基于化學學科核心素養的實驗設計

龐秋紅

摘要：化學學科核心素養作為初中生所具備的科學素養，是學生學習化學的重要基礎。化學實驗是化學課程的重要內容，教師將視頻資料導入二氧化碳，創設真實問題情境，激發學生學習興趣，積極配合教師教學，促進學生化學學科核心素養發展。

關鍵詞：化學學科核心素養;二氧化碳;實驗設計

1引言

化學作為一門自然科學，主要是以實驗為基礎，在化學發展中發揮重要作用。綜合分析，實驗不僅僅是化學科學的基礎內容，同時也是教學的重要方式，教師可以充分利用實驗帶入化學知識點，學生在實驗中更加形象的理解教材中的重難點。實驗在化學教學中具有不可替代的作用，對提升教學質量、培養學生科學素養均產生重要作用。宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知、實驗探究與創新意識、科學精神與社會責任，是初中化學新課標的五大化學核心素養[1]。進一步分析得出，化學實驗是支撐五大核心素養的重要支柱，是培養初中生化學核心素養的重要措施。新課改下，核心素養已成為初中教育的重要目標，因此化學實驗應被學校與教師重視，不斷深入挖掘教學潛能，促進學生化學核心素養的發展。本文針對初中化學學科核心素養要求，以“二氧化碳制取”為案例，進一步分析實驗對化學學科核心素養培養的作用。

2實驗設計

2.1問題的導入

【教師】早上好，今天在上課之前，我給大家帶來了一位“朋友”，請看視頻。

【學生】學生們在視頻中看到用二氧化碳養殖螺旋藻、干冰清洗儀器、捕捉二氧化碳氣體轉化為能源等多種現代化應用。

【問題驅動】通過觀看視頻，引出二氧化碳制取研究這一課程內容。同學們，你們猜出這位“好朋友”嗎？

【學生】學生們異口同聲的回答，是二氧化碳。

【教師過渡】二氧化碳是我們的好朋友，它可以應用在很多新進的高科技設備中帶動產業發展，同時它也會給我們制造麻煩，比如溫室效應。因此，我們對這位“朋友”的認識還在繼續中，需要大家深入探究，不斷探索。今天讓我們一起學習下如何與“朋友”相處，學習下尋找二氧化碳的方法。

設計意圖：學生們在視頻中看到二氧化碳與先進科技的關系，認識到這位“朋友”帶來的好處，同時也鼓勵學生們運用已掌握的知識去解決溫室效應的環境問題。這就要求學生們學習二氧化碳制取的實驗，不斷探究、分析，培養自身科學核心素養。

2.2反應原理

在本課程學習之前，同學們已掌握制取二氧化碳的多種反應、質量守恒定律，如何根據以上兩個知識點，在不同反應原理中制取氣體。這是初中生在化學實驗學習中所必備的技能，同時也為學生制取氣體氣體奠定基礎，特別是藥品的準備、反應原理的確定[2]。

【問題驅動】問題1：同學們可以回想下之前學過的化學反應，有哪些反應原理可以生成二氧化碳？

問題2：為什么這些反應物能夠成為二氧化碳的原料？在組成方面的特征是什么？

問題3：你認為哪一種反應原理更適合制取二氧化碳？請給出依據。

學生：同學們帶著問題查閱化學課本、文獻等多種資料，在探究中學會獨立思考問題，并組成小組進行合作交流，進一步推論并明確制取二氧化碳的反應原理。

設計意圖：學生們確定反應原理的過程是運用已學知識的推理過程，在回顧舊知識的同時學會總結知識點。動植物的呼吸、一氧化碳在氧氣中燃燒、大理石與稀鹽酸反應形成二氧化碳，通過組成角度分析，這些制取二氧化碳的反應物均含有碳元素，充分體現了元素守恒，不僅僅展現了變化觀念與守恒思想，也體現了化學科學核心素養[3]。學生們在這些反應中按照反應速率、條件、氣體等多方面的問題，明確適合實驗室制取二氧化碳的反應原理。在實驗室進行的化學反應，應遵守“簡單”原則，無需控制反應速率，用最簡單的方式制度二氧化碳。選擇二氧化碳反應原理的過程，實則為學生們的推理依據，在查閱資料中構建認識模型，建立解決化學問題的思維框架，形成系統的知識體系，培養化學學科核心素養[4]。

2.3實驗裝置的設計

【問題驅動】請同學們選擇一種二氧化碳的反應原理，并在實驗室內制作設備，請給出制作依據？

活動：請同學們畫出適合制取二氧化碳的實驗裝置圖，如下圖。并解釋各種裝置的優缺點。

學生作品1：實驗操作方便簡單，節約藥品的使用數量，適合實驗室制取少量的二氧化碳。

學生作品2：在實驗過程中方便增加液體藥品，錐形瓶可以盛放更多的藥品，方便制取較多的氣體。

學生作品3：可以通過增加液體藥品控制使用數量，無需液封，適合碳酸鈉與稀鹽酸制取二氧化碳。

設計意圖：按照過氧化氫制取氧氣的裝置而推理到制取二氧化碳裝置，藥品狀態與反應條件作為評判依據，建立氣體制取裝置的模型思維框架[5]。選擇相適宜的二氧化碳制取裝置，學生們在分析過程中學會按照實驗需求與場景進行客觀分析，遵循實事求是原則，最終確定最適合的實驗室裝置。

3教學反思

實驗是化學教學的重要內容，也是培養學生化學科學核心素養的途徑之一。本實驗教學活動通過視頻導入主題、問題設疑、虛擬實驗場景等多種方式，營造良好的化學實驗場景，激發學生對化學的興趣，積極主動探究化學實驗[6]。教師按照小組討論的方式進行教學，學生們在新舊知識結合中學會總結化學知識的重難點，易于掌握新知識點，提高學習效率[7]。化學實驗教學中，充分展現了學生們的科學探究精神，培養學生們的化學學科核心素養，為更好的學習化學奠定了重要基礎。

（作者單位：遼陽市第二十中學）

參考文獻

[1]杜淑賢.探索新高考背景下的化學學科核心素養培育——以“氨”的教學設計為例[J].化學教學，2018，378（09）：64-79.

[2]孫佳林，鄭長龍.發展學生化學學科核心素養離不開化學實驗[J].化學教育（中英文），2019，40（05）：61-65.

[3]劉妍，王秀紅，張冬華.基于化學學科核心素養的“鐵鹽和亞鐵鹽”教學設計[J].化學教育（中英文），2019，11（7）：19-22

[4]胡巢生.基于學科核心素養的初中化學教學設計——以“質量守恒定律”為例[J].化學教學，2018，23（9）：119-120

[5]戴維，趙雷洪.基于化學核心素養的教學設計——以“SO_2的性質和作用”為例[J].化學教學，2019，382（01）：48-53.

[6]李嵐.中學化學中的實驗與思維[J].化學教學，2019，382（01）：10-12.

[7]夏建華，楊靜.基于學科核心素養的初中化學科學探究——以“探究鋁和稀鹽酸、稀硫酸反應”為例[J].化學教學，2017，17（5）：67-69