優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)?提升化學(xué)核心素養(yǎng)

肖杰

【摘要】文章從教學(xué)實(shí)踐出發(fā)，結(jié)合人教版高中化學(xué)教材必修1第90頁實(shí)驗(yàn)4-7的“SO2性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)”，闡述了如何分析、優(yōu)化、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)學(xué)生分析與解決問題的能力，提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)，讓學(xué)生樹立科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任意識(shí)，力求發(fā)揮學(xué)生的主體性，努力把化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)理念滲透到課堂環(huán)節(jié)中。

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng);優(yōu)化設(shè)計(jì);實(shí)驗(yàn)探究;微型實(shí)驗(yàn);創(chuàng)新意識(shí)

一、教學(xué)背景

從21世紀(jì)開始，“核心素養(yǎng)”逐漸成為教育界最熱門的話題，許多國家意識(shí)到建立核心素養(yǎng)價(jià)值體系的重要性，努力嘗試把核心素養(yǎng)的培育作為課堂教育教學(xué)的核心目標(biāo)。我國教育界自然不甘落后，2017版《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》提出以培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為宗旨的教學(xué)理念，突出“化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”是化學(xué)教學(xué)的方向指引，使得我國高中化學(xué)教學(xué)在課本、教參、教法、學(xué)法等方面發(fā)生了一系列重大的變革。經(jīng)過國內(nèi)許多教育專家的熱烈討論、界定，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)被分為五個(gè)維度：宏觀辨識(shí)與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任。化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)能從化學(xué)學(xué)科的角度促進(jìn)學(xué)生的終身發(fā)展，培養(yǎng)關(guān)鍵能力，形成必備品格，是學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)過程中獲取到的最本質(zhì)、最關(guān)鍵的成就。化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，教師在化學(xué)教學(xué)過程中對化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行優(yōu)劣分析、優(yōu)化與創(chuàng)新，可以讓學(xué)生更容易理解和掌握好相關(guān)的化學(xué)知識(shí)，提升學(xué)生自主分析與解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究和創(chuàng)新意識(shí)，樹立科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感，從而達(dá)成化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培育目標(biāo)。下面結(jié)合人教版高中化學(xué)教材必修1第90頁實(shí)驗(yàn)4-7的“SO2性質(zhì)實(shí)驗(yàn)”，通過教學(xué)實(shí)踐來闡述如何分析、優(yōu)化、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案，并根據(jù)課堂實(shí)際情況，安排相應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)或分組實(shí)驗(yàn)。

二、教學(xué)實(shí)錄

（一）環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)化學(xué)情景，導(dǎo)入課堂環(huán)節(jié)

【教師活動(dòng)】利用多媒體投影SO2使鮮花褪色、漂白草帽、做葡萄酒防氧化劑、形成酸雨污染環(huán)境等一系列的圖片、資料或視頻。

【學(xué)生活動(dòng)】觀看教師利用多媒體播放的資料、圖片或視頻，在小組內(nèi)討論、發(fā)表自己的觀點(diǎn)。

【設(shè)計(jì)意圖】創(chuàng)設(shè)化學(xué)生活情景，把學(xué)生引入本課堂環(huán)節(jié)中，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野，使學(xué)生初步了解SO2在日常生活中的相關(guān)應(yīng)用及對環(huán)境和人體健康造成的危害，辯證地看待事物的兩面性，樹立正確的人生觀、價(jià)值觀和社會(huì)觀，形成良好的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

（二）環(huán)節(jié)二：初探課本實(shí)驗(yàn)，分析方案優(yōu)劣

【教師活動(dòng)】根據(jù)人教版高中化學(xué)教材必修1第90頁實(shí)驗(yàn)4-7的“SO2性質(zhì)實(shí)驗(yàn)”（如圖1）的要求，引導(dǎo)學(xué)生分組完成對SO2的狀態(tài)、氣味、顏色、溶解性等物理性質(zhì)的觀察與梳理，并分組合作完成SO2水溶液酸堿性、漂白性探究實(shí)驗(yàn)，按要求填寫相關(guān)實(shí)驗(yàn)表格。

【學(xué)生活動(dòng)】根據(jù)課本實(shí)驗(yàn)要求和教師的引導(dǎo)，充分發(fā)揮小組成員的集體智慧和力量，完成SO2的相關(guān)物理性質(zhì)、水溶液酸堿性及漂白性的探究實(shí)驗(yàn)，小組內(nèi)討論并完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)表格（如表1）。

【教師活動(dòng)】引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡冉嵌葘φn本實(shí)驗(yàn)方案做出優(yōu)劣性評(píng)價(jià)。

【學(xué)生活動(dòng)】小組內(nèi)討論教材中SO2性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)劣，并派代表說出小組討論結(jié)果，綜合各小組的觀點(diǎn)，填寫表2。

【設(shè)計(jì)意圖】通過課本實(shí)驗(yàn)，完成對SO2的物理性質(zhì)及酸堿性、漂白性的初探，并自主梳理相關(guān)知識(shí)，完成實(shí)驗(yàn)表格的填寫;再通過小組合作，討論分析課本中SO2的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)劣，尋求進(jìn)一步解決問題的思路。由此提升學(xué)生分析與解決問題、小組合作、實(shí)驗(yàn)探究、自主學(xué)習(xí)等一系列終身學(xué)習(xí)能力，實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)培育的目標(biāo)。

（三）環(huán)節(jié)三：優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，提升探究能力

【教師活動(dòng)】基于解決課本實(shí)驗(yàn)中的SO2性質(zhì)探究方案的不足，督促各小組組員搜集資料，充分發(fā)揮小組合作的優(yōu)勢，開動(dòng)大腦思考，從下列提供的實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)試劑中進(jìn)行選擇搭配，設(shè)計(jì)SO2的性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)方案，以解決上述環(huán)節(jié)二中實(shí)驗(yàn)方案存在的缺點(diǎn)，并繪制出優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，派小組代表上臺(tái)利用投影儀展示小組的設(shè)計(jì)方案。

