基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

龐秋紅

摘要：化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)作為初中生所具備的科學(xué)素養(yǎng)，是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的重要基礎(chǔ)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)課程的重要內(nèi)容，教師將視頻資料導(dǎo)入二氧化碳，創(chuàng)設(shè)真實(shí)問題情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，積極配合教師教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng);二氧化碳;實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1引言

化學(xué)作為一門自然科學(xué)，主要是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，在化學(xué)發(fā)展中發(fā)揮重要作用。綜合分析，實(shí)驗(yàn)不僅僅是化學(xué)科學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容，同時(shí)也是教學(xué)的重要方式，教師可以充分利用實(shí)驗(yàn)帶入化學(xué)知識點(diǎn)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中更加形象的理解教材中的重難點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中具有不可替代的作用，對提升教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)均產(chǎn)生重要作用。宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識、科學(xué)精神與社會責(zé)任，是初中化學(xué)新課標(biāo)的五大化學(xué)核心素養(yǎng)[1]。進(jìn)一步分析得出，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是支撐五大核心素養(yǎng)的重要支柱，是培養(yǎng)初中生化學(xué)核心素養(yǎng)的重要措施。新課改下，核心素養(yǎng)已成為初中教育的重要目標(biāo)，因此化學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)被學(xué)校與教師重視，不斷深入挖掘教學(xué)潛能，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。本文針對初中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)要求，以“二氧化碳制取”為案例，進(jìn)一步分析實(shí)驗(yàn)對化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的作用。

2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1問題的導(dǎo)入

【教師】早上好，今天在上課之前，我給大家?guī)砹艘晃弧芭笥选保埧匆曨l。

【學(xué)生】學(xué)生們在視頻中看到用二氧化碳養(yǎng)殖螺旋藻、干冰清洗儀器、捕捉二氧化碳?xì)怏w轉(zhuǎn)化為能源等多種現(xiàn)代化應(yīng)用。

【問題驅(qū)動】通過觀看視頻，引出二氧化碳制取研究這一課程內(nèi)容。同學(xué)們，你們猜出這位“好朋友”嗎？

【學(xué)生】學(xué)生們異口同聲的回答，是二氧化碳。

【教師過渡】二氧化碳是我們的好朋友，它可以應(yīng)用在很多新進(jìn)的高科技設(shè)備中帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展，同時(shí)它也會給我們制造麻煩，比如溫室效應(yīng)。因此，我們對這位“朋友”的認(rèn)識還在繼續(xù)中，需要大家深入探究，不斷探索。今天讓我們一起學(xué)習(xí)下如何與“朋友”相處，學(xué)習(xí)下尋找二氧化碳的方法。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生們在視頻中看到二氧化碳與先進(jìn)科技的關(guān)系，認(rèn)識到這位“朋友”帶來的好處，同時(shí)也鼓勵(lì)學(xué)生們運(yùn)用已掌握的知識去解決溫室效應(yīng)的環(huán)境問題。這就要求學(xué)生們學(xué)習(xí)二氧化碳制取的實(shí)驗(yàn)，不斷探究、分析，培養(yǎng)自身科學(xué)核心素養(yǎng)。

2.2反應(yīng)原理

在本課程學(xué)習(xí)之前，同學(xué)們已掌握制取二氧化碳的多種反應(yīng)、質(zhì)量守恒定律，如何根據(jù)以上兩個(gè)知識點(diǎn)，在不同反應(yīng)原理中制取氣體。這是初中生在化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中所必備的技能，同時(shí)也為學(xué)生制取氣體氣體奠定基礎(chǔ)，特別是藥品的準(zhǔn)備、反應(yīng)原理的確定[2]。

