基于“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的教學(xué)設(shè)計(jì)
——以“影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素”為例

曹卓琪

（聊城大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 山東 聊城 252000）

1.研究背景

為了提高學(xué)生的全面發(fā)展，在《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中（2017版）》中確定了化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)，化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)是學(xué)生必備的科學(xué)素養(yǎng)，“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”是其中之一。科學(xué)探究在化學(xué)課堂上的體現(xiàn)在于運(yùn)用實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行自主探究，集中注意力進(jìn)行思考，運(yùn)用自己可利用的資料進(jìn)行信息收集，得到最終的探究結(jié)果，教師在此過程中進(jìn)行指導(dǎo)，充分發(fā)揮學(xué)生的探究能力。創(chuàng)新意識是指對原有的環(huán)境進(jìn)行改進(jìn)、更新、完善，并基于此創(chuàng)造出新事物；對于學(xué)生來說，創(chuàng)新意識就是培養(yǎng)學(xué)生思維跳躍、富有想象力和創(chuàng)造力的思維品質(zhì)。

2.傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

從現(xiàn)階段的傳統(tǒng)教學(xué)中，存在著一些問題，教材與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相脫節(jié)的問題嚴(yán)重，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)缺乏科學(xué)性和邏輯性，無法強(qiáng)化學(xué)生對化學(xué)知識的認(rèn)識，并且實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的針對性不強(qiáng)，難以與化學(xué)實(shí)驗(yàn)理論知識相匹配，學(xué)生往往在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中不知道如何去操作?；瘜W(xué)教師往往是采用“填鴨式”的傳統(tǒng)教學(xué)方式，以講解課本化學(xué)知識為主，缺少對實(shí)驗(yàn)操作的重視，忽略了對學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，缺乏科學(xué)探究與創(chuàng)新意識。教師的教學(xué)理念相對落后，教學(xué)效率較低，不能讓學(xué)生真正的在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，在生活中學(xué)習(xí)，因此，傳統(tǒng)化學(xué)教學(xué)需要引進(jìn)新的理念提高教學(xué)效率。

3.“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”理念指導(dǎo)下“影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素”課例的開發(fā)與實(shí)施

3.1 教材分析

“影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素”是人教版《化學(xué)2（必修）》第六章第二節(jié)的內(nèi)容，主要圍繞化學(xué)反應(yīng)而開展，前一節(jié)的內(nèi)容主要是化學(xué)反應(yīng)能量，后面的課程涉及到化學(xué)反應(yīng)平衡的知識，本節(jié)課主要是討論影響化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)外因素，在本章中有承上啟下的作用。

3.2 教學(xué)目標(biāo)

3.2.1 理解化學(xué)反應(yīng)速率的概念和影響因素，了解物質(zhì)性質(zhì)、溫度、濃度等因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。

3.2.2 觀察演示實(shí)驗(yàn)，能夠?qū)舛冗@個(gè)影響因素，設(shè)計(jì)出相關(guān)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，總結(jié)反應(yīng)現(xiàn)象的規(guī)律。

3.2.3 培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神，拓展學(xué)生的創(chuàng)新思維，形成化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)。

3.3 教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素。

教學(xué)難點(diǎn)：通過問題設(shè)計(jì)，使學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，驗(yàn)證影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素。

3.4 教學(xué)設(shè)計(jì)思路

（1）激發(fā)學(xué)生興趣，鞏固舊知識，提出影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素的相關(guān)問題。（2）幫助學(xué)生形成對新知識的認(rèn)知，初露創(chuàng)新意識，提出影響化學(xué)反應(yīng)因素的假設(shè)。（3）調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，進(jìn)行知識分析及綜合實(shí)驗(yàn)方案的創(chuàng)造性設(shè)計(jì)。（4）自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，鞏固提升相關(guān)化學(xué)知識及動手操作能力。（5）搜集實(shí)驗(yàn)資料及證據(jù)，幫助學(xué)生拓寬思路，加深對實(shí)驗(yàn)的理解，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)假設(shè)。（6）學(xué)生進(jìn)行交流思考，體現(xiàn)科學(xué)精神。

3.5 教學(xué)過程

3.5.1 創(chuàng)設(shè)生活情景，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

【教師活動】展示煙花綻放、溶洞形成、鐵生銹的圖片或視頻，這些都是生活中常見的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象，他們的反應(yīng)有快有慢，和什么有關(guān)呢？生活中還有哪些化學(xué)反應(yīng)快慢的現(xiàn)象呢？

