核心素養視域下化學微型實驗在課堂教學中的應用

沈群超

摘要：本文依據《普通高中化學課程標準》（2017年版）提出的化學學科核心素養要求，在課堂教學中引入微型實驗，開展基于高效學習的高中化學課堂教學實踐研究。以人教版第一冊第一章《離子反應》為例，通過情境創設、實驗探究、模型建構等手段，充分考慮學生化學學習的需求，培養學生化學學科思維，滲透化學核心素養的培育。

關鍵字：微型實驗課堂教學核心素養

化學實驗教學是踐行“素養為本”教學理念、轉變教學行為的學科教學關鍵領域。根據教學實情分析，高一階段課時安排少，高二高三選考壓力重，加之部分學校實驗條件有限，造成了化學實驗形式單一，常以教師的演示實驗為主，難有機會在課堂教學中開展探究性實驗活動。基于這種實驗現狀，要求教師改變傳統教學方法，在教學中引入微型實驗，通過微型儀器的研制與開發、小劑量試驗的設置與應用，并可借助生活中的廢棄物鼓勵學生自制實驗儀器，培養學生實驗創新的能力，提高課堂效率。

化學微型實驗的內涵

化學微型實驗是指在微型化的儀器裝置中進行的化學實驗，其實際用量比對應的常規實驗節約90%以上。在日常教學中，引入微型實驗，以化學問題為依托，以思維構建為導向，引導學生自主完成實驗設計和操作，并能真實客觀地觀察實驗結果，使學生走向深度學習，同時滲透綠色化學理念。本文以筆者的一堂高一新課《離子反應》為例，談談核心素養視域下化學微型實驗在課堂教學中的應用。

研究教材，明方向

離子反應一節內容中包含兩個課本實驗：

【實驗1-2】改進方向：教材中測量物質導電性屬于定性實驗，筆者選用TDS水質檢測筆來代替教材裝置，使用過程中只需將其放入待檢測的物質中，按下開關立即顯示物質的TDS值，值越大說明物質的電導率越大。

【實驗1-3】改進方向：筆者選用眼藥水瓶代替試劑瓶，用塑料瓶蓋制作簡易的點滴板。

課堂實踐，求高效

創設情境，引課題

師：同學們，這是老師瀏覽淘寶時看到的一個機器設備專用警示標貼，上面寫著有電危險，濕手請勿觸摸。在給電器設備通電時，為什么濕手操作容易發生觸電事故呢？

【設計意圖】將課本內容通過生活化的方式引入，讓學生感受化學與生活的緊密聯系，激發學習興趣。

巧用儀器，突重點

師：這是我在小米之家購得的水質TDS檢測筆，使用時將其放入待檢測的物質中，按一下開關，顯示屏會立即顯示物質的TDS值，值越大說明物質的電導率越大。

實驗1：用TDS水質檢測筆分別測定NaCl固體、蒸餾水、NaCl溶液、Na2SO4溶液、BaCl2溶液、KNO3溶液的電導率，觀察并記錄數據。

實驗結果（現象觀察）：TDS值蒸餾水3、NaCl溶液7880、NaCl固體0、Na2SO4溶液4890、BaCl2溶液4690、KNO3溶液4930。

結論：電解質溶于水會自動解離成離子。

實驗2：用TDS水質檢測筆分別測定相同濃度的稀鹽酸和稀醋酸、稀氨水和稀氫氧化鈉溶液的電導率，觀察并記錄數據。

實驗結果（現象觀察）：TDS值稀鹽酸4940、稀醋酸371、稀氨水475、稀氫氧化鈉4480。

結論：強酸、強堿更易電離;弱酸、弱堿部分電離。

【設計意圖】巧妙地利用生活中儀器幫助學生真實感受物質的導電性，對課本實驗進行化繁為簡的處理，節省實驗時間的同時可以增加實驗數據，將原本定性化的現象定量化的展示，讓學生更好地理解電解質和非電解質的概念，有效地突破了教學重點。

