基于“科學探究與創新意識”的教學設計
——以“影響化學反應速率的因素”為例

曹卓琪

（聊城大學化學化工學院 山東 聊城 252000）

1.研究背景

為了提高學生的全面發展，在《普通高中化學課程標準中（2017版）》中確定了化學學科的核心素養，化學學科的核心素養是學生必備的科學素養，“科學探究與創新意識”是其中之一。科學探究在化學課堂上的體現在于運用實驗，學生在實驗中進行自主探究，集中注意力進行思考，運用自己可利用的資料進行信息收集，得到最終的探究結果，教師在此過程中進行指導，充分發揮學生的探究能力。創新意識是指對原有的環境進行改進、更新、完善，并基于此創造出新事物；對于學生來說，創新意識就是培養學生思維跳躍、富有想象力和創造力的思維品質。

2.傳統化學實驗教學存在的問題

從現階段的傳統教學中，存在著一些問題，教材與實驗教學相脫節的問題嚴重，實驗設計缺乏科學性和邏輯性，無法強化學生對化學知識的認識，并且實驗設計的針對性不強，難以與化學實驗理論知識相匹配，學生往往在實際實驗中不知道如何去操作。化學教師往往是采用“填鴨式”的傳統教學方式，以講解課本化學知識為主，缺少對實驗操作的重視，忽略了對學生核心素養的培養，缺乏科學探究與創新意識。教師的教學理念相對落后，教學效率較低，不能讓學生真正的在實踐中學習，在生活中學習，因此，傳統化學教學需要引進新的理念提高教學效率。

3.“科學探究與創新意識”理念指導下“影響化學反應速率的因素”課例的開發與實施

3.1 教材分析

“影響化學反應速率的因素”是人教版《化學2（必修）》第六章第二節的內容，主要圍繞化學反應而開展，前一節的內容主要是化學反應能量，后面的課程涉及到化學反應平衡的知識，本節課主要是討論影響化學反應的內外因素，在本章中有承上啟下的作用。

3.2 教學目標

3.2.1 理解化學反應速率的概念和影響因素，了解物質性質、溫度、濃度等因素對化學反應速率的影響。

3.2.2 觀察演示實驗，能夠對濃度這個影響因素，設計出相關實驗方案，進行實驗探究，總結反應現象的規律。

3.2.3 培養學生的科學探究精神，拓展學生的創新思維，形成化學學科的核心素養。

3.3 教學重難點

教學重點：影響化學反應速率的因素。

教學難點：通過問題設計，使學生自主設計實驗方案，進行實驗探究，驗證影響化學反應速率的因素。

3.4 教學設計思路

（1）激發學生興趣，鞏固舊知識，提出影響化學反應速率的因素的相關問題。（2）幫助學生形成對新知識的認知，初露創新意識，提出影響化學反應因素的假設。（3）調動學生的主觀能動性，進行知識分析及綜合實驗方案的創造性設計。（4）自主進行實驗探究，鞏固提升相關化學知識及動手操作能力。（5）搜集實驗資料及證據，幫助學生拓寬思路，加深對實驗的理解，驗證實驗假設。（6）學生進行交流思考，體現科學精神。

3.5 教學過程

3.5.1 創設生活情景，激發學生學習興趣。

【教師活動】展示煙花綻放、溶洞形成、鐵生銹的圖片或視頻，這些都是生活中常見的化學反應現象，他們的反應有快有慢，和什么有關呢？生活中還有哪些化學反應快慢的現象呢？

【學生活動】學生觀看視頻和圖片，并小組討論以上三種化學反應現象的快慢，得出化學反應的快慢受外部因素和內部因素的影響。

【設計意圖】從生活中常見的化學現象入手，創設學習情景，激發學生的學習動機；通過對幾種化學反應快慢的討論，回顧舊知識，利用問題驅動及小組討論，“觀察、對比、回顧”激發學生探究影響化學反應的因素是什么，在比較中探尋新知識，培養學生細心觀察、主動探究、樂于學習的態度，發展學生的科學探究的核心素養。

3.5.2 引入化學反應速率的概念。

【教師活動】教師對學生的討論加以總結，請同學給化學反應速率下一個定義。

【學生1】化學反應速率通常用單位時間內反應物濃度的減少量或者是生成物濃度的增加量來表示。

【教師活動】沒錯，就比如說，某反應物在2min內由5mol/L變為了3mol/L，該反應物濃度的變化就表示該反應在該時間段內的平均反應速率為1mol/（L·min）。請同學們結合生活中的現象再思考一下，影響化學反應速率的內外因素具體有哪些呢？

【學生活動】學生進行小組討論交流，得出外因素主要有濃度、溫度、壓力、催化劑等；內因素主要有物質本身的性質。

【設計意圖】通過生活中的反應現象，讓學生自己討論出化學反應速率的概念，并且初步分析出影響化學反應速率的內外因具體有哪些；初步理解物質的化學變化是由其內部因素決定的，外部因素只能加快或延緩其反應速率，為下一步的實驗探究做鋪墊。