【學(xué)生活動】學(xué)生觀看視頻和圖片，并小組討論以上三種化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象的快慢，得出化學(xué)反應(yīng)的快慢受外部因素和內(nèi)部因素的影響。

【設(shè)計(jì)意圖】從生活中常見的化學(xué)現(xiàn)象入手，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情景，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)；通過對幾種化學(xué)反應(yīng)快慢的討論，回顧舊知識，利用問題驅(qū)動及小組討論，“觀察、對比、回顧”激發(fā)學(xué)生探究影響化學(xué)反應(yīng)的因素是什么，在比較中探尋新知識，培養(yǎng)學(xué)生細(xì)心觀察、主動探究、樂于學(xué)習(xí)的態(tài)度，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究的核心素養(yǎng)。

3.5.2 引入化學(xué)反應(yīng)速率的概念。

【教師活動】教師對學(xué)生的討論加以總結(jié)，請同學(xué)給化學(xué)反應(yīng)速率下一個(gè)定義。

【學(xué)生1】化學(xué)反應(yīng)速率通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少量或者是生成物濃度的增加量來表示。

【教師活動】沒錯(cuò)，就比如說，某反應(yīng)物在2min內(nèi)由5mol/L變?yōu)榱?mol/L，該反應(yīng)物濃度的變化就表示該反應(yīng)在該時(shí)間段內(nèi)的平均反應(yīng)速率為1mol/（L·min）。請同學(xué)們結(jié)合生活中的現(xiàn)象再思考一下，影響化學(xué)反應(yīng)速率的內(nèi)外因素具體有哪些呢？

【學(xué)生活動】學(xué)生進(jìn)行小組討論交流，得出外因素主要有濃度、溫度、壓力、催化劑等；內(nèi)因素主要有物質(zhì)本身的性質(zhì)。

【設(shè)計(jì)意圖】通過生活中的反應(yīng)現(xiàn)象，讓學(xué)生自己討論出化學(xué)反應(yīng)速率的概念，并且初步分析出影響化學(xué)反應(yīng)速率的內(nèi)外因具體有哪些；初步理解物質(zhì)的化學(xué)變化是由其內(nèi)部因素決定的，外部因素只能加快或延緩其反應(yīng)速率，為下一步的實(shí)驗(yàn)探究做鋪墊。

3.5.3 演示內(nèi)部因素的實(shí)驗(yàn)，初步探究化學(xué)反應(yīng)速率的因素。

【演示實(shí)驗(yàn)】探究內(nèi)部因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，教師進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)：在相同條件下，分別探究鈉、鎂與冷水的反應(yīng)速率快慢；在實(shí)驗(yàn)過程中講解所要注意的事項(xiàng)。

【學(xué)生活動】學(xué)生注意觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并及時(shí)做好記錄，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行對比，進(jìn)行小組討論。

【教師提問】根據(jù)剛才的兩組實(shí)驗(yàn)，大家觀察到什么實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢？根據(jù)現(xiàn)象又有怎樣的結(jié)論呢？

【學(xué)生2】在與水反應(yīng)時(shí)，金屬鎂反應(yīng)緩慢，只有少量氣泡產(chǎn)生；金屬鈉與水反應(yīng)可以總結(jié)為浮、熔、游、響、紅，反應(yīng)比較劇烈。因此物質(zhì)本身的性質(zhì)可以決定其化學(xué)反應(yīng)速率的大小。

【設(shè)計(jì)意圖】讓學(xué)生從宏觀的現(xiàn)象探析到化學(xué)反應(yīng)的微觀本質(zhì)，讓學(xué)生從視覺、聽覺的角度上感受化學(xué)反應(yīng)的速率的快慢，加深學(xué)生的印象，通過兩個(gè)對比實(shí)驗(yàn)，更加直觀生動驗(yàn)證了內(nèi)部因素決定了化學(xué)反應(yīng)的速率，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維，為下一步的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行鋪墊。

3.5.4 打開創(chuàng)新思維，自主設(shè)計(jì)濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響的實(shí)驗(yàn)方案。

【教師提問】反應(yīng)物濃度的不同會對化學(xué)反應(yīng)的速率產(chǎn)生影響嗎？請同學(xué)們根據(jù)書中的溫度的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)一個(gè)關(guān)于反應(yīng)物濃度的不同對化學(xué)反應(yīng)速率的影響的實(shí)驗(yàn)方案，可以小組討論交流。

【學(xué)生活動】學(xué)生們根據(jù)已有的實(shí)驗(yàn)試劑和器材設(shè)計(jì)相關(guān)方案。

【學(xué)生1】我們小組設(shè)計(jì)了一組對比實(shí)驗(yàn)：在兩支試管中分別加入大理石，在第一支試管中加入0.2mol/L的鹽酸10mL，在第二支試管中加入2mol/L的鹽酸10mL，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行對比，就可以反應(yīng)物濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的規(guī)律。

