研究一种物质,是拿着药品直接做实验,还是先分析,制订好方案后再做实验;然后对药品进行简单分类。
  氧化剂:FeCl3 溶液、氯水、酸性高锰酸钾溶液、过氧化氢。
  还原剂:FeSO4溶液、铁粉、铜粉、KI溶液、Vc。
  其他试剂:KSCN溶液、NaOH溶液、CCl4 。
  任务2:将实验目的和实验设计内容填入下表。
  任务3:根据实验设计完成实验,将现象和结论填入下表。
  4.归纳与总结
  通过探究式实验设计,积极为学生创造了新意境,充分挖掘了学生的潜能;引导学生去大胆地创新和思考,把学生导入科学探索的新起点、新境界和新高度,让他们身临其境,刻苦努力地探索新知识,解决新问题,猎取新成果,从不同角度、用不同方法、在不同层次上观察和思考,并进行分析、归纳和总结,充分发展了学生的化学核心素养。
  二、改进演示实验,培养学生的创新意识
  在化学教学中,许多化学概念、原理和规律的引入都是以实验的方式展开并最终由实验加以论证的。而演示实验,是中学化学实验教学的主干,它帮助学生直观、生动、形象、深刻地理解化学反应原理及物质的化学变化形式,是学生获得感性认识的重要来源。但是,教材中的部分演示实验在安全性、微型化、可操作性、生活化和探究性等方面存在这样或那样的不足,因此,通过演示实验的改进和革新,有利于提高实验教学的有效性,培养学生的创新意识,提高学生的科学态度和社会责任感。
  例如,“钠和水的反应”是现行人教版高一化学中一个非常重要的实验,它既可作为教师的演示实验,又可作为学生的分组实验。在现行《普通高中化学课程标准实验教科书(必修1)》中,是将钠直接投入到盛水的烧杯中,这样操作虽然简单,但由于钠暴露在空气中和氧气直接接触,反应放出的热量使钠块燃烧,同时反应生成的氢气和空气中的氧气在爆炸极限内形成爆炸性混合气体,在钠块附近发生爆炸,产生“啪啪”的爆炸声,造成碱液飞溅,存在极大的安全隐患;同时该实验无法收集并检验反应生成的是氢气,实验结论缺乏说服力。基于以上原因,我们在实验的探究过程中综合考虑了实验的安全性、可操作性,及能否让学生能观察到明显的实验现象等因素,对“钠和水的反应”实验进行了优化和改进。
  1.按右图组装实验仪器:在矿泉水瓶中加入约300毫升的蒸馏水,滴加2至3滴酚酞试液,再加入约50毫升的煤油,拧紧瓶盖,将废旧输液管的针头插入矿泉水瓶盖,针头露出瓶盖约1cm,往蒸发皿中加入适量肥皂液。
  2.取一块绿豆大小的钠,用滤纸吸干表面的煤油,打开瓶盖将钠放入矿泉水瓶中。由于钠的密度大于煤油而小于水,因此钠块处于煤油和水的液面之间并和水接触发生反应。在反应生成气体的推动作用下,钠在蒸馏水和煤油之间上下跳动,同时反应放出的热使钠熔化成小球,加有酚酞的蒸馏水随之变红,说明反应生成了氢氧化钠。
  3.等钠和水反应发生约3至6秒钟,产生的氢气排出瓶中大部分空气后,将输液管的另一头插入肥皂液中,可以看到蒸发皿中产生大量的肥皂泡,等反应结束后,从肥皂液中取出输液管,用火柴点燃肥皂泡,听到尖锐的爆鸣声,说明产生的气体是氢气。
  通过实验的创新改进,实验操作更为简单,实验过程也更安全可靠,避免了钠和水反应的同时又和氧气反应,同时钠和水的反应与气体的制取、收集、检验巧妙地组合在一起,方案科学合理,装置简单,且充分利用了矿泉水瓶和废旧输液管,变废为宝,在提高实验效果的同时,培养了学生的创新意识、科学态度和社会责任感,发展了学生的化学核心素养。
  总之,化学实验是学生获取化学知识的重要手段,其探究过程是促进学生主动学习、提高学生学习能力和化学核心素养的良好载体。在新课程理念下,我们必须转变观念,通过实验教学逐步转变学生的学习方式,激发学生的学习兴趣,培养学生的探究能力和科研意识,从而有力地推动化学有效教学,全面落实新课程理念下“素养为本”的教学思想。