高中化學實踐性作業設計與實施

摘 要：高中化學實踐性作業作為化學教學的重要組成部分，對于培養學生的實踐能力和創新精神具有重要意義。本文將從實踐性作業的設計原則、設計要素、實施過程和效果評價四個方面進行探討，研究表明實踐性作業顯著提高了學生的實際操作、理論與實踐的結合能力，以及創新意識和問題解決能力。本文以期為高中化學教學提供有益的參考。

關鍵詞：高中化學；實踐性作業；實驗

一、引言

化學實踐性作業是高中化學教學不可或缺的一部分，它以實驗操作為主要手段，旨在培養學生的動手能力、觀察分析能力和科學思維能力[1]。通過實踐性作業的設計與實施，可以幫助學生提高實踐操作能力，真實感受化學知識的魅力，加深對化學理論的理解和認識，提高實驗技能。同時，實踐性作業也是化學知識教學與學習的重要環節，將理論知識與實際應用相結合，使學生能夠更好地掌握和應用所學的化學知識。

二、化學實踐性作業的設計原則

（一）目的性原則

在設計化學實踐性作業時，目的性是最基本的原則之一。目的性原則指的是要明確實驗的目標和意義，確保實驗項目與教學目標相符合。化學實踐性作業的目的可以包括提高學生的實驗操作技能、培養科學思維能力、加深對化學理論知識的理解等。通過設定明確的目的，可以使學生在實踐中積極探索和思考，讓他們明確實驗的意義和學習的價值，激發其學習興趣和主動性。

（二）科學性原則

科學性原則是設計化學實踐性作業時必須遵循的重要原則之一。科學性原則要求實驗的設計和執行基于科學的理論和方法，確保實驗結果的可靠性和準確性。在設計實踐性作業時，需要充分考慮化學實驗的基本原理、反應機制、實驗條件等科學知識[2]，并科學合理地確定實驗步驟、試劑用量、反應時間等關鍵參數。此外，科學性原則還要求實驗的評價和數據處理方法科學規范，如正確使用儀器、采取適當的分析方法、進行統計處理等。只有在科學性原則的指導下設計和完成化學實踐性作業，才能確保實驗過程和結果的科學性和可靠性，幫助學生真正理解和掌握化學知識，培養科學的思維方式和實驗技能。

（三）安全性原則

安全性原則要求將安全放在首要位置，確保實驗操作過程中的人身安全、設備安全以及環境安全。在設計實踐性作業時，需要充分考慮化學品的危險性和毒性特點，并采取有效的措施來預防事故的發生。這包括正確選擇化學實驗所需的試劑和儀器設備，在實驗室中建立良好的通風系統，做好個人防護措施，如戴好安全眼鏡、穿戴實驗服等。此外，還要對實驗室操作流程進行風險評估和事故預防措施的制訂，如合理規劃實驗步驟、正確操作實驗儀器，遵守實驗室規章制度等，只有在安全性原則的指導下設計和完成化學實踐性作業，才能最大限度地減少實驗過程中的意外事故，保障參與實驗的人員的健康和安全，確保實驗環境的安全和可持續發展。

（四）可操作性原則

可操作性原則強調設計的實踐性任務應該具備清晰、準確且可操作的特點，使學生能夠有效地進行實驗操作并取得可信的實驗結果。根據這一原則，在設計化學實踐性作業時需要考慮以下三個方面：第一，實驗步驟要簡明扼要，避免使用含糊不清或復雜難懂的指導語言，以確保學生能夠準確理解并按照要求進行操作。第二，所用材料和設備要具備實際可獲得性，不逾越學校實驗室的條件限制，以方便學生在實驗室環境中進行操作。此外，實驗過程中所涉及的化學試劑和溶液濃度應控制在安全和合理的范圍內，以防止危險事件發生。第三，實驗結果的收集和數據分析也要盡量簡單明了，便于學生進行實驗結果的觀察和數據處理，從中總結出科學結論。可操作性原則的遵循可以確保化學實踐性作業的順利開展，提高學生的實驗操作能力和科學素養。

三、化學實踐性作業的設計策略

（一）理論知識與實踐活動的結合

化學實踐性作業的設計要素之一是理論知識與實踐活動的結合，這意味著在設計實踐性作業時，需要將相關的理論知識與實際的實驗活動相結合，使學生能夠鞏固和應用所學的理論知識。為了實現這一目標，教師應該根據學生的學習情況和課程要求，在實踐性作業中合理安排相關的理論知識點，并設計與之相適應的實驗內容。可以通過提前教授一些理論知識，引導學生了解實驗原理、反應機制等，然后設計一個與之相關的實驗任務讓學生進行實踐操作，將所學的理論知識應用到具體實驗中去。