供選的實(shí)驗(yàn)試劑：70%濃硫酸，石蕊試液，品紅試液，KMnO4溶液，CCl4，Na2S溶液，無水Na2SO3，NaOH溶液。

供選的實(shí)驗(yàn)儀器（見圖2）：

【學(xué)生活動(dòng)】根據(jù)教師提供的實(shí)驗(yàn)試劑和儀器，結(jié)合組員課前通過網(wǎng)絡(luò)、教學(xué)參考書等方式搜集到的資料，充分發(fā)揮小組組員的合作精神，聚集集體智慧與力量，共同設(shè)計(jì)出能解決上述環(huán)節(jié)中存在的問題的實(shí)驗(yàn)優(yōu)化方案，并派出小組代表展示小組設(shè)計(jì)成果給大家觀摩、討論，評(píng)選出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，如圖3。

【教師活動(dòng)】督促和指導(dǎo)學(xué)生按照上圖的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，探究SO2的酸堿性、漂白性、氧化性和還原性，并及時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，填寫實(shí)驗(yàn)記錄表格。

【學(xué)生活動(dòng)】在教師的指導(dǎo)下，分組合作完成SO2優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，小組討論分析，總結(jié)歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)果，整理成表3。

【教師活動(dòng)】引導(dǎo)學(xué)生對此優(yōu)化設(shè)計(jì)方案從多角度進(jìn)行優(yōu)劣性分析。

【學(xué)生活動(dòng)】小組成員熱烈討論，積極發(fā)言，在教師的引導(dǎo)下對此環(huán)節(jié)實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)劣進(jìn)行分析，并綜合其他小組的意見，填寫表4，展現(xiàn)此優(yōu)化方案的優(yōu)缺點(diǎn)，為進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案提供思路。

【設(shè)計(jì)意圖】基于解決課本中SO2性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)方案的不足，讓學(xué)生進(jìn)行資料搜索、小組討論，充分發(fā)揮每個(gè)學(xué)生的主觀能動(dòng)作用，積極投入到教學(xué)環(huán)節(jié)中去，共聚集體智慧，解決目標(biāo)任務(wù)，培養(yǎng)了學(xué)生分析與解決問題、實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新、分組合作、總結(jié)歸納等終身學(xué)習(xí)能力，形成了良好的人格魅力和行為個(gè)性。

（四）環(huán)節(jié)四：張揚(yáng)頭腦風(fēng)暴，強(qiáng)化創(chuàng)新意識(shí)

【教師活動(dòng)】基于解決環(huán)節(jié)三中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的不足，請各小組組員分工合作，查閱資料，張揚(yáng)頭腦風(fēng)暴，發(fā)揮集體的智慧和力量，設(shè)計(jì)出更為合理的微型實(shí)驗(yàn)方案（課后作業(yè)）。

【學(xué)生活動(dòng)】利用課余時(shí)間，通過網(wǎng)絡(luò)搜索或圖書館借閱資料，充分發(fā)揮小組組員的能動(dòng)作用，積極討論、開展SO2性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)方案的微型化設(shè)計(jì)，并按時(shí)繪制完成自己小組的代表作品，展示分享給同學(xué)們觀摩、指正。選取其中3幅作品展示如下（見圖4、圖5、圖6）。

【設(shè)計(jì)意圖】基于解決環(huán)節(jié)三中SO2性質(zhì)探究優(yōu)化方案的缺點(diǎn)，讓學(xué)生利用課余時(shí)間開展資料搜索、小組合作，充分發(fā)揮每個(gè)學(xué)生的主觀能動(dòng)作用，共聚集體智慧，完成SO2性質(zhì)探究微型實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了學(xué)生分析與解決問題、實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)、分組合作等終身學(xué)習(xí)能力，形成良好的人格魅力和行為個(gè)性，實(shí)現(xiàn)在教學(xué)過程中完成化學(xué)核心素養(yǎng)的有效滲透。

三、教學(xué)反思

教學(xué)是一門深?yuàn)W的藝術(shù)，教師需要時(shí)刻學(xué)習(xí)各種先進(jìn)的教學(xué)理念，并運(yùn)用到教學(xué)實(shí)踐中去，然后發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，找到適合本地區(qū)、本校、本班學(xué)生特點(diǎn)的教學(xué)方式、方法，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的高效鏈接。化學(xué)核心素養(yǎng)是目前化學(xué)教育界最熱門的話題，也是今后一段時(shí)間化學(xué)教學(xué)的改革趨勢，是教師教學(xué)時(shí)首要考慮的要素。本文基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)課程改革培育的理念，從教材中的演示實(shí)驗(yàn)出發(fā)，進(jìn)行SO2性質(zhì)探究方案的優(yōu)化與創(chuàng)新，充分發(fā)揮學(xué)生的主體能動(dòng)作用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，力求使每一位學(xué)生都能參與到課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中，強(qiáng)化分析與解決問題的能力，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究和創(chuàng)新意識(shí)，樹立科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感，力求在日常教學(xué)中滲透化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

【參考文獻(xiàn)】

曾穎，王應(yīng)紅，劉靜靜.二氧化硫性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新及探究教學(xué)設(shè)計(jì)[J].教育與教學(xué)研究，2015（08）：115-117.

祝飛紅，劉翠，梁靜，等.基于化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的課外實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)——以“粉筆中各組分含量測定實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的應(yīng)用”為例[J].山東化工，2019（02）：174-176.