浅析核心素养下的高中化学实验教学

2022-05-27赵明明肖艳华

广州化工 2022年9期

赵明明，彭程，肖艳华

(湖南省怀化市湖天中学，湖南怀化 418000)

化学是一门实验学科，为落实“立德树人”的教育根本任务、充分发挥课程在人才培养中的核心作用，高中化学课程标准修订组根据“中国学生发展核心素养(征求意见稿)”和高中化学课程特点，提出包含“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认识”“实验探究与创新意识”“科学精神和社会责任”等五个要素的高中化学核心素养(简称“化学核心素养”)[1]。实验探究[2]与创新意识是核心素养中很重要的一部分，是化学研究的手段。在实验教学中，引导学生成为课堂的主体，由被动填鸭式应试教育学习转为主动学习，学生学习的积极性增强，思维能力得到锻炼，能更好的吸收掌握知识，培养学生的核心素养。本文根据化学实验课程教学中，如何培养学生核心素养[3]进行了深入的探究分析。

1 在教学中设置不同环境的分组探究实验

新课标下的教材不再区分演示实验和分组实验，因此，在条件允许的情况下，尽量减少演示实验，增加分组实验，给学生提供更多的动手操作的机会，能有效的培养学生的核心素养。如在学习必修二第二章第二节原电池时，学生第一次接触原电池，为了提升学生学习的兴趣和理性思维能力，更好的掌握本节内容，在教材41页探究实验的基础上进行了拓展，探究各种电解质溶液对原电池电流强弱的影响。

实验用品：锌片、铜片、自来水、NaOH溶液、CuSO4溶液、稀硫酸、电流计、导线若干(带夹子)、烧杯、橙子、砂纸。

实验内容与具体步骤：

1.1 准备工作

(1)清洗实验所要用到的烧杯等实验器材，用砂纸将Zn片表面的氧化物打磨干净，并将导线的一段与其连接好，另一端与电流计连接好(Zn片连接与电流计负极，Cu片连接于电流计正极)。

(2)将适量配置好的NaOH溶液、稀硫酸、CuSO4溶液、自来水分别倒入五个烧杯中。

1.2 实验步骤

(1)将Zn片和Cu片分别插入自来水、NaOH溶液、稀硫酸、CuSO4溶液、和橙子中。

(2)观察其反应现象，记录实验数据。

1.3 实验结论

不同电解质溶液对原电池的电流强弱影响明显，Zn-Cu-NaOH原电池电流指针偏转程度最大，其次是Zn-Cu-稀硫酸原电池、Zn-Cu- CuSO4原电池，Zn-Cu-水原电池和Zn-Cu-橙子原电池电流偏转最小，这跟锌与电解质溶液发生氧化还原程度有关，在相同的条件下，转移的电子越多，说明电流越大，指针偏转程度越大。

学生通过探究各种电解质溶液对原电池电流强弱的影响，更好的理解了原电池工作的原理，锻炼了学生的操作能力，使学生的思维能力得以提升，实验探究的核心素养得以充分体现。

2 在教学中加强学生创新实验的培养

化学实验是化学教学的灵魂，学生学习化学的兴趣之所以减弱，很大一部分原因是应试教育下的“纸笔实验”“黑板实验”代替“真实实验”，用“做实验题”“讲实验题”代替“做实验”的现象[2]。引导学生运用所学的知识对教材上的实验进行改进创新能增加学生的动手能力，开拓思维，促进学生核心素养能力的发展。

2.1 创新实验一

在学习《普通高中课程标准实验教科书化学必修1》第一课制取蒸馏水的实验时，教材采用的是蒸馏装置，此装置需要不停的通冷凝水，对水资源是一个浪费，且装置较为复杂，蒸馏的时间较长，因此启发学生以此为基础，在不影响其反应原理和结果的方面来进行改进，使制取蒸馏水的实验更加简单易行，能够在更短的时间内制取更多纯净的蒸馏水。以下为学生的创新改进过程：

