素養(yǎng)為本的實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)設(shè)計(jì)

付元興　周矗

[摘? ?要]以“金屬與水的反應(yīng)”教學(xué)為例，探索在化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)中如何進(jìn)行學(xué)科核心素養(yǎng)的滲透，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展動(dòng)手能力和高階思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力與創(chuàng)新意識(shí)。

[關(guān)鍵詞]實(shí)驗(yàn)探究;核心素養(yǎng);教學(xué)設(shè)計(jì);金屬與水的反應(yīng)

[中圖分類號(hào)]? ? G633.8? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2020）20-0064-03

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提出了五個(gè)維度的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，明確指出以培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為主旨，重視“素養(yǎng)為本”的教學(xué)理念，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)觀念的建構(gòu)，注重實(shí)驗(yàn)為主的多種科學(xué)探究。為此，筆者選取了化學(xué)必修1第三章第一節(jié)《金屬與水的反應(yīng)》教學(xué)為例，詳細(xì)闡述如何在實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)中滲透核心素養(yǎng)。

針對(duì)本節(jié)內(nèi)容，教材安排了一個(gè)實(shí)驗(yàn)和一個(gè)科學(xué)探究，教學(xué)中筆者還增加了鋁與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，以鈉、鋁與水的反應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以鐵與水的反應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，然后根據(jù)金屬活動(dòng)性順序表對(duì)金屬與水的反應(yīng)的一般規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，使學(xué)生對(duì)此有一個(gè)總體的感性認(rèn)識(shí)。

一、教學(xué)流程

本節(jié)課以“問題—活動(dòng)”為線索，創(chuàng)設(shè)情境;以實(shí)驗(yàn)為手段，展開活動(dòng)教學(xué)策略。教學(xué)過程以“問題—活動(dòng)”為坐標(biāo)展開：以問題為縱坐標(biāo)，由4個(gè)問題串起一堂課，層層深入;以活動(dòng)為橫坐標(biāo)，讓學(xué)生置身于實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的過程中，以素養(yǎng)為本開展學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)和探究，初識(shí)金屬與水反應(yīng)的規(guī)律特征和科學(xué)本質(zhì)。（如圖1）

二、教學(xué)目標(biāo)

1.了解金屬鈉與水的反應(yīng)，觀察鈉與水反應(yīng)的各種現(xiàn)象并能解釋產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因;設(shè)計(jì)鐵與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，了解鐵與水蒸氣的反應(yīng)。

2.通過分組實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)，感受化學(xué)實(shí)驗(yàn)在化學(xué)研究中的重要性，體驗(yàn)科學(xué)探究過程的艱辛與喜悅，培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)精神。

三、教學(xué)過程

1.情境導(dǎo)入，提出問題

【實(shí)驗(yàn)1】滴水點(diǎn)燈（教師演示）

教師用膠頭滴管吸取蒸餾水滴1～2滴在酒精燈燈芯處，讓學(xué)生觀察發(fā)生了什么。

學(xué)生：哇，點(diǎn)著了！

教師：其實(shí)，老師事先在燈芯上放了一小塊神秘的金屬。今天我們就來學(xué)習(xí)當(dāng)金屬遇到水會(huì)發(fā)生什么。

教師（引出）：金屬能與水反應(yīng)嗎？

學(xué)生：思考、猜想。

教師（追問）：如何證明金屬能與水反應(yīng)？

學(xué)生：尋找證據(jù)→實(shí)驗(yàn)探究。

設(shè)計(jì)意圖：創(chuàng)設(shè)情境，以趣味實(shí)驗(yàn)“滴水點(diǎn)燈”引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突：水通常用來滅火，為何能點(diǎn)燃酒精燈呢？揭秘：燈芯上事先放了一小塊金屬。進(jìn)而提出問題：金屬能與水反應(yīng)嗎？如何證明？引導(dǎo)學(xué)生思考，尋找證據(jù)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

2.尋找證據(jù)，實(shí)驗(yàn)探究

【實(shí)驗(yàn)2】金屬鈉與水的反應(yīng)

