核心素養(yǎng)下高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)

摘要：在當(dāng)今教育改革不斷深化的背景下，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)成為高中化學(xué)教學(xué)的重要任務(wù).本文首先探討高中化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的必要性，然后以乙醇教學(xué)為例，闡述了核心素養(yǎng)下高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)的流程設(shè)計(jì)，最后詳細(xì)論述了核心素養(yǎng)下高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)的策略，旨在為提升高中化學(xué)教學(xué)質(zhì)量、促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展提供有益參考.

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；高中化學(xué)；實(shí)驗(yàn)探究；乙醇

中圖分類號(hào)：G632文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1008-0333（2024）27-0101-03

實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)作為一種有效的教學(xué)方法，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維.乙醇作為高中化學(xué)中的重要有機(jī)化合物，其教學(xué)內(nèi)容豐富，具有代表性.因此，本文以乙醇教學(xué)為例，對(duì)核心素養(yǎng)下的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)進(jìn)行深入探究，以期為廣大教育工作者提供有益的借鑒和啟示.

1高中化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的必要性化學(xué)核心素養(yǎng)涵蓋了多個(gè)方面，包括宏觀辨識(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［1］.這些素養(yǎng)的培養(yǎng)有助于學(xué)生從不同角度認(rèn)識(shí)化學(xué)世界，提高思維能力和解決問題的能力.宏觀辨識(shí)與微觀探析能力，使學(xué)生能夠從宏觀和微觀兩個(gè)層面理解物質(zhì)的性質(zhì)和變化，培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維；變化觀念與平衡思想，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)反應(yīng)中的動(dòng)態(tài)平衡，理解物質(zhì)變化的規(guī)律；證據(jù)推理與模型認(rèn)知，則培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和科學(xué)方法，讓學(xué)生能夠通過分析證據(jù)得出合理的結(jié)論，并構(gòu)建化學(xué)模型來(lái)解釋和預(yù)測(cè)化學(xué)現(xiàn)象；科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，培養(yǎng)他們的探索精神和創(chuàng)新能力；科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的培養(yǎng)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的同時(shí)，關(guān)注化學(xué)與社會(huì)、環(huán)境的關(guān)系，樹立正確的價(jià)值觀和社會(huì)責(zé)任感.

2核心素養(yǎng)下高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)流程設(shè)計(jì)——以“乙醇”教學(xué)為例2.1提出問題與假設(shè)

教學(xué)伊始，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活中與乙醇密切相關(guān)的現(xiàn)象.例如，讓學(xué)生思考酒精在醫(yī)療中的廣泛應(yīng)用、飲酒后人體的反應(yīng)以及乙醇作為燃料的特點(diǎn)等.基于這些實(shí)際觀察，教師可以提出一系列具有啟發(fā)性的問題，如：乙醇為什么能夠有效地殺滅細(xì)菌和病毒？飲酒后，乙醇在人體內(nèi)經(jīng)歷了怎樣的化學(xué)變化？乙醇作為燃料，與傳統(tǒng)燃料相比，其優(yōu)勢(shì)和局限性分別是什么？

鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用已有的化學(xué)知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)，對(duì)這些問題進(jìn)行大膽假設(shè).學(xué)生可能會(huì)提出：乙醇能夠消毒是因?yàn)樗芷茐募?xì)菌的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)；乙醇在人體內(nèi)可能會(huì)被氧化為乙醛和乙酸；乙醇作為燃料，燃燒產(chǎn)物相對(duì)清潔，可能對(duì)環(huán)境更友好.通過提出問題和假設(shè)，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)探究奠定基礎(chǔ).

2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與準(zhǔn)備

在學(xué)生提出假設(shè)后，教師組織學(xué)生分組討論實(shí)驗(yàn)方案，以驗(yàn)證他們的假設(shè).以探究乙醇與金屬鈉的反應(yīng)為例，小組可以共同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)90mDkMbxnyreXQz/0mUOtXyogGBbjZwh1DUo/6ixT7c=步驟.首先，準(zhǔn)備適量的無(wú)水乙醇和金屬鈉；然后，將金屬鈉小心地投入乙醇中，觀察反應(yīng)現(xiàn)象，包括鈉的沉浮、是否有氣泡產(chǎn)生、反應(yīng)的劇烈程度等.教師在這個(gè)過程中發(fā)揮重要的指導(dǎo)作用，要審查學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，確保其科學(xué)性、安全性和可行性.對(duì)于存在風(fēng)險(xiǎn)或不合理的部分，給予及時(shí)的糾正和建議.同時(shí)，教師要協(xié)助學(xué)生準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)所需的儀器和藥品，如乙醇、金屬鈉、鑷子、小燒杯、量筒等，并確保實(shí)驗(yàn)環(huán)境的安全.

