淺析核心素養(yǎng)下的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

趙明明，彭 程，肖艷華

(湖南省懷化市湖天中學(xué)，湖南 懷化 418000)

化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，為落實(shí)“立德樹人”的教育根本任務(wù)、充分發(fā)揮課程在人才培養(yǎng)中的核心作用，高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)修訂組根據(jù)“中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)(征求意見稿)”和高中化學(xué)課程特點(diǎn)，提出包含“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)識(shí)”“實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)”“科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任”等五個(gè)要素的高中化學(xué)核心素養(yǎng)(簡(jiǎn)稱“化學(xué)核心素養(yǎng)”)[1]。實(shí)驗(yàn)探究[2]與創(chuàng)新意識(shí)是核心素養(yǎng)中很重要的一部分，是化學(xué)研究的手段。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生成為課堂的主體，由被動(dòng)填鴨式應(yīng)試教育學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性增強(qiáng)，思維能力得到鍛煉，能更好的吸收掌握知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。本文根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中，如何培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)[3]進(jìn)行了深入的探究分析。

1 在教學(xué)中設(shè)置不同環(huán)境的分組探究實(shí)驗(yàn)

新課標(biāo)下的教材不再區(qū)分演示實(shí)驗(yàn)和分組實(shí)驗(yàn)，因此，在條件允許的情況下，盡量減少演示實(shí)驗(yàn)，增加分組實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生提供更多的動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)，能有效的培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。如在學(xué)習(xí)必修二第二章第二節(jié)原電池時(shí)，學(xué)生第一次接觸原電池，為了提升學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和理性思維能力，更好的掌握本節(jié)內(nèi)容，在教材41頁(yè)探究實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了拓展，探究各種電解質(zhì)溶液對(duì)原電池電流強(qiáng)弱的影響。

實(shí)驗(yàn)用品：鋅片、銅片、自來(lái)水、NaOH溶液、CuSO4溶液、稀硫酸、電流計(jì)、導(dǎo)線若干(帶夾子)、燒杯、橙子、砂紙。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與具體步驟：

1.1 準(zhǔn)備工作

(1)清洗實(shí)驗(yàn)所要用到的燒杯等實(shí)驗(yàn)器材，用砂紙將Zn片表面的氧化物打磨干凈，并將導(dǎo)線的一段與其連接好，另一端與電流計(jì)連接好(Zn片連接與電流計(jì)負(fù)極，Cu片連接于電流計(jì)正極)。

(2)將適量配置好的NaOH溶液、稀硫酸、CuSO4溶液、自來(lái)水分別倒入五個(gè)燒杯中。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

(1)將Zn片和Cu片分別插入自來(lái)水、NaOH溶液、稀硫酸、CuSO4溶液、和橙子中。

(2)觀察其反應(yīng)現(xiàn)象，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

不同電解質(zhì)溶液對(duì)原電池的電流強(qiáng)弱影響明顯，Zn-Cu-NaOH原電池電流指針偏轉(zhuǎn)程度最大，其次是Zn-Cu-稀硫酸原電池、Zn-Cu- CuSO4原電池，Zn-Cu-水原電池和Zn-Cu-橙子原電池電流偏轉(zhuǎn)最小，這跟鋅與電解質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原程度有關(guān)，在相同的條件下，轉(zhuǎn)移的電子越多，說(shuō)明電流越大，指針偏轉(zhuǎn)程度越大。

學(xué)生通過(guò)探究各種電解質(zhì)溶液對(duì)原電池電流強(qiáng)弱的影響，更好的理解了原電池工作的原理，鍛煉了學(xué)生的操作能力，使學(xué)生的思維能力得以提升，實(shí)驗(yàn)探究的核心素養(yǎng)得以充分體現(xiàn)。

2 在教學(xué)中加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的培養(yǎng)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)的靈魂，學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣之所以減弱，很大一部分原因是應(yīng)試教育下的“紙筆實(shí)驗(yàn)”“黑板實(shí)驗(yàn)”代替“真實(shí)實(shí)驗(yàn)”，用“做實(shí)驗(yàn)題”“講實(shí)驗(yàn)題”代替“做實(shí)驗(yàn)”的現(xiàn)象[2]。引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)對(duì)教材上的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新能增加學(xué)生的動(dòng)手能力，開拓思維，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)能力的發(fā)展。