改進裝置，破難點

師：今天我們選取酸堿鹽之間的兩兩混合的部分組合來進行研究。

實驗1：①Na2SO4稀溶液+KCl稀溶液;②Na2SO4稀溶液+BaCl2稀溶液。

實驗2：①Na2SO4稀溶液+HCl稀溶液;②Na2CO3稀溶液+HCl稀溶液。

實驗3：①NaOH稀溶液+酚酞+HCl稀溶液;②KOH稀溶液+酚酞+H2SO4稀溶液。

師：為什么反應物類別相同，有的能反應，有的卻不能反應？同學們討論一下各組實驗混合前兩種溶液中離子和混合后溶液中主要離子分別是什么。

師：通過對比分析，大家覺得酸、堿、鹽在水溶液中發生反應的實質是什么？師追問：滿足怎樣的條件反應才能發生？

師：根據大家的分析，我們知道了離子反應的實質和特征，所以在反應過程中我們可以用實際參加反應的離子符號表示反應間的轉化關系，接下來我介紹一下離子方程式的書寫步驟。

【設計意圖】通過改進實驗裝置，采用微型化實驗儀器開展多組實驗操作，為學生搭建起思維構建的腳手架，引導學生觀察思考，自主發現化學規律總結化學概念，有利于培養學生的化學學科素養。

分析比較，顯意義

師：學習了離子方程式書寫的一般方法，請同學們完成課本思考與討論中所列反應的化學方程式和離子方程式。

師：兩種方程式在表示中和反應時表達的意義有什么不同？

【設計意圖】該環節的設計立足課本素材，在訓練學生書寫離子方程式的同時，引導學生比較分析，探尋離子反應的意義。

學以致用，訓思維

師：同學們，你們了解的離子反應的應用還有哪些嗎？

【設計意圖】引導學生從離子反應的規律出發思考離子反應在生產生活中的應用，了解學生的掌握情況。

實驗設計，勤反思

核心素養視域下如何設計實驗教學，首先要清楚為什么要開展微型實驗，設計怎樣的微型實驗，以及微型實驗存在的弊端，都必須根據實驗特點、學生學情和教學目標的要求來決定，這是微型實驗教學的基本前提。

1為什么要開展微型實驗

新課程理念在課堂教學中的有效落實，都離不開化學實驗的開展，而微型化學實驗以其節省試劑、減小污染、操作安全、縮短學時等顯著特點，可有效提高學生實驗的參與度和主動性，是打造高效課堂的有效措施之一。

2設計怎樣的微型實驗

微型實驗主要針對定性實驗，在不影響實驗效果的前提下，盡可能地運用更加少量的劑量來完成。本節課采用眼藥水瓶代替試劑瓶就是一個很好的案例，適用于大多數溶液間的相互反應，為了易于觀察實驗現象，可以選擇相應顏色的塑料瓶蓋做反應容器，充分激發學生對化學學習的興趣。

3微型實驗存在的弊端

微型實驗在實際運用與操作過程中存在一些問題，尤其是對一些定量性實驗，微型實驗的運用反而會導致實驗現象的不明顯，而學生也無法對一些化學的操作步驟進行精準的把握。所以，在實驗前需要教師強調常規實驗的操作方法及微型化實驗改進的依據，使微型實驗與常規性實驗各取所長，進行互補性的協調使用，使之在課堂教學中發揮其最大的功能。

本文以《離子反應》一節內容為例，介紹了筆者如何根據學生化學學科核心素養形成過程的特點及教學實際，科學設計微型實驗，讓學習活動成為知識學習和素養養成協同發展的關鍵，有效提升學生的核心素養。

參考文獻：

李紹晨. 基于核心素養下的化學分組——微型實驗探究[J]. 新課程（下）， 2017， 000（010）：10-10.

[1]江旭峰， 陸燕海. 讓核心素養在化學教學中落地——基于中學化學實驗應用與創新視角[J]. 中學化學教學參考， 2017， 000（010）：4-9.

本文系2019年浙江省余姚市教育科學規劃（課程與教學）專項課題《自制微型實驗儀器在高中化學教學中的開發與應用研究》（課題編號：2019ykj006）的成果論文。