基于化学学科核心素养的教学实践

王静

化学是一门以实验为基础的实用学科，化学学科的核心素养是化学学科最基本的科学素质，培育学生化学核心素养，开展以“素养为本”的教学是新时期化学课程与教学改革的新要求。过氧化氢分解反应在初、高中教材中有不同层次的体现，是很有价值的教学素材，在教学设计和实施过程中，笔者有意识地渗透和发展学生的化学学科核心素养。

一、过氧化氢分解反应在初中教学中的实践

人教版九年级化学上册课题3“制取氧气”中，介绍了过氧化氢分解可以制氧气，并探究了“分解过氧化氢制氧气反应中二氧化锰的作用”。下面是笔者在教学中的课堂教学实录。

[演示实验] 按照教材中的实验设计做实验。

[学生]观察现象后，得到过氧化氢分解生成氧气，放出热量，二氧化锰是该反应的催化剂的结论。

设计意图：让学生认识到化学变化中有新物质生成的同时伴随能量变化，从物质变化和能量变化两个角度认识化学反应，初步建立“变化观念”。

[教师] 二氧化锰中也含有氧元素，过氧化氢是反应物的证据是什么？二氧化锰是催化剂的证据又是什么？

经过分析，学生意识到获得“过氧化氢生成氧气，二氧化锰是该反应的催化剂”的结论缺乏证据，讨论后，设计了新实验方案：

实验1：

图 1

[学生] 通过A、B、C三个实验对比，证明过氧化氢是反应物；并且加热或加入二氧化锰都可以加速过氧化氢分解，提高反应速率。

实验2：

[教师] 评价实验2的方案在实际中是否可行？

[学生评价] 该设计步骤较多，过程中二氧化锰损失会比较多，误差大，结果不准确。

[教师] 同学们的方案是从溶液中提取二氧化锰，如果换角度思维，反过来，将混合物中的液体水分离出来不也能达到目的吗？

经过教师引导、师生共同讨论，设计实验方案如下：

（1）准确称量二氧化锰和表面皿的总质量，并记录；

（2）在二氧化锰表面滴加1ml 5%过氧化氢溶液至不再有气体生成；

（3）小火加热至表面皿中的液体完全蒸发，冷却至室温； 图 2

（4）再次准确称量固体和表面皿的总质量，与（1）比较；

（5）重复步骤（2）、（3）、（4）2次。

（6）将最后所得固体放入试管，加入5%过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管，观察现象。

通过实验，学生发现黑色固体（二氧化锰）的质量和性质在反应前后没有变化，并且可以提高过氧化氢分解的速率，得到了“二氧化锰是过氧化氢分解反应的催化剂”这个结论。

通过对“过氧化氢是否是反应物”以及“二氧化锰是否是催化剂”的探究，发展了学生“证据推理、模型认知”的核心素养。问题“二氧化锰中也含有氧元素，你认为过氧化氢是反应物的依据是什么”， 帮助学生建立良好的“元素观”、“微粒观”、“守恒观”，发展学生“宏观辨识与微观探析”的核心素养，为学生顺利进入高中学习打下良好基础。

二、过氧化氢分解反应高中教学中的实践

人教版选修2第二章第三节“化学反应的速率和限度”、选修4第二章第二节“影响化学反应的因素”中，以过氧化氢分解反应为例讲述了影响化学反应速率的因素及规律。在教学中，笔者做了一些探索，设计了以下教学环节。

[任务1]设计实验测定过氧化氢分解反应的速率。

[学生]利用“测量锌与硫酸溶液反应速率”的装置（图3）。

[质疑]过氧化氢溶液滴入锥形瓶后，会占据一部分体积，是否会对氧气体积的测定产生一定误差？

经过师生进一步讨论，将实验装置做了改进（圖4）

[问题]可以通过测定哪些量确定化学反应的速率？

[学生]可以通过测定收集一定体积氧气所需的时间，或测定一段时间内收集到氧气的体积来求出化学反应速率。

[任务2]现有3%、5%H2O2溶液，MnO2（粉末状），设计实验方案研究外界条件对过氧化氢分解反应速率影响规律。

[教师]影响速率的条件有哪些？用什么方法研究？将这些因素设计在一个表格中。

[学生]影响该反应速率的因素有：H2O2溶液浓度、温度、MnO2的质量。

学生讨论、评价、改进实验方案。

[任务3] 将装置进一步优化，用上面“图5”所示的实验装置进行实验，记录数据，并对实验结果进行讨论。

[学生]分成小组完成实验并记录数据。

[教师]选取不同的实验进行比较分析，可以获得哪些结论？每个小组根据测定的数据，画出V（ O2 ）—t 图像。

学生做出图像后，发现有些数据偏离曲线。于是，教师提示大家分析产生误差的原因。经过讨论，学生一致认为产生的误差原因有一是气体体积和秒表的读数有误差；二是气泡的大小不均匀会造成误差；三是研究温度影响速率的实验时，实验前把药品预热时，部分过氧化氢分解，造成误差。

三、结语

为了使学生更好地由初中向高中过渡，更好地落实“化学学科核心素养”，笔者努力摸索，在初中阶段，注重培养学生的兴趣、了解科学探究的一般过程和方法，培养学生的创新意识、定量意识、严谨的科学态度。高中阶段，帮助学生形成研究外界条件对化学反应速率影响规律的思维、实践框架，不断促进具有化学特质的核心素养的发展。