【學(xué)生2】我們小組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)為：取兩支試管，分別加入4mL的0.01mol/L的高錳酸鉀溶液。向第一支中加入2mL的0.3mol/L的草酸，向第二支試管中加入2mL的0.1mol/L的草酸，分別記錄高錳酸鉀褪色的時(shí)間，來推斷出反應(yīng)物濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。

【設(shè)計(jì)意圖】讓學(xué)生從研究的問題入手，依據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，通過小組討論反應(yīng)物濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，設(shè)計(jì)出不同的實(shí)驗(yàn)方案來進(jìn)行探究。讓學(xué)生打開創(chuàng)新思維，提供一些創(chuàng)新例子，也使學(xué)生更加深入的了解化學(xué)反應(yīng)速率的相關(guān)知識。

3.5.5 自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，搜集資料。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)猜想。

【教師活動】同學(xué)們，根據(jù)剛才的小組設(shè)計(jì)方案，請同學(xué)們利用手中的實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。在學(xué)生探究期間，教師應(yīng)巡查學(xué)生實(shí)驗(yàn)，提醒學(xué)生注意實(shí)驗(yàn)安全，并對學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)的指導(dǎo)。

【學(xué)生探究】經(jīng)過學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究，由相關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出相關(guān)結(jié)論。

【學(xué)生1】我們小組的實(shí)驗(yàn)觀察到第一支試管中有少量氣泡，而第二支是試管中有大量的氣泡產(chǎn)生。

【學(xué)生2】我們小組通過實(shí)驗(yàn)觀察到，第一支試管草酸濃度較高，高錳酸鉀褪色時(shí)間較快；第二支試管草酸濃度較低，高錳酸鉀溶液褪色時(shí)間較慢，因此反應(yīng)物濃度對化學(xué)反應(yīng)速率產(chǎn)生了影響。

【學(xué)生總結(jié)】根據(jù)兩組對比實(shí)驗(yàn)，可以得知，濃度對化學(xué)反應(yīng)速率產(chǎn)生了影響。當(dāng)其他條件不變時(shí)，濃度越大，化學(xué)反應(yīng)速率越大；濃度越小，化學(xué)反應(yīng)速率越小。

【教師總結(jié)】同學(xué)們總結(jié)的非常好！當(dāng)反應(yīng)物濃度增大時(shí)，活化分子數(shù)相應(yīng)的增加，單位體積內(nèi)分子數(shù)也增多，所以反應(yīng)速率必然增加。

【設(shè)計(jì)意圖】通過學(xué)生的自主探究，驗(yàn)證了自己的猜想，得出了實(shí)驗(yàn)結(jié)論，培養(yǎng)了學(xué)生觀察能力與科學(xué)探究的能力，拓展了學(xué)生的創(chuàng)新思維，樹立了化學(xué)的學(xué)科核心素養(yǎng)。

3.5.6 歸納總結(jié)，知識拓展應(yīng)用。

【教師活動】通過PPT展示歸納影響化學(xué)反應(yīng)速率的主要的幾個(gè)因素，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)的化學(xué)知識解決生活中的實(shí)際問題。提問：

（1）在生活中，蘋果和柿子放在一起，為什么可以加快柿子的成熟？

（2）在二氧化碳與氧化鈣的反應(yīng)中，如何改變反應(yīng)條件加快反應(yīng)速率？

【學(xué)生活動】觀看、聽講、理解影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素及其原因，并思考老師提出的問題，將化學(xué)與生活聯(lián)系到一起，提高創(chuàng)新意識。

【設(shè)計(jì)意圖】歸納知識重點(diǎn)，將化學(xué)與生活聯(lián)系到一起，加深學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)速率的因素的理解，是上一步科學(xué)探究的總結(jié)與延伸，做到學(xué)以致用。

4.教學(xué)反思

總之，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)并不是一蹴而就的，是需要日積月累的，在本節(jié)課當(dāng)中，采用了科學(xué)探究的模式，使學(xué)生在問題驅(qū)動下積極地參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，自主進(jìn)行合作探究，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維的提高。學(xué)生在做中學(xué)，加強(qiáng)了理論與實(shí)踐的結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力，提高了課堂的教學(xué)效果，在完成本課目標(biāo)的同時(shí)，做到了知識拓展，使學(xué)生將知識與實(shí)際生活聯(lián)系到一起，培養(yǎng)了學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。