化學教學中學生活動的組織與實施

摘 要：文章以科粵版九年級化學教材“水的組成”內(nèi)容為載體，挖掘教材中蘊含的核心素養(yǎng)價值，對教材進行科學處理、精心設計。通過創(chuàng)設有效的教學情境，引導學生設計方案、交流討論、實驗探究，落實在教學活動中培養(yǎng)學生“證據(jù)推理與模型認知”、“科學探究與創(chuàng)新意識”、“科學態(tài)度與社會責任”等學科核心素養(yǎng)的目標。

關(guān)鍵詞：學科核心素養(yǎng);水的組成;實驗探究

一、問題提出

教育部《關(guān)于全面深化課程改革是立德樹人根本任務的意見》中提出，在基礎教育階段應該幫助學生形成適應個人終生發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。要求高中各學科課程要提出學科核心素養(yǎng)，將教育教學的行為統(tǒng)一到育人目標上來，提高學生綜合分析問題、解決問題的能力。

目前，高中化學學科的核心素養(yǎng)包含以下幾個內(nèi)容：“宏觀辨識與微觀探析”、“變化觀念與平衡思想”、“證據(jù)推理與模型認知”、“科學探究與創(chuàng)新意識”、“科學態(tài)度與社會責任”等五項內(nèi)容[1]。筆者認為：高中化學學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)應該從化學起始年級開始，所以在初中化學教學中要有意識的培養(yǎng)學科核心素養(yǎng)。下面，筆者以科粵版九年級化學教材“水的組成”為例，談談如何創(chuàng)設教學情境，培養(yǎng)學科核心素養(yǎng)。

二、設計思路

化學是一門以實驗為基礎的自然科學，我們倡導在教學過程中創(chuàng)設真實的問題情境，開展以化學實驗為主的多種探究活動，激發(fā)學生學習化學的興趣，促進學生學習方式的轉(zhuǎn)變。通過實驗探究，培養(yǎng)學生化學核心素養(yǎng)是我們課堂教學追求的重要目標。

在義務教育化學課程標準中，《水的組成》是一節(jié)驗證性實驗課。教學目標是：通過驗證電解水生成的氣體是氫氣和氧氣，推導水的組成。為貫徹落實發(fā)展學科核心素養(yǎng)的宗旨，筆者對教材進行重新設計，大膽嘗試，做以下調(diào)整：

（一）教學目標

1.課程目標

（1）通過電解水的實驗現(xiàn)象，分析推斷水的元素組成和水分子的構(gòu)成。

（2）進一步再認識“在化學反應里，分子可分而原子不能再分”。

（3）通過電解水實驗現(xiàn)象的分析，學習運用觀察、比較等方法獲取信息，并對獲取的信息進行加工、分析，得出結(jié)論的科學方法。

（4）通過物質(zhì)變化“分解”和“化合”的不同角度探究水的組成，初步體驗研究物質(zhì)組成的一般方法。

2.學科核心素養(yǎng)目標

（1）從宏微結(jié)合視角，通過實驗現(xiàn)象引導學生從宏觀特征和微觀結(jié)構(gòu)視角對物質(zhì)進行分析，并能對變化用化學符號表征，培養(yǎng)學科核心素養(yǎng)。

（2）從證據(jù)推理視角，能依據(jù)物質(zhì)及其反應的不同特征，從定性與定量結(jié)合上尋找證據(jù)，解釋證據(jù)與結(jié)論之間的關(guān)系，培養(yǎng)學科核心素養(yǎng)。

（3）從科學探究視角，能對化學問題，設計簡單的實驗方案，與同學合作完成實驗操作，觀察實驗現(xiàn)象，并對實驗現(xiàn)象作出解釋，培養(yǎng)學科核心素養(yǎng)。

（4）從科學態(tài)度視角，利用化學史實資料引導學生設計方案，探究水的組成。在探究過程中，培養(yǎng)學生不怕失敗，尊重實驗事實的科學態(tài)度;學會科學分析實驗數(shù)據(jù)與理論值之前差異的原因，培養(yǎng)學科核心素養(yǎng)。

通過創(chuàng)設問題情境，引導學生根據(jù)實驗目的，設計可行方案，進行實驗探究;在探究過程中，生生交流合作、師生共同分析討論，總結(jié)探究物質(zhì)組成的一般方法。使學生學科核心素養(yǎng)不斷形成和發(fā)展。

