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以实验为载体培养学科素养的高中化学教学实践

2021-07-11班英

新课程·上旬 2021年12期
关键词:实验探究化学实验学科素养

班英

摘 要:化学实验是发展学生学科素养的重要载体,通过实验可使学生在获得知识的过程中提高关键能力,形成相应的化学学科素养。论述了高中化学教学应从引导学生整合拓展实验资源、指导学生深度解析典型实验、鼓励学生合作进行实验探究这三个方面,着力于学生学科素养的培养和发展。

关键词:化学实验;整合拓展;深度解析;实验探究;学科素养

实验是培养和发展学生学科素养的重要载体。在化学教学中,面对不同模块的内容时,教师应以实验为载体,采取不同的实验活动教学方式,促进学生核心素养的形成和发展。

一、引导学生整合拓展课本实验,有效提高学生的化学关键能力

元素化合物的内容多而杂,学生通过实验,可以充分认识到不同物质性质的差异和它们之间奇妙的变化,进一步激发学习化学的兴趣。但教材上对有些物质的重要性质所编排的实验并不全面,因此在教学中,教师在原有实验的基础上,应积极引导学生根据物质的性质对课本实验进行整合,拓展增加一些实验,将一些重要物质的性质串联起来,以利于学生的学习认知。学生通过讨论、操作、观察、纪录等活动,提高了动手能力、观察能力、表达能力;通过宏观实验现象推断及微观原子结构解释,逐步形成了宏观辨识与微观探析的素养。

【案例一】探究Al及其化合物的性质(案例均以人教版普通高中化学必修和选修课本为例)

课本实验:【3-7】Al2(SO4)3与氨水反应【3-8】Al(OH)3与盐酸、氢氧化钠溶液反应。

拓展实验:(1)在AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量,继续再向上述混合溶液中逐滴加入盐酸直至过量;(2)AlCl3溶液与NaOH溶液进行互滴;(3)将Al2(SO4)3溶液与NaHCO3溶液混合。

设计意图:认识铝盐和偏铝酸盐的性质以及它们之间的相互转化、进一步认识Al(OH)3的酸式电离和碱式电离、理解两性物质的特性以及泡沫灭火器的原理。

【案例二】探究SO2的性质

课本实验:【4-7】SO2的溶解性和漂白性、水溶液酸碱性。

拓展实验:(1)SO2制备和性质探究:用Na2SO3固体和70%的H2SO4反应,将产生的SO2气体分别通入盛有石蕊试液、溴水、酸性高锰酸钾溶液、氯化铁溶液的试管中;(2)SO2收集:用试管收集SO2气体,闻气味,再向其中加入滴有酚酞的氢氧化钠溶液。

设计意图:知道SO2的制备原理和收集,认识SO2的还原性、酸性氧化物的性质、漂白性。

【案例三】探究NO、NO2、HNO3的性质

课本实验:“科学探究”NO2尽可能多的被水吸收及循环利用

拓展实验:取50毫升一次性针筒,完成铜与浓、稀硝酸反应的实验

设计意图:认识Cu与浓、稀HNO3的反应以及NO2和NO间的转化,用一次性针筒做实验,既可避免空气的影响,也可减少对环境的污染,增强学生的环保意识。

二、指导学生深度解析实验,逐渐建立学生的化学认知模型

解析即深入分析、拆解分析。学生对化学实验都比较感兴趣,但大多数学生只限于按照步骤完成,对实验的理解不深入,更谈不上举一反三。这就需要教师指导学生对典型实验解析,除了原理、操作、现象及解释等基本内容外,还需要把实验拆解开来,以问题导引分析理解每一步操作的意义、设计意图、对实验所给数据的分析、实验的改进和评价、实验的影响因素、归纳提炼同一类实验的关键步骤和注意事项等,从而使学生体会到实验的深层价值和意义,逐渐建立认知模型,并依此解决同类问题。

【案例四】苯甲酸的重结晶

1.指导学生阅读实验,并归纳实验步骤及操作注意事项

2.拆解实验:以问题为导引

(1)溶解時烧杯规格、溶剂如何选择?采取哪些措施可加速溶解?

(2)结合苯甲酸的溶解度和实验数据,如何得到饱和溶液?

(3)为什么要趁热过滤?趁热过滤漏斗如何选择?

(4)为加快过滤的速度和得到更干燥的固体可选用什么过滤装置?

(5)冷却结晶时为什么缓慢冷却?得到的晶形有什么不同?

(6)晶体全溶后再加入少量蒸馏水的目的是什么?

(7)要得到更多的苯甲酸晶体,是不是温度越低越好?

3.归纳提炼:建立认知模型

(1)归纳重结晶适用范围、操作关键步骤、注意事项。

(2)从溶液中得到晶体或固体有哪些方法?如何选择?

三、鼓励学生进行实验探究,积极培养学生的化学创新意识

实验探究分为提出问题、做出假设、设计实验、进行实验、得出结论、交流讨论六个步骤。在教学中,教师以课本中的“科学探究”栏目、学生学习中的疑难点以及日常生活中的问题为资源,引导和鼓励学生依据自己感兴趣的内容,选取主题进行实验探究。学生通过查阅相关资料、设计实验方案、完成实验、写出实验报告等活动,充分体验探究的过程,有效地促进了科学探究与创新意识素养的形成。

【案例五】探究KI溶液在空气中的氧化

提供试剂:1mol/LKI溶液、0.1mol/LH2SO4溶液、PH=8KOH溶液、PH=13KOH溶液、淀粉溶液。

探究内容:(1)温度的影响;(2)中性、酸性、碱性介质的影响;(3)氧气浓度的影响。

笔者在多年教学中,深切体会到以实验为载体,通过多种实验活动教学方式,对培养和发展学生学科素养有着积极和独特的作用,而且从方法论的角度,在今后的化学教学中仍具有极大的探索和拓展的空间。

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