2.1 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)一

在學(xué)習(xí)《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué)必修1》第一課制取蒸餾水的實(shí)驗(yàn)時(shí)，教材采用的是蒸餾裝置，此裝置需要不停的通冷凝水，對(duì)水資源是一個(gè)浪費(fèi)，且裝置較為復(fù)雜，蒸餾的時(shí)間較長(zhǎng)，因此啟發(fā)學(xué)生以此為基礎(chǔ)，在不影響其反應(yīng)原理和結(jié)果的方面來(lái)進(jìn)行改進(jìn)，使制取蒸餾水的實(shí)驗(yàn)更加簡(jiǎn)單易行，能夠在更短的時(shí)間內(nèi)制取更多純凈的蒸餾水。以下為學(xué)生的創(chuàng)新改進(jìn)過(guò)程：

實(shí)驗(yàn)試劑：自來(lái)水，冰塊或冰水

實(shí)驗(yàn)儀器：500 mL的大燒杯，100 mL的小燒杯，三腳架，泥三角，酒精燈，表面皿，石棉網(wǎng)。

實(shí)驗(yàn)步驟：

(1)將三腳架放在實(shí)驗(yàn)桌中央，再在三腳架上放上大燒杯，并在大燒杯下墊上石棉網(wǎng)。

(2)將泥三角放入大燒杯內(nèi)，使其大小可卡入大燒杯底，往大燒杯內(nèi)加入100ml的自來(lái)水，再把小燒杯放在泥三角正中間，防止小燒杯受浮力的作用在大燒杯內(nèi)不穩(wěn)。

(3)把表面皿蓋在大燒杯上，需保證表面皿的大小能蓋住大燒杯口并使凹槽朝上。

(4)再將準(zhǔn)備好的冰塊或冰水放在表面皿上，保證表面皿溫度保持低溫狀態(tài)。

(5)最后把酒精燈放在三腳架下方并點(diǎn)燃，等待自來(lái)水沸騰，觀察現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

剛點(diǎn)燃酒精燈時(shí)燒杯內(nèi)無(wú)明顯現(xiàn)象，但5 min左右大燒杯內(nèi)壁出現(xiàn)一層薄水霧，水完全沸騰后表面皿壁上開始出現(xiàn)小水珠，并逐漸向中間凸出部分匯聚成大水滴，滴入小燒杯內(nèi)，如此繼續(xù)10 min后可制得約15 mL純凈蒸餾水。

此改進(jìn)裝置所用儀器簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)過(guò)程所需時(shí)間短，減少了水資源浪費(fèi)，此裝置制得的蒸餾水能滿足實(shí)驗(yàn)室所需，更為重要的是：學(xué)生在此過(guò)程中，動(dòng)手能力和理性思維能力得到提升，激發(fā)了學(xué)習(xí)化學(xué)的持久的興趣和濃厚的求知欲。

2.2 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)二

在學(xué)習(xí)《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué)必修2》的16頁(yè)金屬鎂和鋁分別與稀鹽酸的反應(yīng)時(shí)，課本設(shè)計(jì)是將金屬鎂和鋁分別放在兩個(gè)試管中再與稀鹽酸進(jìn)行對(duì)比反應(yīng)。但在具體操作中稍顯復(fù)雜，做實(shí)驗(yàn)時(shí)需要兩邊兼顧，同時(shí)進(jìn)行，才能有較好對(duì)比的效果。因此針對(duì)此缺點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生開動(dòng)腦筋積極思考，設(shè)計(jì)一個(gè)操作更簡(jiǎn)單方便的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，以下是學(xué)生思考之后的改進(jìn)過(guò)程：

實(shí)驗(yàn)用品：鎂條、鋁條、6 mol/L的稀鹽酸、Y形試管、鐵架臺(tái)、膠頭滴管。

實(shí)驗(yàn)步驟：

(1)用砂紙將鎂和鋁打磨，除掉表面的氧化物。

(2)將鎂和鋁分別放入Y形試管的兩邊，用膠頭滴管在試管口滴加適量的稀鹽酸。

(3)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

鎂與稀鹽酸反應(yīng)劇烈，生成大量氣泡，而鋁與稀鹽酸反應(yīng)現(xiàn)象不明顯，開始只有少量氣體生成，一段時(shí)間后，才開始劇烈反應(yīng)。在與鹽酸的反應(yīng)中，金屬鎂比金屬鋁反應(yīng)現(xiàn)象劇烈且速度較快，由此證明金屬鎂的金屬性比金屬鋁的金屬性強(qiáng)，同周期元素從左到右金屬性減弱。