（二）教學重點

1.通過實驗探究，引導學生分析推理，得出水的元素組成和水分子構(gòu)成。

2.培養(yǎng)學生學會研究物質(zhì)組成的一般思路和方法。

（三）教學難點

通過所給資料，設計可行方案，探究水的組成。

（四）教學過程

活動一：閱讀思考，設計方案

材料1.18世紀中葉，著名化學家普利斯特里很喜歡給朋友表演化學魔術(shù)：拿個“空”瓶子，在朋友們面前晃了幾下，然后迅速將瓶口移近蠟燭的火焰時，“啪”的一聲巨響，瓶口吐出了長長的火舌，但立刻又熄滅了……原來，瓶子里事先裝滿無色的“可燃空氣”（氫氣和氧氣），點火會發(fā)出爆炸聲。終于有一次，他表演完“魔術(shù)”，在收拾瓶子時，注意到瓶子上有不少無色液體。1781年，卡文迪許也做了類似實驗，用不同比例的“可燃空氣”和空氣的混合物進行實驗，證實了普利斯特里的發(fā)現(xiàn)，并斷定生成的液體是水。但沒有對水的組成進行正確解釋。1783年，法國科學家拉瓦錫重復了他們的實驗，成功合成了水。同時還將水進行了分解，確認了水的組成。

材料2.蔗糖在隔絕空氣加熱時，生成碳和水。據(jù)此推斷蔗糖中一定含有碳、氫、氧三種元素。

材料3.氫氣是一種可燃性的氣體，點燃時會發(fā)出淡藍色的火焰（通過玻璃尖嘴導管點燃時，火焰顯黃色），放出熱量，有無色液體生成。

[提問]

1.什么物質(zhì)化合會生成水？

2.水分解可能生成什么物質(zhì)？

3.有什么理論依據(jù)？

[回答]由資料1、2可知：氫氣和氧氣點燃生成水;水分解可能生成氫氣和氧氣。理論依據(jù)是：化學反應前后，元素種類守恒。

[提問]根據(jù)以上資料信息，設計方案，探究水的組成。

[討論]交流討論，設計方案。

[匯報]

設計意圖：提供資料信息，引導學生閱讀、分析，培養(yǎng)學生獲取信息能力。通過學生之間交流討論和教師的引導，進一步認識化學反應前后元素種類守恒原理，從而設計方案，探究水的組成。通過創(chuàng)設情境，增強學生交流合作意識，提高問題分析能力和實驗探究能力，建立守恒思想，培養(yǎng)學科核心素養(yǎng)。

活動二：實驗探究，分析推理

[講述]介紹霍夫曼水電解器原理及注意事項，指導學生兩人一組，進行實驗探究，及時記錄現(xiàn)象，關(guān)注電極兩端玻璃管液面變化。

[匯報]

1.兩根電極上有大量氣泡冒出。

2.兩根玻璃管液面下降。

3.負極產(chǎn)生的氣體體積大約是正極產(chǎn)生的氣體體積的2倍。

[過渡]大家設計方案時已經(jīng)推測水電解可能生成氫氣和氧氣，如何檢驗這兩種氣體？

[回答]用帶火星的木條檢驗氧氣，用燃著的木條檢驗氫氣。

[演示]用帶火星的木條分別檢驗兩極產(chǎn)生的氣體，學生觀察實驗現(xiàn)象。（實驗投影）

[回答]帶火星木條遇正極產(chǎn)生氣體，木條復燃，證明是氧氣。帶火星木遇負極產(chǎn)生氣體，無明顯現(xiàn)象。

[講述]請大家驗證正極產(chǎn)生的氣體;結(jié)合學案中材料3，驗證負極產(chǎn)生的氣體。

[實驗]學生兩人合作，驗證兩極產(chǎn)生氣體。

[教師]巡視，及時糾正學生實驗操作，將個別學生的實驗過程投影在屏幕上。

[講述]有些同學實驗成功，有些同學實驗失敗。失敗很正常，科學家也是經(jīng)歷多次失敗才有最后的成功。失敗的同學請不要氣餒，可以重新實驗。

[歸納]

1.水電解生成氫氣和氧氣，證明水是由氫元素和氧元素組成。

2.水電解生成的氫氣和氧氣體積比約為2：1。

[講述]同溫同壓下，氣體的體積比等于構(gòu)成氣體的分子個數(shù)比。請大家推導水分子中氫原子和氧原子的個數(shù)比。

[討論]小組討論。

[匯報]同溫同壓下，水電解生成的氫氣和氧氣的體積比是2：1，則氫氣和氧氣的分子數(shù)比

為2：1。每個氫分子中含有2個氫原子，每個氧分子中含有2個氧原子，則生成物中氫原子和氧原子的個數(shù)比是2：1。根據(jù)化學反應前后原子個數(shù)守恒，所以反應物水分子中氫原子和氧原子的個數(shù)比2：1。