（二）生活情境的融入

融入生活情境是指通過將課堂學習的化學知識應用到現實生活中的實際場景中，可以使學生更好地理解和掌握所學化學知識的實際應用價值。

以統編版高中化學必修一的《化學實驗基本方法》中的混合物的分離和提純為例，可以設計一個融入生活情境的實踐性作業。讓學生模擬家庭污水處理的過程。他們可以收集家庭生活污水樣品，并利用所學的混合物分離和提純技術，進行污水處理實驗，通過這個實踐性作業，學生可以了解到家庭污水中存在的各種雜質和有害物質，以及如何運用化學知識進行有效的分離和提純處理。這樣設計的實踐性作業可以加深學生對化學實驗原理和操作方法的理解，同時培養他們的實踐能力和科學思維方式。通過將所學知識應用到實際問題中，學生不僅能夠提升自己的學習興趣，還能加深對化學在日常生活中的重要性和應用價值的認識。

（三）安全意識和實驗規范的培養

在設計高中化學實踐性作業時，安全意識和實驗規范的培養是必不可少的設計要素。通過設置實驗前的安全講解和教育，引導學生對實驗過程中存在的潛在危險有充分的認識，使他們明白保護自己和他人安全的重要性。同時，在實驗過程中，規定學生必須嚴格遵守實驗室安全規則和操作規范，如正確佩戴防護用具、合理使用實驗器材和化學試劑等[3]。

（四）實驗數據的記錄與實驗報告的撰寫

在高中化學實踐性作業的設計中，實驗數據的記錄與實驗報告的撰寫是關鍵的設計要素。學生應該被引導去準確、全面地記錄實驗過程中所獲得的數據，包括實驗條件、操作步驟、觀察結果等。這些數據不僅有助于學生整理和分析實驗結果，還能幫助他們發現實驗中的規律和問題。在撰寫實驗報告時，學生要按照科學報告的格式要求，結構清晰、語言準確地描述實驗目的、原理、方法、結果和結論等內容。

四、化學實踐性作業的實施過程

以部編版高中化學必修1課程中的《氧化還原反應》為例：

（一）明確作業目標

作業目標是通過實踐性作業讓學生掌握氧化還原反應的基本概念、了解不同氧化還原反應類型及其應用，并能夠進行氧化還原反應實驗和數據處理。1.掌握氧化還原反應的定義和基本特征，包括電子轉移、氧化劑和還原劑的概念；2.了解不同氧化還原反應類型，如金屬與非金屬的反應、酸與金屬的反應、過氧化物的分解反應等，并能夠描述反應過程和產物的生成；3.理解氧化還原反應在日常生活和工業生產中的應用，如腐蝕、電池、焊接、電解等，并具備分析和解釋這些應用的能力；4.能夠進行氧化還原反應實驗，熟悉實驗操作步驟和安全注意事項，觀察實驗現象并記錄關鍵數據；5.具備對實驗數據進行整理、分析和推理的能力，能夠總結規律，對實驗結果進行合理解釋，并提出個人觀點和建議。

通過以上作業目標的明確，目的是幫助學生建立起對氧化還原反應的整體認知和實踐能力，培養他們的實驗思維和科學素養，提高他們在化學領域的探索和創新能力。

（二）設計作業內容

設計一個涉及氧化還原反應的實踐性實驗任務。以“鐵的氧化”相關知識教學為例，要求學生觀察鐵在空氣中的變化，深入理解氧化反應的過程和特點，學習酸性介質中鐵的氧化反應。

（三）準備實驗器材和材料

1.鐵：選擇一根鐵絲或鐵釘作為實驗材料，確保表面光滑。

2.實驗室玻璃器皿：

試管：用于加熱和反應觀察，建議使用實驗室大小的試管。

試管架：用于固定試管。

3.酸性介質：

將燒杯或試管放在實驗臺上，將鐵片放入其中。然后，小心地向燒杯或試管中加入適量的稀硫酸。注意，應該使用稀硫酸而不是濃硫酸，以避免劇烈的反應。

4.安全設備：

護目鏡：確保實驗人員眼睛的安全。

實驗手套：保護實驗人員的手部皮膚。

實驗臺墊：防止實驗中的濺灑事故，減少對實驗臺的腐蝕。

5.其他輔助工具：

細砂紙：用于擦拭鐵材料的表面，確保光滑。

火柴或燃燒器具：用于加熱鐵材料。

滴管或移液管：用于向試管中加入酸性介質。

6.廢棄物容器：用于放置廢棄的實驗物品，如棄用的鐵釘、廢棄的酸性介質等。確保正確分類和處理廢棄物。

7.清洗用具：用于清洗實驗器材，如試管刷、清洗劑等。

在進行實驗前，嚴格遵守實驗室安全操作規范，并根據實驗室規定選擇適當的實驗器材和材料。

（四）指導實驗過程

步驟一：在進行實驗前，檢查實驗室的通風情況和緊急救援設備是否齊全，戴上適當的個人防護裝備，包括護目鏡和實驗手套，確保自身安全。

步驟二：選擇一根鐵釘或者一小片鐵作為實驗材料，使用細砂紙輕輕地擦拭鐵材料的表面，以去除可能存在的氧化物和污垢，使其表面光滑[4]。

步驟三：準備一個干凈的試管，將鐵材料小心地送入試管中，確保鐵絲與試管壁不接觸。

步驟四：準備一支滴管或移液管，并將其放入稀鹽酸溶液中，緩慢地向試管中滴加適量的稀鹽酸溶液，注意避免濺灑和接觸皮膚或眼睛，注意加入的稀鹽酸溶液應足夠淹沒鐵材料。

步驟五：觀察鐵在酸性介質中的變化過程，記錄下所觀察到的現象。觀察試管中發生的現象，如是否產生氣泡、顏色變化等，記錄下實驗過程中觀察到的現象和變化，包括開始時的鐵的外觀、溶液的顏色變化、氣泡的釋放等，可以觀察一段時間，記錄整個實驗過程中的變化情況。