此創(chuàng)新改進(jìn)利用一個(gè)Y形試管作為反應(yīng)儀器，可以做到同時(shí)反應(yīng)，這樣能更好地進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)將鹽酸濃度提高，把2 mol/L鹽酸換成6 mol/L，效果更明顯，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更劇烈，對(duì)比性更強(qiáng)。這樣通過(guò)一連串的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新改進(jìn)，突破了原有的固定思維模式，解決了教學(xué)過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題，使學(xué)生更好的理解和掌握了所學(xué)的知識(shí)，同時(shí)也使得教師的教學(xué)能力得以提升。

3 增加課余趣味實(shí)驗(yàn)

日常生活中有很多的化學(xué)現(xiàn)象，對(duì)其觀察，探究和思索，可以加深我們對(duì)化學(xué)原理的理解，開闊我們的眼界。根據(jù)《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué)必修2》上我們知道了化學(xué)電池的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，其構(gòu)成需要兩個(gè)電極和電解質(zhì)溶液，既然如此，水果中也有電解質(zhì)溶液，那么水果電池能產(chǎn)生電流嗎？產(chǎn)生的電流強(qiáng)度又跟什么因素有關(guān)呢？

實(shí)驗(yàn)藥品：電流計(jì)表、銅片、鋅片、水果(蘋果、西紅柿、檸檬)，導(dǎo)線

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

(1)表1中數(shù)據(jù)可知當(dāng)電極插入深度相同時(shí)，水果酸性越強(qiáng)電流越大。

(2)相同的水果，電極插入越深電流越大。

(3)水果中亦存在電解質(zhì)溶液。

表1 3種水果電極插入不同深度的電流情況

通過(guò)課余興趣實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生感受到化學(xué)貼近生活，生活處處是化學(xué)，從而認(rèn)識(shí)到化學(xué)的重要作用，努力學(xué)好化學(xué)，用所學(xué)到的知識(shí)更好的服務(wù)社會(huì)。

4 適當(dāng)運(yùn)用化學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)

化學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)因時(shí)代的需要進(jìn)入高中課堂，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是利用傳感器來(lái)完成實(shí)驗(yàn)，在傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中一些只能定性而無(wú)法定量實(shí)驗(yàn)以及一些微小或瞬間數(shù)據(jù)的測(cè)量上具有很大的優(yōu)勢(shì)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器主要由計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)采集器，傳感器和一些傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器[4]組成，運(yùn)用實(shí)時(shí)測(cè)量、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和智能控制等[5]先進(jìn)技術(shù)，非常適合高中化學(xué)教學(xué)。化學(xué)實(shí)驗(yàn)經(jīng)常會(huì)伴隨著有毒氣體的釋放及爆炸等危險(xiǎn)[6]，如CO的實(shí)驗(yàn)，在教學(xué)設(shè)備不是很完善，缺通風(fēng)櫥等安全設(shè)備的一些中學(xué)，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)?zāi)芙档臀ｋU(xiǎn)，減少有毒氣體對(duì)環(huán)境的污染。一些化學(xué)實(shí)驗(yàn)如鹽類水解采用傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)可能現(xiàn)象不是很明顯，而采用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)極小的差別也會(huì)被記錄下來(lái)，另外數(shù)字化實(shí)驗(yàn)學(xué)生可以不去實(shí)驗(yàn)室，在課堂上就能完成對(duì)實(shí)驗(yàn)的探究，大大的提高了教學(xué)效果。

5 結(jié) 語(yǔ)

在教學(xué)過(guò)程中，要注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)提升學(xué)生的化學(xué)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展，培養(yǎng)社會(huì)需要的全面發(fā)展的高素質(zhì)人才，同時(shí)在教學(xué)過(guò)程中不斷充實(shí)與完善自我。