[提問]電解水實驗，從宏觀和微觀視角得出什么結(jié)論？基于什么原理？

[回答]

1.宏觀上，水是由氫元素和氧元素組成的。

2.微觀上，每個水分子中氫原子和氧原子的個數(shù)比2：1。

3.理論依據(jù)：化學反應前后元素種類守恒，原子個數(shù)守恒。

[講述]請大家通過球棍模型體驗水分子分解的微觀過程。

[探究]小組合作，模擬水分子分解的微觀過程。

[提問]大家在電解水實驗中，發(fā)現(xiàn)負極與正極收集到的氣體體積比大于2︰1，這與理論值不相符，請分析可能原因？

[討論]小組分析討論

[歸納]

1.可能是電源負極相連的玻璃管活塞漏氣了。

2.氫氣和氧氣的溶解度不同造成誤差，氫氣難溶于水，氧氣不易溶于水。

3.因為電阻的存在，使兩極電壓不等，造成電解誤差。

[評價]

大家在實驗探究時敢于質(zhì)疑，對異常現(xiàn)象能夠分析思考，這是難能可貴的一種學習能力和科研精神，要繼續(xù)保持。

設計意圖：通過實驗探究，創(chuàng)設問題情境，引導學生觀察、分析、推理。根據(jù)化學反應前后元素種類守恒、原子種類個數(shù)守恒，得出：宏觀上水是由氫元素和氧元素組成;微觀上每個水分子由2個氫原子和1個氧原子構(gòu)成。并通過創(chuàng)設的問題情境，鼓勵學生敢于質(zhì)疑實驗中的異常現(xiàn)象并積極尋找原因。教師通過層層設疑、步步引導，從宏微結(jié)合視角、證據(jù)推理視角、科學探究視角、科學態(tài)度視角，培養(yǎng)學科核心素養(yǎng)。

活動三：分享收獲，拓展提升

[收獲]

1.知識層面：水是由氫元素和氧元素組成的，每個水分子中有2個氫原子和1個氧原子。

2.學科素養(yǎng)層面：通過實驗探究的方法，培養(yǎng)證據(jù)推理的能力和嚴謹認真的科學態(tài)度，從宏觀到微觀多角度認識物質(zhì)。

3.研究物質(zhì)組成的思想方法：“化合”與“分解”、“現(xiàn)象”與“本質(zhì)”、“宏觀”與“微觀”。

[作業(yè)]

小李同學想探究蠟燭中含有什么元素，于是設計如下方案：

你覺得小李同學設計的方案科學嗎？請說明理由？

設計意圖：通過分享收獲，讓同學們掌握水的組成，知道根據(jù)化學反應前后元素守恒，從“化合”與“分解”角度來研究物質(zhì)組成的一般方法。創(chuàng)設問題情境，引導學生利用所學知識，拓展提升，解決實際問題。學會透過現(xiàn)象看本質(zhì)，通過分析、歸納，掌握研究物質(zhì)組成的方法，從而培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)。

三、教學反思

本節(jié)課的探究教學集化學史、知識、情境、動手實驗為一體、教學環(huán)節(jié)流暢，教學效果好，讓學生沿著知識發(fā)展的軌跡自主前進，有利于激發(fā)學生的學習熱情，培養(yǎng)學生科學探究精神。在教學中，要讓學生明白所學化學知識的價值，要讓學生在自主實踐中提高能力、發(fā)展素養(yǎng)，教師要科學地處理教材內(nèi)容，從而提升學生學科核心素養(yǎng)。

參考文獻

[1]王云生.基礎教育階段學科核心素養(yǎng)及其確定——以化學學科核心素養(yǎng)為例[J].福建基礎教育研究，2016（2）：7-9

[2]義務教育教科書：化學（九年級上冊）.科學出版社，2016：73-78，137-140

[3]周亞虹.基于發(fā)展化學學科核心素養(yǎng)的教學設計案例分析[J].化學教學，2016（8）：36

作者簡介：林燕，1976年出生，女，畢業(yè)于西南師范大學，本科學歷，中學高級教師