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)1：①在燒杯中加一些水，滴入2～3滴酚酞，用鑷子取一小塊金屬鈉，用濾紙擦干金屬鈉表面的煤油，放進(jìn)燒杯;②觀察，在導(dǎo)學(xué)案上記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并思考產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因。

學(xué)生：整理現(xiàn)象，得出結(jié)論，小組發(fā)言。

教師（補(bǔ)充完善）：

[現(xiàn) 象 解 釋 結(jié) 論 鈉浮在水面上 密度比水小 鈉與冷水劇烈反應(yīng)，生成了堿性物質(zhì)和氣體 熔化成一個(gè)小球 反應(yīng)放熱，鈉熔點(diǎn)低 四處游動(dòng) 反應(yīng)產(chǎn)生了氣體 發(fā)出嘶嘶嘶的響聲 反應(yīng)很劇烈 酚酞溶液變紅 生成了堿性物質(zhì) ]

過渡：通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明鈉與冷水能發(fā)生劇烈的反應(yīng)，是否所有金屬都是如此呢？帶著這個(gè)問題完成學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)2。

【實(shí)驗(yàn)3】金屬鋁與水的反應(yīng)

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)2：①取一段鋁條，用砂紙打磨光亮，折疊后放入試管中;②加入少量蒸餾水（1～2 mL），滴入2～3滴酚酞，觀察鋁條表面和周圍有何現(xiàn)象。

學(xué)生：整理現(xiàn)象，得出結(jié)論，小組發(fā)言。

教師（補(bǔ)充完善）：

[現(xiàn) 象 結(jié) 論 冷水時(shí)，鋁條上氣泡很少，加熱后氣泡迅速增多;酚酞溶液變紅 鋁與冷水反應(yīng)緩慢，與熱水反應(yīng)迅速，生成了堿性物質(zhì)和氣體 ]

設(shè)計(jì)意圖：選取常見的金屬鈉和鋁，通過它們與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，證明了金屬與水發(fā)生反應(yīng)的可能性。同時(shí)，根據(jù)二者反應(yīng)現(xiàn)象的異同，引導(dǎo)學(xué)生思考本質(zhì)原因，進(jìn)行產(chǎn)物的推斷。

過渡：兩個(gè)實(shí)驗(yàn)均產(chǎn)生了氣體，它們到底是何種氣體呢？

思考與交流：鈉、鋁與水反應(yīng)產(chǎn)生的是什么氣體？

將一小塊鈉用鋁箔包裹起來，用針扎一些小孔，用鑷子夾住伸入盛有水的燒杯里，用排水法收集一小試管氣體，待收集滿后用大拇指堵住，然后靠近酒精燈火焰，發(fā)出尖銳的爆鳴聲，證明氣體是氫氣。（如圖2）

尋找理論支撐：上述兩個(gè)反應(yīng)中，金屬Na、Al的化合價(jià)升高，依據(jù)氧化還原反應(yīng)原理，必然存在其他元素化合價(jià)的降低，而氧元素已經(jīng)是最低價(jià)（-2價(jià)），所以只可能是氫元素的化合價(jià)降低，生成氫氣。

設(shè)計(jì)意圖：通過實(shí)驗(yàn)探究和理論分析，證明產(chǎn)生的氣體是氫氣，培養(yǎng)學(xué)生的思考和分析能力;可以據(jù)此深入推導(dǎo)其他金屬與水的反應(yīng)，形成規(guī)律性結(jié)論。

3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探索創(chuàng)新

過渡：是否所有金屬都是如此呢？鐵與水能反應(yīng)嗎？

教師：提升溫度，鐵能與水反應(yīng)嗎？

學(xué)生：思考。

設(shè)計(jì)意圖：先讓學(xué)生結(jié)合生活中的事例說明鐵與水不發(fā)生反應(yīng)，再提問提高溫度能否反應(yīng)，以此展開討論，引出探究性實(shí)驗(yàn)。

【實(shí)驗(yàn)4】金屬鐵與水的反應(yīng)

學(xué)生：用三支試管、水槽、蒸發(fā)皿、膠塞、導(dǎo)管、酒精噴燈及其他必要的儀器和物品，設(shè)計(jì)一個(gè)鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，畫出裝置簡(jiǎn)圖（可參考教材第50頁的科學(xué)探究）。