新時代化學實驗育人的探索

何兆銘

教學改革走進核心素養新時代，教學肩負落實立德樹人根本任務，培養德智體美勞全面發展的社會主義建議者和接班人，教學指向全面育人。化學實驗教學是重要的化學教學內容，是培養創新人才的重要途徑，化學實驗教學要發掘育人功能，實施素質教育。

化學是以實驗為基礎的學科，“化學實驗對促進全面發展學生的化學學科核心素養有重要的作用”。化學實驗對培育學生的必備品格、關鍵能力、正確價值觀念具有獨特價值，創設生動活潑的實驗教學情境，幫助學生理解和掌握化學知識和技能，認識科學本質，培養學生的學科思維，培養學會解決問題學生的方法，培養學生處理問題科學的態度與正確的價值觀念，促進學生學科核心素養發展。

下面以探究乙酸的酯化反應實驗教學為例，探討化學實驗育人的教學落地策略。

一、聯系化學實驗實際，激發學生學習興趣

在學習乙酸的酯化反應實驗前，學生已經學習了乙醇的相關性質，對于烴的含氧衍生物官能團有了初步的了解。本實驗不僅能夠復習醇的相關知識，而且是學習酯類物質的基礎。教師通過創設情境，提出問題：為什么酒越陳越香？為什么生活中用食醋和酒精作為調味品來提高食物的香味？這些問題從生活實際中來，引導學生從生活問題走進化學學科知識，感受化學知識在現實生活中有廣泛的用途，激發了學生學習興趣。興趣是最好的老師，它是學生學習的內在驅動力，是學生學習的源泉。聯系化學實驗實際，促進學生學習興趣的形成與發展，讓學生對學習產生好奇心，這對于學生認識化學物質在日常生活用途及創造新物質有重要的作用。

二、開展化學實驗探究活動，發展學生化學學科核心素養

1.發展宏觀辨識與微觀探析素養

在乙酸的酯化反應實驗中，乙醇、乙酸可以從宏觀觀察到顏色、狀態、溶解性等。從微觀視角引導學生從有機物官能團分類的角度去認識物質的組成、結構、性質和變化，讓學生形成“物質結構決定物質性質”的觀念。通過宏微結合從產生有香味的酯類物質的現象，到用化學反應方程式用符號表征反應過程，以及能從原子間的斷鍵和成鍵的微觀角度去分析酯化反應的原理分析，宏微結合促進學生形成學習有機化合物的一般思路和方法，促進學生發展宏觀辨識與微觀探析素養。

2.發展變化觀念與平衡思想素養

分析酯化反應原理：CH3COOH+CH3CH2OH濃H2SO4△CH3COOCH2CH3+H2O，讓學生認識酯化反應是一個可逆反應，通過對實驗中乙醇的用量、濃硫酸作催化劑和吸水劑，加熱作為反應的條件，從不同的角度去改變條件，促使反應從有利于酯化反應正方向移動，提高乙酸乙酯產率，讓學生認識到化學反應速率有快有慢、有限度，化學反應速率、反應限度是可以調控的。指導學生通過學習酯化反應的平衡移動原理，能遷移應用到實際生活中，在今后學習生活中，能運用變化觀念、平衡移動思想去解決實際問題。

3.發展證據推理與模型認知素養

通過對酯化反應實驗現象的觀察，當觀察到用于收集的試管中液體上層浮有油狀物時，引導學生學會基于這一實驗現象作為證據，對產物乙酸乙酯的物理性質進行分析推理。基于生成物與飽和碳酸鈉溶液分層現象和飽和碳酸鈉溶液中有少量氣泡產生現象，作為證據分析推理飽和碳酸鈉的作用。通過乙醇、乙酸、乙酸乙酯的分子球棍模型的建構，培養學生能夠從官能團斷鍵的角度去分析酯化反應的機理，培養學生從分子模型到分子結構的認識。通過利用同位素的示蹤原子研究反應過程，學會用科學方法、科學實驗進行對研究問題的猜想假設加以證實或證偽，學會分析解決問題基于事實與證據。學會歸納總結，從問題的本質、規律去建構認知模型，培育模型認知素養。

