指向核心素養的高中化學實驗教學研究

陳艷輝

◆摘? 要：高中化學核心素養中的“宏觀與微觀素養”是引導學生，在宏觀認識和微觀分析過程中，掌握物質的結構及其化學反應規律變化的過程。為了引導學生高效地掌握化學知識，在腦海中形成對知識的表征，本次研究在“宏—微—宏”視角下，遵循“宏觀引入—微觀剖析—宏觀認知”的三階段教學流程，以“電解質和非電解質”為例，探索核心素養背景下的高中化學實驗教學研究。

◆關鍵詞：高中;化學實驗;核心素養

高中化學是一門將宏觀和微觀交融在一起的學科，宏微觀素養也是高中化學核心素養的重要內容。通過可以直接觀察到的宏觀現象來激發學習興趣引入學習主題，再通過無法直接感知的微觀世界，指導學生從物質的微觀結構和規律上，學習宏觀層面上的物質的性質和變化，這就是高中化學教學中宏微結合的概念。

一、“宏—微—宏”視角下的高中化學實驗教學實踐研究——以“電解質和非電解質”為例

（一）宏觀情境引入主題

在學習本節課之前學生已經對“物質的分類”這部分知識有所掌握，在具備一定的分類觀念基礎上，本節課引導學生圍繞“電離”的概念，學習另一種物質分類方式。教師展示生活中常見的籃球比賽情境，要求學生思考：打完籃球后的運動員大汗淋漓，汗液中帶走了很多鹽分，若要及時恢復身體的內環境穩態，最好是飲用什么類型的飲料呢？學生回答：喝鹽水。教師解釋：鹽水補充的是由于排汗而流失的鹽分，從本質上講就是補充身體所需的電解質。隨即教師展示某運動硬料廣告圖片，如圖1所示廣告上重點指明可以該飲料可以補充電解質，為什么電解質對人體這么重要呢？電解質是什么呢？是否所有的化學物質都是電解質呢？在學生對宏觀情境的感知下，教師引入學習主題：電解質和非電解質。

（二）宏觀實驗呈現導電現象

生活中有很多物體都可以導電，但是否所有的化學藥品都能夠導電呢？在解決這個問題前，教師向學生呈現了電導率的概念，讓學生知道電導率越強的材料，其導電性也越強。隨后為每組學生提供：氯化鈉固體和溶液、氫氧化鈉固體和溶液、蔗糖固體和溶液這三組藥品，要求學生利用電導率測量儀器，來測量這三組藥品的電導率情況，學生測量結果：氯化鈉溶液和氫氧化鈉溶液能夠導電，其余的不能導電。教師設問：為何氯化鈉溶液和氫氧化鈉溶液可導電，但是氯化鈉固體、氫氧化鈉固體和蔗糖固體不可導電呢？該問題教師將通過后續的微觀情境來分析。

設計意圖：通過生活中的宏觀現象，激發學習興趣，并引入主題，通過宏觀實驗來分析導電情況，并設置與新知識學習相關的問題，為下一階段微觀情境分析作鋪墊。

（三）微觀實驗觀察并分析本質

對于上一階段為何會出現導電的現象，教師以氯化鈉固體和溶液為研究對象，通過微觀實驗視頻展示，發現氯化鈉固體在沒有連接電源的條件下，鈉離子和氯離子都是緊靠一起，當氯化鈉固體連接電源后，兩種離子也僅僅是在自己的位置上發生小幅度的運動，外加電場的作用無法讓這兩種離子產生定向移動。隨后展示氯化鈉溶液，如圖2所示可以清楚的發現，水分子和氯化鈉晶體產生相互作用，氯化鈉晶體中的鈉離子和氯離子離開晶體，進入水分子中。啟發學生思考：根據物理中的電學知識，來分析氯化鈉溶液導電的原因。學生回答：因為在水溶液中產生了可自由移動的電子，如果加接上電源就等于有了電場，離子就實現了定向移動。教師繼續設疑：將氯化鈉固體加熱后也可成為熔融的液體，是否也能導電呢？教師展示微觀情境，發現氯化鈉固體在熔融狀態下也能夠產生自由移動的電子，即也能夠導電。通過微觀情境學生理解了產生導電現象的本質，指導學生歸納電離的概念：化學物質在水溶液中或者熔融狀態下產生可自由移動的電子的過程。最后教師指導學生利用離子方程式，表征氯化鈉水溶液的電離過程。

設計意圖：通過微觀實驗展示溶液導電的本質，指導學生剖析宏觀情境中背后的知識形成過程，培養學生的思維能力。

（四）宏觀認識類比學習

上階段的學習學生已經知道蔗糖的水溶液和固體均不導電，為了給結論提供證據，教師測量了熔融狀態下的蔗糖電導率，發現熔融狀態下的蔗糖導電性為零。類比氯化鈉水溶液和熔融狀態下，之所以可以導電是因為產生了可自由移動的電子，因此蔗糖的水溶液和熔融狀態下不導電的原因是，沒有產生可自由移動的電子。由此教師展示出電解質和非電解質的概念：在水溶液或熔融狀態下可導電的化合物即為電解質，若水溶液和熔融狀態下不能導電，該化合物為非電解質。從宏觀上分析概念，提醒學生注意概念中的“或”、“和”、“化合物”這三個關鍵詞，從而準確地區分電解質和非電解質。

設計意圖：對于電解質和非電解質概念的學習，主要是通過宏觀認識進行類比的方式來進行，回到測量溶液的電導率知識，演示蔗糖在熔融狀態下不能導電的現象，對于氯化鈉的水溶液和熔融狀態下可以導電，來學習電解質和非電解質知識。

二、結語

宏觀和微觀觀念是學習高中化學知識必備的核心素養之一，本次研究首先以宏觀實驗為開端讓學生觀察現象，獲取基本概念的同時對實驗現象產生濃厚興趣;隨后以微觀實驗來化解學生疑難，最后再通過宏觀實驗指導學生區分概念，落實了高中化學核心素養中對學生的宏觀與微觀素養的培養。

參考文獻

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