3.5.3 演示內部因素的實驗，初步探究化學反應速率的因素。

【演示實驗】探究內部因素對化學反應速率的影響，教師進行演示實驗：在相同條件下，分別探究鈉、鎂與冷水的反應速率快慢；在實驗過程中講解所要注意的事項。

【學生活動】學生注意觀察實驗現象并及時做好記錄，根據實驗現象進行對比，進行小組討論。

【教師提問】根據剛才的兩組實驗，大家觀察到什么實驗現象呢？根據現象又有怎樣的結論呢？

【學生2】在與水反應時，金屬鎂反應緩慢，只有少量氣泡產生；金屬鈉與水反應可以總結為浮、熔、游、響、紅，反應比較劇烈。因此物質本身的性質可以決定其化學反應速率的大小。

【設計意圖】讓學生從宏觀的現象探析到化學反應的微觀本質，讓學生從視覺、聽覺的角度上感受化學反應的速率的快慢，加深學生的印象，通過兩個對比實驗，更加直觀生動驗證了內部因素決定了化學反應的速率，提高學生的創新思維，為下一步的實驗進行鋪墊。

3.5.4 打開創新思維，自主設計濃度對化學反應速率的影響的實驗方案。

【教師提問】反應物濃度的不同會對化學反應的速率產生影響嗎？請同學們根據書中的溫度的相關實驗，設計一個關于反應物濃度的不同對化學反應速率的影響的實驗方案，可以小組討論交流。

【學生活動】學生們根據已有的實驗試劑和器材設計相關方案。

【學生1】我們小組設計了一組對比實驗：在兩支試管中分別加入大理石，在第一支試管中加入0.2mol/L的鹽酸10mL，在第二支試管中加入2mol/L的鹽酸10mL，觀察實驗現象進行對比，就可以反應物濃度對化學反應速率的規律。

【學生2】我們小組設計的實驗為：取兩支試管，分別加入4mL的0.01mol/L的高錳酸鉀溶液。向第一支中加入2mL的0.3mol/L的草酸，向第二支試管中加入2mL的0.1mol/L的草酸，分別記錄高錳酸鉀褪色的時間，來推斷出反應物濃度對化學反應速率的影響。

【設計意圖】讓學生從研究的問題入手，依據實驗要求進行實驗設計，通過小組討論反應物濃度對化學反應速率的影響，設計出不同的實驗方案來進行探究。讓學生打開創新思維，提供一些創新例子，也使學生更加深入的了解化學反應速率的相關知識。

3.5.5 自主進行實驗探究，搜集資料。驗證實驗猜想。

【教師活動】同學們，根據剛才的小組設計方案，請同學們利用手中的實驗材料進行實驗探究。在學生探究期間，教師應巡查學生實驗，提醒學生注意實驗安全，并對學生進行相應的指導。

【學生探究】經過學生的實驗探究，由相關的實驗現象得出相關結論。

【學生1】我們小組的實驗觀察到第一支試管中有少量氣泡，而第二支是試管中有大量的氣泡產生。

【學生2】我們小組通過實驗觀察到，第一支試管草酸濃度較高，高錳酸鉀褪色時間較快；第二支試管草酸濃度較低，高錳酸鉀溶液褪色時間較慢，因此反應物濃度對化學反應速率產生了影響。

【學生總結】根據兩組對比實驗，可以得知，濃度對化學反應速率產生了影響。當其他條件不變時，濃度越大，化學反應速率越大；濃度越小，化學反應速率越小。

【教師總結】同學們總結的非常好！當反應物濃度增大時，活化分子數相應的增加，單位體積內分子數也增多，所以反應速率必然增加。

【設計意圖】通過學生的自主探究，驗證了自己的猜想，得出了實驗結論，培養了學生觀察能力與科學探究的能力，拓展了學生的創新思維，樹立了化學的學科核心素養。

3.5.6 歸納總結，知識拓展應用。

【教師活動】通過PPT展示歸納影響化學反應速率的主要的幾個因素，引導學生利用所學的化學知識解決生活中的實際問題。提問：

（1）在生活中，蘋果和柿子放在一起，為什么可以加快柿子的成熟？

（2）在二氧化碳與氧化鈣的反應中，如何改變反應條件加快反應速率？

【學生活動】觀看、聽講、理解影響化學反應速率的因素及其原因，并思考老師提出的問題，將化學與生活聯系到一起，提高創新意識。

【設計意圖】歸納知識重點，將化學與生活聯系到一起，加深學生對化學反應速率的因素的理解，是上一步科學探究的總結與延伸，做到學以致用。

4.教學反思

總之，提高學生的科學素養并不是一蹴而就的，是需要日積月累的，在本節課當中，采用了科學探究的模式，使學生在問題驅動下積極地參與實驗設計，自主進行合作探究，促進學生創新思維的提高。學生在做中學，加強了理論與實踐的結合，培養了學生的動手能力，提高了課堂的教學效果，在完成本課目標的同時，做到了知識拓展，使學生將知識與實際生活聯系到一起，培養了學生的化學學科核心素養。