4.發展科學探究與創新意識素養

乙酸的酯化反應實驗條件的探究、分子模型的搭建、反應機理的分析都是科學探究，在科學探究實踐活動中，通過提出問題、進行猜想與假設、設計實驗驗證、收集實驗證據、進行解釋，歸納結論等過程，培育學生科學探究素養。通過反思與評價、表達與交流等過程，引導學生積極思考，能夠從實驗目的、實驗原理、實驗過程以及從物質結構角度研究分析問題，發現問題，發現異常現象，獨立發表自己的見解，培育學生敢想、善思、質疑的創新意識素養。

5.發展科學態度與社會責任素養

指導學生像科學家一樣認真探究乙酸的分子結構，結合乙酸的化學性質取決于乙酸的分子結構，向學生滲透辯證唯物主義教育：結構是化學變化內因，條件是化學變化的外因，物質結構決定物質的性質，培養學生嚴肅認真的科學態度和認真對待探究活動的良好習慣。通過學習研究酯化反應機理的驗證、實驗條件的探討，激發學生認真學好基礎知識，養成實事求是的嚴謹科學態度。通過三種試劑的混合順序、碎瓷片的使用、以及接收導管口放置位置等分析論證，讓學生深度參與分析討論，讓學生進一步領會安全操作的重要性，從而培養學生社會責任感。

三、開展化學實驗改進深度學習，培養學生創新精神

深度學習是指“在教師引領下，學生圍繞著具有挑戰性的學習主題，全身心積極參與，體驗成功，獲得發展的有意義的學習過程”。在這個過程中，學生學會掌握學科的核心知識，同時在參與學習的過程中，掌握學科的本質、思想方法，激發內在學習動機，培養高階思維，培養關鍵能力，形成正確的價值觀念。

在深度學習理論指導下，設計乙酸的酯化反應實驗改進項目活動，通過設計任務驅動，讓學生在教師的指導與幫助下，發揮學生主體作用，圍繞乙酸的酯化反應實驗改進項目這個活動中心，教師提供相關學習資源，搭建學習腳手架，讓學生自主學習、小組合作學習，讓學生“跳一跳摘到果子”，從而完成實驗改進任務的設計。

以乙醇和乙酸為原料，濃硫酸作為催化劑來制備乙酸乙酯實驗，有些不足之處。例如：由于濃硫酸具有強氧化性和脫水性，容易發生副反應，有SO2、CO2雜質排放出來。另外，濃硫酸具有強腐蝕性，學生實驗有一定危險性。反應沒有回流裝置，造成反應物乙酸和乙醇揮發損失，降低了乙酸乙酯的產率。接收導管容易插入飽和碳酸鈉溶液中，會產生倒吸現象。

乙酸的酯化反應實驗改進為：用三氯化鐵固體作為催化劑，沒有腐蝕性，沒有毒害，不會污染環境，符合綠色化學的要求，能讓學生了解綠色化學的理念，改進催化劑有利于提高學生實驗操作的安全性。因此，可以用三氯化鐵固體代替濃硫酸用于乙酸乙酯的制備。設計一條長導管的簡單回流裝置，學生動手組裝儀器，同時能夠使乙醇和乙酸反應充分，提高乙酸乙酯的產率。在接收乙酸乙酯端連接一個干燥管，有效防止倒吸現象。改進實驗現象明顯，收集到乙酸乙酯多，容易聞到香味，實驗效果好。

在乙酸的酯化反應實驗改進項目教學實踐中，通過創設實驗問題情境，設計任務驅動，引導學生自主學習，深入思考，在實驗問題的解決過程中，大膽假設，大膽質疑，大膽發表見解，培養學生創新意識。通過親身參與化學實驗活動中，進行動手操作實踐，認真觀察實驗現象，學會發現問題與分析問題，形成獨立思考，學會收斂思維、發散思維等創新思維方法，培養學生創新能力。通過實驗項目的綜合實踐活動，進行深度學習，讓學生學會交流與合作，學會感知與體驗，學會分析問題與解決問題，學會科學推理，歸納總結結論，學會遷移應用。在實驗改進實踐活動中，培養學生敢于質疑、敢于創新的必備品格，從而培養學生創新精神。

責任編輯 龍建剛