（五）記錄實驗數據

準確記錄實驗數據和進行多次實驗可以提高實驗的可靠性，并幫助學生更好地理解實驗結果和現象。在進行實驗之前，準備一個實驗記錄表格或筆記本，用于記錄實驗過程中的重要數據和觀察現象，記錄實驗的詳細步驟、所使用的試劑和設備等必要信息；在實驗過程中，記錄時間、溫度、反應顏色變化、氣泡的釋放情況等觀察結果；注意及時記錄重要數據，以防止遺漏或忘記。進行多次實驗可以驗證實驗結果的可靠性，并幫助學生更充分地了解實驗過程和現象，每次實驗都應保持實驗條件的一致性。根據實驗數據和觀察結果，學生可以進行數據分析和歸納總結；比較多次實驗的結果，檢查數據之間的一致性和變化趨勢；分析可能的因果關系，如試劑濃度、溫度等對反應速率和產物性質的影響，根據實驗數據和分析結果，總結出實驗的主要發現和結論。

（六）撰寫實驗報告

學生完成實踐性作業后，需要撰寫實驗報告。報告中可以包括實驗目的、實驗步驟、材料和方法、觀察現象、數據記錄和分析、結果與討論等內容。在報告中要求學生正確描述實驗過程，分析反應機理，并結合實驗數據進行解釋。鼓勵學生展示個人的思考和發現。

五、化學實踐性作業的效果評價

（一）增強了學生實際操作能力

通過實踐性作業，學生有機會親自進行化學實驗和操作，掌握實驗的基本技巧和操作要點。這種實際操作的經歷不僅幫助學生更好地理解和應用化學知識，還培養了他們的實驗設計能力、觀察力和數據分析能力。在實施實踐性作業的過程中，學生需要踐行安全意識和方法，學會處理實驗中可能出現的突發情況，進一步提高了他們的實驗技能和問題解決能力。通過這樣的實踐訓練，學生的自信心得到了提升，他們對于面對真實的化學實驗更加熟悉和適應，在未來的學習中具備了更多的應用潛力和競爭優勢。

（二）促進了理論與實踐相結合

在實踐作業中，學生將所學的化學理論知識應用到實際操作中，增強了對理論知識的理解和應用能力。實踐性作業鼓勵學生主動參與實驗設計、實驗執行和實驗結果分析，使他們能夠親身經歷化學實驗的全過程，深刻感受到理論與實踐之間的聯系與差異。在實施實踐性作業的過程中，學生需要運用所學的理論知識來指導實驗的設計和操作[5]，同時也需要根據實驗結果對理論進行驗證和修正。這種理論與實踐相結合的過程不僅幫助學生深化對化學原理的認識，還培養了他們的實驗思維和科學探究能力。通過實踐性作業，學生能夠更好地理解抽象的化學概念，并將其應用于具體實驗現象的解釋和分析中，這種理論與實踐相結合的學習方式使學生能夠更加深入地理解和掌握化學知識，提升了他們的學習效果和學習動力。

結束語

高中化學實踐性作業的設計與實施是一種富有創新和實踐性的教學方式。它通過將理論知識與實踐活動相結合，培養學生的實際操作能力、創新意識和問題解決能力，同時也促進了學生對化學知識的深入理解和掌握。通過遵循目的性、科學性、安全性和可操作性等設計原則，結合明確的目標、合理的內容、周全的準備、有效的指導、嚴謹的記錄、規范的報告和全面的評價，化學實踐性作業的實施取得了顯著的效果。這不僅提高了學生的學習效果，也激發了他們的學習興趣和創新精神。未來，應進一步優化實踐性作業的設計和實施，以更好地適應教育改革的需求，培養出更多具備實踐能力和創新精神的優秀化學人才。

參考文獻

[1]陳體亮.五育融合理念下的高中化學實踐性作業研究[J].學周刊，2023（27）：66-68.

[2]李平.基于核心素養的高中化學大單元作業設計與實施[D].洛陽：洛陽師范學院，2023.

[3]吳棟.新課標下高中化學作業設計[J].教育，2020（1）：60.

[4]王雪艷.化學單元作業設計與實施：以“電解質溶液”單元為例[J].上海課程教學研究，2019（3）：39-45.

[5]張珍.分層作業設計在高中化學教學中的實踐：以“化學電源”課時作業為案例[J].化學教與學，2016（4）：13-15.

本文系福建省南安市教育科學“十四五”規劃2023年度課題“高中化學實踐作業的研究”（立項批準號：NG1453-060）的階段性研究成果

之一。