以發展高中化學學科素養為目的的實驗教學策略

孫軍朝

摘 要：化學學習是高中生一項重要任務，學習中必須逐漸培養學科的核心素養，即“宏觀辨識與微觀探析”，“變化觀念與平衡思想”，“證據推理與模型認知”，“實驗探究與創新意識”，“科學精神與社會責任”五大核心素養。下面筆者以“以氯氣制備實驗”為例，進行高中化學學科學習的探究與討論，希望對高中化學教師實驗性教學有所幫助。

關鍵詞：高中化學;核心素養;實驗教學;氯氣制備

引言：伴隨著教育改革的推進，化學教育中的核心素養的培養逐漸深入人心，刻不容緩。現階段，化學實驗的標準不斷提升，對于化學教師而言創新化學教育理念與教學手法勢在必行。對于高中化學老師來說，通過實驗教學培養高中生核心素養是非常高效的一種形式。下面我將以“氯氣制備實驗”為例，探討發展高中化學素養實驗教學策略，希望對高中生化學實驗學習有所幫助。

一、教材中氯氣制備實驗的簡介

氯氣制備是高中化學重要的氣體制備實驗之一，它的實驗操作一直備受重視。實驗室制取氯氣的反應原理為：

4HCl（濃）+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O

該裝置的實驗基礎來自初中化學制取O2、CO2等實驗，必修一教材中提供的實驗儀器和試劑相對簡單：實驗裝置如下圖所示。

但實驗過程中需要注意的細節很多：1、裝置氣密性檢查;2、加熱速度的控制;3、多余氯氣要用NaOH溶液吸收;4、當顏色變化時，停止酒精燈加熱;5、在實驗結束后先撤導管，再撤酒精燈，防止水倒流，導致爆炸，。

二、改進和優化實驗，培養學生的學科素養

（一）“實驗探究與創新意識”的培養

“實驗探究與創新意識”是教師在實驗中培養學生敢于創新、大膽質疑的科學精神，就氯氣制取而言，老師可通過引導學生改進實驗裝備與步驟來培養他們的科學探究精神與創新思維。在老師的引導和幫助下，形成合理的試驗方案。改進后的裝置氯氣制取實驗流程如圖所示。

改進后的氯氣制取裝置有以下優點：1、從發生裝置中出來的氣體先通過飽和NaCl除去雜質氯化氫;2、通過濃硫酸除去水;3、氯氣有毒，不能直接排放，需用氫氧化鈉溶液吸收。這樣一舉多得，通過改進實驗幫助學生培養科學探究與創新思維。

（二）“變化觀念與平衡思想”的培養

“變化觀念與平衡思想”意味學生了解的物質是運動和變化發展的，了解化學實驗中變化需要特定的要求，且有一定的規律;化學變化的本質就是新物質的生成，伴隨著能量轉換的發生;學生要知道化學變化有限度，是可以調控的。高中生在培養變化觀念與平衡思想后能多角度、全方面、動態地分析化學反應，并且運用化學原理知識解決生活中實際問題。

氯氣制取的實驗中，隨著化學反應的發生，濃鹽酸的濃度不斷降低，當濃鹽酸濃度達到特定數值后，反應便會停止。因為濃鹽酸易揮發，因此在實驗過程中用酒精燈緩緩加熱，不可猛火快速加熱。充分說明了實驗中物質是不斷變化的，其變化也是有條件的。實驗過程中，在學生對實驗變化的發現與關注進而讓他們理解化學量變到質變的規律后，老師可以再進一步從聯系發展和動態平衡兩個方面解析化學反應的發生，預測在相同或者特定條件下相關物質將會發生的化學變化。

（三）“宏觀辨識與微觀探析”的培養

“宏觀辨識與微觀分析”就是強調從宏觀層面去了解具體物質，在此之后通過微觀分析觀察去探究物質的化學性質，因此建立“物-構-性”特殊的關系，這一思想在高中化學學科核心素養中有著舉足輕重的作用。

在氯氣制取優化實驗中，同學們觀察到黃綠色氣體充滿整個集氣瓶，則代表著氯氣已收集滿，這就是“宏觀辨識”素養的培養。在氯氣制取原理的分析時，化學教師幫助班級學生從微觀角度進一步分析實驗過程中發生的微觀細小的變化和微觀電子轉移情況，進而掌握氯氣制取實驗中化學反應的氧化劑、還原劑、氧化產物和還原產物，同時提示班級學生注意濃度較高的鹽酸在反應過程中所表現的特殊性。教師與學生通過這樣全面而又細致的剖析，學生的“微觀探析”素養自然而然也會得到某種特殊的鍛煉。

（四）“證據推理與模型認知”的培養

上面指出，氯氣制備實驗裝備基礎來自初中化學實驗制取O2、CO2等實驗裝備。教師在指導學生學習完成氯氣制取實驗流程后，引導學生回憶初中氧氣、二氧化碳、氫氣的制取實驗，進而總結歸納實驗室常見氣體制取的思路和方法，進一步形成氣體制取實驗體系，建立實驗室制取氣體的模型，幫助學生融會貫通，舉一反三。在較大程度上為高中生“模型認知”素養的培養起到了較大作用。

（五）“科學精神與社會責任”素養的培養

化學學科核心素養中的“科學精神與社會責任”素養體現學生對化學知識學習的態度，這是一種踏實嚴肅的科學態度和終生學習的態度，具有可持續發展意識和綠色化學觀念。這種“科學精神”需要潛移默化的滲透與指導。

提高高中生的社會責任感，化學學科有著得天獨厚的優勢，那就是化學與人們日常生活緊密相連。教師要善于通過平時的知識探究過程讓學生明白學好化學是為人類發展服務的，要用化學知識去解決化學帶來的不利影響。在氯氣制取實驗中，教師通過氯氣尾氣吸收以及氯氣在生活中的應用，緊密聯系實際，有助于培養學生的“社會責任”。

三、結語

綜上所述，現階段高中化學教育主張學科教學手法要由傳統的死記硬背課堂模式向自主探索、能力培養層次發展。在化學學習中，學生要充分表現他們學校化學學科學習的自我把控性和主觀能動性，教師也要切實將實驗教學落實到課堂實驗改進與優化的探討、創新和實踐過程中。高中學生的思維積極性和實驗潛能被最大程度地挖掘，化學學科核心素養被充分彰顯和鍛煉。

參考文獻

[1]包義才.初中化學實驗有效教學的策略思考——以“制取氧氣”教學為例[J].試題與研究：教學論壇，2017：17.