素养为本的实验探究教学设计
2020-07-30付元兴周矗
付元兴 周矗
[摘 要]以“金属与水的反应”教学为例,探索在化学实验探究教学中如何进行学科核心素养的渗透,促进学生发展动手能力和高阶思维能力,培养学生的科学探究能力与创新意识。
[关键词]实验探究;核心素养;教学设计;金属与水的反应
[中图分类号] G633.8 [文献标识码] A [文章编号] 1674-6058(2020)20-0064-03
《普通高中化学课程标准(2017年版)》提出了五个维度的化学学科核心素养,明确指出以培养学生化学学科核心素养为主旨,重视“素养为本”的教学理念,促进学生化学观念的建构,注重实验为主的多种科学探究。为此,笔者选取了化学必修1第三章第一节《金属与水的反应》教学为例,详细阐述如何在实验探究教学中渗透核心素养。
针对本节内容,教材安排了一个实验和一个科学探究,教学中笔者还增加了铝与水反应的实验,以钠、铝与水的反应进行实验教学,以铁与水的反应进行实验创新,然后根据金属活动性顺序表对金属与水的反应的一般规律进行总结,使学生对此有一个总体的感性认识。
一、教学流程
本节课以“问题—活动”为线索,创设情境;以实验为手段,展开活动教学策略。教学过程以“问题—活动”为坐标展开:以问题为纵坐标,由4个问题串起一堂课,层层深入;以活动为横坐标,让学生置身于实验活动的过程中,以素养为本开展学科知识的学习和探究,初识金属与水反应的规律特征和科学本质。(如图1)
二、教学目标
1.了解金属钠与水的反应,观察钠与水反应的各种现象并能解释产生这些现象的原因;设计铁与水蒸气反应的实验装置,了解铁与水蒸气的反应。
2.通过分组实验和实验装置的设计,感受化学实验在化学研究中的重要性,体验科学探究过程的艰辛与喜悦,培养实事求是的科学精神。
三、教学过程
1.情境导入,提出问题
【实验1】滴水点灯(教师演示)
教师用胶头滴管吸取蒸馏水滴1~2滴在酒精灯灯芯处,让学生观察发生了什么。
学生:哇,点着了!
教师:其实,老师事先在灯芯上放了一小块神秘的金属。今天我们就来学习当金属遇到水会发生什么。
教师(引出):金属能与水反应吗?
学生:思考、猜想。
教师(追问):如何证明金属能与水反应?
学生:寻找证据→实验探究。
设计意图:创设情境,以趣味实验“滴水点灯”引发学生的认知冲突:水通常用来灭火,为何能点燃酒精灯呢?揭秘:灯芯上事先放了一小块金属。进而提出问题:金属能与水反应吗?如何证明?引导学生思考,寻找证据,进行实验探究。
2.寻找证据,实验探究
【实验2】金属钠与水的反应
学生分组实验1:①在烧杯中加一些水,滴入2~3滴酚酞,用镊子取一小块金属钠,用滤纸擦干金属钠表面的煤油,放进烧杯;②观察,在导学案上记录实验现象,并思考产生该现象的原因。
学生:整理现象,得出结论,小组发言。
教师(补充完善):
[现 象 解 释 结 论 钠浮在水面上 密度比水小 钠与冷水剧烈反应,生成了碱性物质和气体 熔化成一个小球 反应放热,钠熔点低 四处游动 反应产生了气体 发出嘶嘶嘶的响声 反应很剧烈 酚酞溶液变红 生成了碱性物质 ]
过渡:通过这个实验说明钠与冷水能发生剧烈的反应,是否所有金属都是如此呢?带着这个问题完成学生分组实验2。
【实验3】金属铝与水的反应
学生分组实验2:①取一段铝条,用砂纸打磨光亮,折叠后放入试管中;②加入少量蒸馏水(1~2 mL),滴入2~3滴酚酞,观察铝条表面和周围有何现象。
学生:整理现象,得出结论,小组发言。
教师(补充完善):
[现 象 结 论 冷水时,铝条上气泡很少,加热后气泡迅速增多;酚酞溶液变红 铝与冷水反应缓慢,与热水反应迅速,生成了碱性物质和气体 ]
设计意图:选取常见的金属钠和铝,通过它们与水反应的实验,证明了金属与水发生反应的可能性。同时,根据二者反应现象的异同,引导学生思考本质原因,进行产物的推断。
过渡:两个实验均产生了气体,它们到底是何种气体呢?
思考与交流:钠、铝与水反应产生的是什么气体?
将一小块钠用铝箔包裹起来,用针扎一些小孔,用镊子夹住伸入盛有水的烧杯里,用排水法收集一小试管气体,待收集满后用大拇指堵住,然后靠近酒精灯火焰,发出尖锐的爆鸣声,证明气体是氢气。(如图2)
寻找理论支撑:上述两个反应中,金属Na、Al的化合价升高,依据氧化还原反应原理,必然存在其他元素化合价的降低,而氧元素已经是最低价(-2价),所以只可能是氢元素的化合价降低,生成氢气。
设计意图:通过实验探究和理論分析,证明产生的气体是氢气,培养学生的思考和分析能力;可以据此深入推导其他金属与水的反应,形成规律性结论。
3.设计实验,探索创新
过渡:是否所有金属都是如此呢?铁与水能反应吗?
教师:提升温度,铁能与水反应吗?
学生:思考。
设计意图:先让学生结合生活中的事例说明铁与水不发生反应,再提问提高温度能否反应,以此展开讨论,引出探究性实验。
【实验4】金属铁与水的反应
学生:用三支试管、水槽、蒸发皿、胶塞、导管、酒精喷灯及其他必要的仪器和物品,设计一个铁粉与水蒸气反应的实验装置,画出装置简图(可参考教材第50页的科学探究)。