基于化學學科核心素養(yǎng)的教學實踐

王靜

化學是一門以實驗為基礎的實用學科，化學學科的核心素養(yǎng)是化學學科最基本的科學素質(zhì)，培育學生化學核心素養(yǎng)，開展以“素養(yǎng)為本”的教學是新時期化學課程與教學改革的新要求。過氧化氫分解反應在初、高中教材中有不同層次的體現(xiàn)，是很有價值的教學素材，在教學設計和實施過程中，筆者有意識地滲透和發(fā)展學生的化學學科核心素養(yǎng)。

一、過氧化氫分解反應在初中教學中的實踐

人教版九年級化學上冊課題3“制取氧氣”中，介紹了過氧化氫分解可以制氧氣，并探究了“分解過氧化氫制氧氣反應中二氧化錳的作用”。下面是筆者在教學中的課堂教學實錄。

[演示實驗] 按照教材中的實驗設計做實驗。

[學生]觀察現(xiàn)象后，得到過氧化氫分解生成氧氣，放出熱量，二氧化錳是該反應的催化劑的結論。

設計意圖：讓學生認識到化學變化中有新物質(zhì)生成的同時伴隨能量變化，從物質(zhì)變化和能量變化兩個角度認識化學反應，初步建立“變化觀念”。

[教師] 二氧化錳中也含有氧元素，過氧化氫是反應物的證據(jù)是什么？二氧化錳是催化劑的證據(jù)又是什么？

經(jīng)過分析，學生意識到獲得“過氧化氫生成氧氣，二氧化錳是該反應的催化劑”的結論缺乏證據(jù)，討論后，設計了新實驗方案：

實驗1：

圖 1

[學生] 通過A、B、C三個實驗對比，證明過氧化氫是反應物；并且加熱或加入二氧化錳都可以加速過氧化氫分解，提高反應速率。

實驗2：

[教師] 評價實驗2的方案在實際中是否可行？

[學生評價] 該設計步驟較多，過程中二氧化錳損失會比較多，誤差大，結果不準確。

[教師] 同學們的方案是從溶液中提取二氧化錳，如果換角度思維，反過來，將混合物中的液體水分離出來不也能達到目的嗎？

經(jīng)過教師引導、師生共同討論，設計實驗方案如下：

（1）準確稱量二氧化錳和表面皿的總質(zhì)量，并記錄；

（2）在二氧化錳表面滴加1ml 5%過氧化氫溶液至不再有氣體生成；

（3）小火加熱至表面皿中的液體完全蒸發(fā)，冷卻至室溫； 圖 2

（4）再次準確稱量固體和表面皿的總質(zhì)量，與（1）比較；

（5）重復步驟（2）、（3）、（4）2次。

（6）將最后所得固體放入試管，加入5%過氧化氫溶液，把帶火星的木條伸入試管，觀察現(xiàn)象。

通過實驗，學生發(fā)現(xiàn)黑色固體（二氧化錳）的質(zhì)量和性質(zhì)在反應前后沒有變化，并且可以提高過氧化氫分解的速率，得到了“二氧化錳是過氧化氫分解反應的催化劑”這個結論。

通過對“過氧化氫是否是反應物”以及“二氧化錳是否是催化劑”的探究，發(fā)展了學生“證據(jù)推理、模型認知”的核心素養(yǎng)。問題“二氧化錳中也含有氧元素，你認為過氧化氫是反應物的依據(jù)是什么”， 幫助學生建立良好的“元素觀”、“微粒觀”、“守恒觀”，發(fā)展學生“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養(yǎng)，為學生順利進入高中學習打下良好基礎。

二、過氧化氫分解反應高中教學中的實踐

人教版選修2第二章第三節(jié)“化學反應的速率和限度”、選修4第二章第二節(jié)“影響化學反應的因素”中，以過氧化氫分解反應為例講述了影響化學反應速率的因素及規(guī)律。在教學中，筆者做了一些探索，設計了以下教學環(huán)節(jié)。

[任務1]設計實驗測定過氧化氫分解反應的速率。

[學生]利用“測量鋅與硫酸溶液反應速率”的裝置（圖3）。

[質(zhì)疑]過氧化氫溶液滴入錐形瓶后，會占據(jù)一部分體積，是否會對氧氣體積的測定產(chǎn)生一定誤差？

經(jīng)過師生進一步討論，將實驗裝置做了改進（圖4）

[問題]可以通過測定哪些量確定化學反應的速率？

[學生]可以通過測定收集一定體積氧氣所需的時間，或測定一段時間內(nèi)收集到氧氣的體積來求出化學反應速率。

[任務2]現(xiàn)有3%、5%H2O2溶液，MnO2（粉末狀），設計實驗方案研究外界條件對過氧化氫分解反應速率影響規(guī)律。

[教師]影響速率的條件有哪些？用什么方法研究？將這些因素設計在一個表格中。

[學生]影響該反應速率的因素有：H2O2溶液濃度、溫度、MnO2的質(zhì)量。

學生討論、評價、改進實驗方案。

[任務3] 將裝置進一步優(yōu)化，用上面“圖5”所示的實驗裝置進行實驗，記錄數(shù)據(jù)，并對實驗結果進行討論。

[學生]分成小組完成實驗并記錄數(shù)據(jù)。

[教師]選取不同的實驗進行比較分析，可以獲得哪些結論？每個小組根據(jù)測定的數(shù)據(jù)，畫出V（ O2 ）—t 圖像。

學生做出圖像后，發(fā)現(xiàn)有些數(shù)據(jù)偏離曲線。于是，教師提示大家分析產(chǎn)生誤差的原因。經(jīng)過討論，學生一致認為產(chǎn)生的誤差原因有一是氣體體積和秒表的讀數(shù)有誤差；二是氣泡的大小不均勻會造成誤差；三是研究溫度影響速率的實驗時，實驗前把藥品預熱時，部分過氧化氫分解，造成誤差。

三、結語

為了使學生更好地由初中向高中過渡，更好地落實“化學學科核心素養(yǎng)”，筆者努力摸索，在初中階段，注重培養(yǎng)學生的興趣、了解科學探究的一般過程和方法，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、定量意識、嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。高中階段，幫助學生形成研究外界條件對化學反應速率影響規(guī)律的思維、實踐框架，不斷促進具有化學特質(zhì)的核心素養(yǎng)的發(fā)展。