【問題驅(qū)動】問題1：同學(xué)們可以回想下之前學(xué)過的化學(xué)反應(yīng)，有哪些反應(yīng)原理可以生成二氧化碳？

問題2：為什么這些反應(yīng)物能夠成為二氧化碳的原料？在組成方面的特征是什么？

問題3：你認(rèn)為哪一種反應(yīng)原理更適合制取二氧化碳？請給出依據(jù)。

學(xué)生：同學(xué)們帶著問題查閱化學(xué)課本、文獻(xiàn)等多種資料，在探究中學(xué)會獨(dú)立思考問題，并組成小組進(jìn)行合作交流，進(jìn)一步推論并明確制取二氧化碳的反應(yīng)原理。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生們確定反應(yīng)原理的過程是運(yùn)用已學(xué)知識的推理過程，在回顧舊知識的同時(shí)學(xué)會總結(jié)知識點(diǎn)。動植物的呼吸、一氧化碳在氧氣中燃燒、大理石與稀鹽酸反應(yīng)形成二氧化碳，通過組成角度分析，這些制取二氧化碳的反應(yīng)物均含有碳元素，充分體現(xiàn)了元素守恒，不僅僅展現(xiàn)了變化觀念與守恒思想，也體現(xiàn)了化學(xué)科學(xué)核心素養(yǎng)[3]。學(xué)生們在這些反應(yīng)中按照反應(yīng)速率、條件、氣體等多方面的問題，明確適合實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，應(yīng)遵守“簡單”原則，無需控制反應(yīng)速率，用最簡單的方式制度二氧化碳。選擇二氧化碳反應(yīng)原理的過程，實(shí)則為學(xué)生們的推理依據(jù)，在查閱資料中構(gòu)建認(rèn)識模型，建立解決化學(xué)問題的思維框架，形成系統(tǒng)的知識體系，培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)[4]。

2.3實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)

【問題驅(qū)動】請同學(xué)們選擇一種二氧化碳的反應(yīng)原理，并在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)制作設(shè)備，請給出制作依據(jù)？

活動：請同學(xué)們畫出適合制取二氧化碳的實(shí)驗(yàn)裝置圖，如下圖。并解釋各種裝置的優(yōu)缺點(diǎn)。

學(xué)生作品1：實(shí)驗(yàn)操作方便簡單，節(jié)約藥品的使用數(shù)量，適合實(shí)驗(yàn)室制取少量的二氧化碳。

學(xué)生作品2：在實(shí)驗(yàn)過程中方便增加液體藥品，錐形瓶可以盛放更多的藥品，方便制取較多的氣體。

學(xué)生作品3：可以通過增加液體藥品控制使用數(shù)量，無需液封，適合碳酸鈉與稀鹽酸制取二氧化碳。

設(shè)計(jì)意圖：按照過氧化氫制取氧氣的裝置而推理到制取二氧化碳裝置，藥品狀態(tài)與反應(yīng)條件作為評判依據(jù)，建立氣體制取裝置的模型思維框架[5]。選擇相適宜的二氧化碳制取裝置，學(xué)生們在分析過程中學(xué)會按照實(shí)驗(yàn)需求與場景進(jìn)行客觀分析，遵循實(shí)事求是原則，最終確定最適合的實(shí)驗(yàn)室裝置。

3教學(xué)反思

實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容，也是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)科學(xué)核心素養(yǎng)的途徑之一。本實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動通過視頻導(dǎo)入主題、問題設(shè)疑、虛擬實(shí)驗(yàn)場景等多種方式，營造良好的化學(xué)實(shí)驗(yàn)場景，激發(fā)學(xué)生對化學(xué)的興趣，積極主動探究化學(xué)實(shí)驗(yàn)[6]。教師按照小組討論的方式進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生們在新舊知識結(jié)合中學(xué)會總結(jié)化學(xué)知識的重難點(diǎn)，易于掌握新知識點(diǎn)，提高學(xué)習(xí)效率[7]?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，充分展現(xiàn)了學(xué)生們的科學(xué)探究精神，培養(yǎng)學(xué)生們的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，為更好的學(xué)習(xí)化學(xué)奠定了重要基礎(chǔ)。

（作者單位：遼陽市第二十中學(xué)）

參考文獻(xiàn)

[1]杜淑賢.探索新高考背景下的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培育——以“氨”的教學(xué)設(shè)計(jì)為例[J].化學(xué)教學(xué)，2018，378（09）：64-79.

[2]孫佳林，鄭長龍.發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)離不開化學(xué)實(shí)驗(yàn)[J].化學(xué)教育（中英文），2019，40（05）：61-65.

[3]劉妍，王秀紅，張冬華.基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的“鐵鹽和亞鐵鹽”教學(xué)設(shè)計(jì)[J].化學(xué)教育（中英文），2019，11（7）：19-22

[4]胡巢生.基于學(xué)科核心素養(yǎng)的初中化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)——以“質(zhì)量守恒定律”為例[J].化學(xué)教學(xué)，2018，23（9）：119-120

[5]戴維，趙雷洪.基于化學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)——以“SO_2的性質(zhì)和作用”為例[J].化學(xué)教學(xué)，2019，382（01）：48-53.

[6]李嵐.中學(xué)化學(xué)中的實(shí)驗(yàn)與思維[J].化學(xué)教學(xué)，2019，382（01）：10-12.

[7]夏建華，楊靜.基于學(xué)科核心素養(yǎng)的初中化學(xué)科學(xué)探究——以“探究鋁和稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)”為例[J].化學(xué)教學(xué)，2017，17（5）：67-69