化學核心素養下的實驗教學設計以“同周期、同主族元素性質的遞變”為例

（1.2.河南省開封高級中學，河南 開封 475000）

一、背景分析

同周期、同主族元素性質的遞變是必修課程學生九個必做實驗之一，選自普通高中教科書化學必修第一冊。化學是一門以實驗為基礎的自然學科，學習化學離不開做實驗。培養學生從宏觀現象總結物質變化一般規律，并能聯系原子結構特點對宏觀現象做出合理解釋。學生進行科學探究，自主或者與同學合作完成實驗相關操作，仔細觀察實驗現象，最后基于實驗現象和數據得出結論。

化學學科素養有“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、科學探究與創新意識、科學態度與社會責任”五方面。必修課程設計這五個方面的目的是學生在這五大化學學科核心素養各個主題都有一定發展。“同周期、同主族元素性質的遞變”這個實驗要求學生能自主進行科學探究，收集宏觀實驗現象，總結出遞變規律，構建認知模型。

二、設計思路

本節課以探究同周期、同主族元素性質的遞變性為核心內容，了解高中化學常見物質的反應（金屬與水的反應及還原劑與氯水的反應），同時使學生加深對同周期、同主族元素性質遞變規律的認識體會元素周期表和元素周期律在學習元素化合物知識的重要作用。本節課的一般教學方法是教師講述并演示實驗，之后學生在實驗室中按演示實驗練習鞏固。

三、實驗教學過程

（一）實驗用品

試管、量筒、試管架、火柴、白色點滴板、酒精燈、鑷子、砂紙、膠頭滴管、金屬鈉、金屬鉀、鎂條、新制氯水、溴水、NaBr 溶液、NaI 溶液、酚酞溶液、蒸餾水。

（二）探究同主族元素性質遞變規律

教師設置情境構建問題，引導學生分組并設計探究實驗。實驗小組討論并公布設計方案，選擇實驗用品進行實驗。部分同學設計對比金屬鈉、金屬鉀分別與水的反應，客觀記錄實驗現象（教師引導學生合理切割金屬塊大小保證實驗順利并培養學生安全意識）。另一部分學生選取試劑和點滴板，完成新制氯水氧化NaBr 溶液、NaI 溶液及溴水氧化NaI 溶液實驗，記錄實驗現象（教師對于具有刺激性氣味的氯水和腐蝕性強的溴水演示其使用的正確操作方法）。

設計意圖：通過科學探究，讓學生意識到對比實驗的重要性。鼓勵學生收集證據，總結元素性質遞變規律，構建認知模型形成證據推理意識，引導學生對宏觀現象進行合理推測。培養學生自主思考能力、動手能力以及合作意識。

（三）探究同周期元素性質遞變規律

學生提出方案一對比鈉、鎂金屬性強弱，學生回顧金屬鈉和水的反應，并實驗探究金屬鎂分別和冷水、熱水的反應；將金屬鎂分別放置在盛有冷水和熱水的試管中，再滴入一滴酚酞，觀察現象。方案二：對比硫、氯非金屬性強弱，向盛有2mL 硫化鈉溶液的試管中逐滴滴加新制氯水，觀察現象。

設計意圖：探究同周期元素性質遞變規律，學生通過實驗操作，建立科學探究意識。鈉與水的反應學生已經在之前的學習過程中建立認知模型，教師可引導他們分析推理鎂與水的反應。本環節旨在培養學生通過已有的認知模型敢于提出合理的實驗假設，并通過實驗探究得出合理結論的能力。

（四）歸納總結，推廣運用

教師組織各小組依據自己的實驗結果（包括實驗現象，實驗結論，以及實驗中發生的化學反應的有關的化學方程式），提出關于同周期或者同主族元素遞變性的相關證據及結論。即同周期元素由左而右金屬性逐漸減弱、非金屬性逐漸增強；同主族元素由上而下金屬性逐漸增強、非金屬性逐漸減弱。

四、總結與反思

本節課，構建同周期、同主族元素性質遞變規律的探究情境，引導學生小組進行實驗探究活動，實驗教學中引導學生在已學習的元素化合物知識的基礎上，討論出小組所選藥品進而提出探究實驗方案，學生掌握了實驗方法之后，進行實驗探究。之后學生對實驗現象進行總結并得出關于同周期、同主族元素性質遞變性規律的結論，這些都需要學生具有通過分析推理的方法建立認知模型，提出有探究價值的問題并進行科學探究實驗，對于學生的能力要求提高到合作實踐創新的新階段。