基于化學核心素養的“影響化學反應速率的因素”教學設計

劉梓荷

摘 要：“影響化學反應速率的因素”一節是高中化學教學中的重要內容，通過實驗探究內因及外因對化學反應速率的影響，對于培養學生的核心素養具有重要意義。本課通過手持技術的結合利用，將肉眼無法準確觀察的現象可視化，以便學生可以簡單直觀的觀察。進一步激發學生的探究欲，提高學生課堂的參與度。

關鍵詞：核心素養;化學反應速率;實驗教學

2017版新課程標準倡導“素養為本”的教學，提倡以真實素材創設教學情境，從而引發問題探究，通過實驗驗證解決問題的教學模式。“影響化學反應速率的因素”一節是高中化學教學中的重要內容，對于發展學生“宏觀辨識與微觀探析”、“證據推理與模型認知”、“科學探究與創新意識”、“科學態度與社會責任”等核心素養具有重要意義。

在進行實驗探究時，可進一步通過手持技術（手持技術通過利用傳感器把從外部感應到的物理量通過電信號的形式傳輸到數據采集器進行處理）的結合利用，不僅可以將肉眼無法準確觀察的現象可視化，以便學生可以簡單直觀的觀察;更能激發學生的好奇心與探究欲，提高課堂學生的參與度。

一、教學目標

（一）通過對比相同條件下的物質，化學反應速率快慢的宏觀現象，初步掌握化學反應速率的影響因素。

（二）通過生活經驗推測外界條件對化學反應速率的影響，并自主設計、通過手持技術完成實驗加以驗證，形成并發展控制變量的實驗思想。

（三）通過結合化工生產實例，體會化學反應速率影響因素的調控在生產生活領域的重要應用，增強社會責任感。

二、教學過程

（一）情境創設，引出課題

師：金屬制品的生銹腐蝕，食物的變質，以及工業合成氨，這些化學反應哪些需要加快，哪些又需要減慢呢？

生：工業合成氨需要加快，金屬生銹，食物的變質需要減慢。

師：在實際生產生活中，我們想要加快或者減慢化學反應速率的話，就要了解控制化學反應速率的方法，知道影響化學反應速率的因素。今天這節課，我們就一起來探究，化學反應速率的影響因素有哪些。

（二）實驗探究——內因和外因

任務一：內因的探究

學生活動：利用所給化學試劑（一小塊金屬鈉與鎂條，兩份滴加酚酞的蒸餾水）探究化學反應速率的影響因素。

生：鈉與水劇烈反應，溶液很快變紅。投入鎂條的燒杯無明顯變化，鈉與水反應的速率明顯強于鎂，說明了鈉比鎂的金屬性更強。

師：這說明了影響化學反應速率的主要因素是什么？

生：反應物本身的性質。

師：化學上影響化學反應速率的主要因素就是物質自身的性質，我們稱之為內因。那么當參與反應的物質被確定后，誰就成了影響化學反應速率的重要因素了呢？

師：溫度，濃度和催化劑等都屬于外界條件，我們稱之為外因。那這些外因是怎么影響著化學反應速率呢？這將是我們今天探究的重點。

現在老師給大家提供了一些實驗藥品和實驗儀器，請大家以小組為單位，討論設計實驗方案（完成實驗設計單）來探究影響化學反應速率的外部因素。實驗記錄單如下：

實驗目的：探究影響過氧化氫溶液分解反應速率的因素

試劑及儀器：2%，30%的過氧化氫溶液，二氧化錳粉末，熱水浴，燒杯，5ml量筒，100ml量筒，試管，藥匙，朗威數據采集器，計算機，相對壓強傳感器等。

實驗1：濃度對化學反應速率的影響

①你選擇的藥品為：

②請簡述你的實驗方案

③根據你設計的實驗方案進行實驗并記錄現象和數據

實驗2：溫度對化學反應速率的影響

①你選擇的藥品為：

②請簡述你的實驗方案

③根據你設計的實驗方案進行實驗并記錄現象和數據

實驗3：催化劑對化學反應速率的影響

①你選擇的藥品為：

②請簡述你的實驗方案

③根據你設計的實驗方案進行實驗并記錄現象和數據

學生活動：小組討論設計實驗，完成實驗記錄單并進行實驗。各組小組匯報結果，分享結論并指出疑問。

生1：溫度、催化劑、濃度都能影響化學反應速率。

生2：做實驗時，要注意控制單一變量，保持其他變量不變。

生3：探究濃度對反應速率的影響時，通過肉眼觀察氣泡數目，現象不是很明顯。

師：為了解決這一問題，老師給大家介紹一種新的技術叫做手持技術。（通過視頻短片了解手持技術）

任務三：手持技術的應用

（三）實驗步驟

①裝置氣密性檢查：Y形管與橡皮塞、相對壓強傳感器連接后，用雙手緊握Y形管底部，觀察相對壓強值是否變化。若示數無變化說明裝置漏氣，需要涂抹凡士林密封。

②過氧化氫溶液的配制：分別配置2%與30%的過氧化氫溶液備用。

③實驗裝置的連接：如圖所示

實驗探究：過氧化氫濃度對過氧化氫分解速率的影響試驗號 催化劑的用量（g） 過氧化氫濃度 過氧化氫的用量（ml） 溫度（℃）

③實驗數據采集：連接好裝置后，單擊“開始實驗”，對相對壓強傳感器進行“調零”，系統自動繪制Y形管內壓強隨時間的變化。實驗圖像如下：

師：除此之外，大家覺得還有沒有其他因素會影響化學反應的速率？能不能舉幾個例子。

生4：實驗室制備二氧化碳時用粉末狀碳酸鈣，說明固體物質的表面積也會影響反應速率。

師：很好，除此之外，對于有氣體參與的反應，壓強也會有一定的影響;包括光，電等等都會對速率有一定的影響。

化學反應速率在生活實際中的應用

師：在實際生產生活中，有許多需要應用到化學反應速率的地方，比如我們前面說到的防止食物的腐敗和鐵橋生銹等。今天這節課后，請同學們通過查找書籍或者上網查閱資料，找一找在工業生產中，是如何通過控制化學反應速率，來加快化工生產。明天課前分享。

三、教學反思

新課標指出：學生應了解溫度，濃度，壓強和催化劑對化學反應速率的影響，并解釋生產、生活、和實驗室中的實際問題，討論化學反應條件的選擇和優化。本課程以防止食物腐敗、加速合成氨的速率等生產生活實際問題為切入點，引導學生討論反應速率的影響因素;通過各環節將核心知識串接，在實驗設計過程中幫助學生樹立控制變量法等學科思想方法，并利用手持技術進行可視化探究，將定性實驗轉變為定量研究，為學生提供直觀可信的數據圖表，進一步發展學生宏觀辨識與微觀探析、科學研究與創新意識、科學態度與社會責任等學科核心素養。

參考文獻

[1]楊香濤.基于化學核心素養培養的“化學反應速率”教學實錄與反思[J].化學教與學，2017（01）：46-49+79.

[2]蘇文塨.基于活動教學開展選修“化學反應速率影響因素”單元整體備課——學科核心素養教學實施的思考[J].教育觀察，2018，7（14）：36-38