实验试剂：自来水，冰块或冰水

实验仪器：500 mL的大烧杯，100 mL的小烧杯，三脚架，泥三角，酒精灯，表面皿，石棉网。

实验步骤：

(1)将三脚架放在实验桌中央，再在三脚架上放上大烧杯，并在大烧杯下垫上石棉网。

(2)将泥三角放入大烧杯内，使其大小可卡入大烧杯底，往大烧杯内加入100ml的自来水，再把小烧杯放在泥三角正中间，防止小烧杯受浮力的作用在大烧杯内不稳。

(3)把表面皿盖在大烧杯上，需保证表面皿的大小能盖住大烧杯口并使凹槽朝上。

(4)再将准备好的冰块或冰水放在表面皿上，保证表面皿温度保持低温状态。

(5)最后把酒精灯放在三脚架下方并点燃，等待自来水沸腾，观察现象。

实验结果：

刚点燃酒精灯时烧杯内无明显现象，但5 min左右大烧杯内壁出现一层薄水雾，水完全沸腾后表面皿壁上开始出现小水珠，并逐渐向中间凸出部分汇聚成大水滴，滴入小烧杯内，如此继续10 min后可制得约15 mL纯净蒸馏水。

此改进装置所用仪器简单，实验过程所需时间短，减少了水资源浪费，此装置制得的蒸馏水能满足实验室所需，更为重要的是：学生在此过程中，动手能力和理性思维能力得到提升，激发了学习化学的持久的兴趣和浓厚的求知欲。

2.2 创新实验二

在学习《普通高中课程标准实验教科书化学必修2》的16页金属镁和铝分别与稀盐酸的反应时，课本设计是将金属镁和铝分别放在两个试管中再与稀盐酸进行对比反应。但在具体操作中稍显复杂，做实验时需要两边兼顾，同时进行，才能有较好对比的效果。因此针对此缺点，激发学生开动脑筋积极思考，设计一个操作更简单方便的对比实验，以下是学生思考之后的改进过程：

实验用品：镁条、铝条、6 mol/L的稀盐酸、Y形试管、铁架台、胶头滴管。

实验步骤：

(1)用砂纸将镁和铝打磨，除掉表面的氧化物。

(2)将镁和铝分别放入Y形试管的两边，用胶头滴管在试管口滴加适量的稀盐酸。

(3)观察实验现象。

实验结果：

镁与稀盐酸反应剧烈，生成大量气泡，而铝与稀盐酸反应现象不明显，开始只有少量气体生成，一段时间后，才开始剧烈反应。在与盐酸的反应中，金属镁比金属铝反应现象剧烈且速度较快，由此证明金属镁的金属性比金属铝的金属性强，同周期元素从左到右金属性减弱。

此创新改进利用一个Y形试管作为反应仪器，可以做到同时反应，这样能更好地进行对比，同时将盐酸浓度提高，把2 mol/L盐酸换成6 mol/L，效果更明显，实验现象更剧烈，对比性更强。这样通过一连串的实验创新改进，突破了原有的固定思维模式，解决了教学过程中的实际问题，使学生更好的理解和掌握了所学的知识，同时也使得教师的教学能力得以提升。

3 增加课余趣味实验

日常生活中有很多的化学现象，对其观察，探究和思索，可以加深我们对化学原理的理解，开阔我们的眼界。根据《普通高中课程标准实验教科书化学必修2》上我们知道了化学电池的反应是氧化还原反应，其构成需要两个电极和电解质溶液，既然如此，水果中也有电解质溶液，那么水果电池能产生电流吗？产生的电流强度又跟什么因素有关呢？

实验药品：电流计表、铜片、锌片、水果(苹果、西红柿、柠檬)，导线

实验结果如下：

(1)表1中数据可知当电极插入深度相同时，水果酸性越强电流越大。

(2)相同的水果，电极插入越深电流越大。

(3)水果中亦存在电解质溶液。

表1 3种水果电极插入不同深度的电流情况

通过课余兴趣实验，使学生感受到化学贴近生活，生活处处是化学，从而认识到化学的重要作用，努力学好化学，用所学到的知识更好的服务社会。

4 适当运用化学数字化实验

化学数字化实验因时代的需要进入高中课堂，数字化实验是利用传感器来完成实验，在传统化学实验中一些只能定性而无法定量实验以及一些微小或瞬间数据的测量上具有很大的优势。数字化实验仪器主要由计算机，数据采集器，传感器和一些传统实验仪器[4]组成，运用实时测量、数据采集、数据分析和智能控制等[5]先进技术，非常适合高中化学教学。化学实验经常会伴随着有毒气体的释放及爆炸等危险[6]，如CO的实验，在教学设备不是很完善，缺通风橱等安全设备的一些中学，数字化实验能降低危险，减少有毒气体对环境的污染。一些化学实验如盐类水解采用传统化学实验可能现象不是很明显，而采用数字化实验极小的差别也会被记录下来，另外数字化实验学生可以不去实验室，在课堂上就能完成对实验的探究，大大的提高了教学效果。