2.3實(shí)驗(yàn)操作與觀察

在操作過程中，要求學(xué)生嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程，認(rèn)真、細(xì)致地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.以乙醇與金屬鈉的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)為例，學(xué)生應(yīng)注意觀察金屬鈉在乙醇中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、是否有氣泡產(chǎn)生以及產(chǎn)生氣泡的速率等.教師要在實(shí)驗(yàn)室中巡視各個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正學(xué)生不規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作，如未使用鑷子取用金屬鈉、未正確控制反應(yīng)物的用量等.對(duì)于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，教師要給予及時(shí)的指導(dǎo)和幫助，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考、自主解決問題.

2.4數(shù)據(jù)分析與結(jié)論

實(shí)驗(yàn)完成后，學(xué)生需要對(duì)收集到的數(shù)據(jù)和觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行系統(tǒng)地分析和整理.每個(gè)小組應(yīng)將自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和統(tǒng)計(jì)，如反應(yīng)產(chǎn)生氣泡的時(shí)間、氣體的體積等，并與其他小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比和交流.在分析數(shù)據(jù)的過程中，學(xué)生要運(yùn)用所學(xué)的化學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)方法，尋找數(shù)據(jù)之間的規(guī)律和關(guān)系.例如，通過比較乙醇與金屬鈉反應(yīng)和水與金屬鈉反應(yīng)的劇烈程度，判斷乙醇中羥基氫原子的活潑性.

2.5反思與評(píng)價(jià)

學(xué)生實(shí)驗(yàn)后要反思，反思自己的實(shí)驗(yàn)操作是否熟練、規(guī)范；反思實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量和記錄是否準(zhǔn)確、完整；反思實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期是否相符，如果存在差異，原因是什么.同時(shí)，還要反思團(tuán)隊(duì)協(xié)作是否高效，在實(shí)驗(yàn)過程中是否充分發(fā)揮了每個(gè)成員的優(yōu)勢(shì).教師對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行全面、客觀的評(píng)價(jià).評(píng)價(jià)不僅要關(guān)注實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確性，更要注重學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中所展現(xiàn)出的科學(xué)態(tài)度、創(chuàng)新思維、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力以及解決問題的能力.對(duì)于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中表現(xiàn)出色的地方，如獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)分析方法、積極的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神等，教師要給予充分的肯定和表?yè)P(yáng).

同時(shí)，針對(duì)學(xué)生存在的不足之處，如實(shí)驗(yàn)操作的失誤、數(shù)據(jù)處理的錯(cuò)誤、結(jié)論推導(dǎo)的不合理等，教師要提出具體的改進(jìn)建議和指導(dǎo)意見，幫助學(xué)生不斷完善自己的實(shí)驗(yàn)探究能力.通過反思與評(píng)價(jià)，學(xué)生能夠總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不斷提高自己的科學(xué)探究水平，為今后的學(xué)習(xí)和研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

3核心素養(yǎng)下高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)策略——以“乙醇”教學(xué)為例3.1以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，滲透核心素養(yǎng)

從理論角度看，以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的教學(xué)能讓學(xué)生在親身體驗(yàn)中構(gòu)建知識(shí)體系，培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析的能力.學(xué)生通過觀察乙醇的物理性質(zhì)，如無(wú)色透明的液體、具有特殊香味等，從宏觀層面初步認(rèn)識(shí)乙醇.而深入研究乙醇的分子結(jié)構(gòu)，如羥基的存在及作用，能幫助學(xué)生從微觀角度理解其化學(xué)性質(zhì).同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生能更直觀地感受物質(zhì)的變化觀念與平衡思想.例如，乙醇的燃燒反應(yīng)，從乙醇與氧氣的反應(yīng)到生成二氧化碳和水，這一過程體現(xiàn)了物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和化學(xué)平衡的動(dòng)態(tài)變化.

以乙醇與金屬鈉的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)為例.實(shí)驗(yàn)前，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄恳掖寂c金屬鈉的反應(yīng)規(guī)律及產(chǎn)物.實(shí)驗(yàn)原理為：2CHOH+2Na→2CHONa+H↑.實(shí)驗(yàn)步驟如下：在干燥的燒杯中加入少量無(wú)水乙醇，再投入一小塊金屬鈉，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生觀察到鈉沉入乙醇底部，緩慢產(chǎn)生氣泡.通過對(duì)這一現(xiàn)象的分析，結(jié)合反應(yīng)式，學(xué)生能夠理解乙醇中羥基上的氫原子不如水中的氫活潑.同時(shí)，通過測(cè)量產(chǎn)生氫氣的體積和反應(yīng)前后溶液的溫度變化等數(shù)據(jù)，進(jìn)一步驗(yàn)證反應(yīng)的程度和能量變化.這不僅有助于學(xué)生鞏固化學(xué)知識(shí)，還培養(yǎng)了他們的實(shí)驗(yàn)操作技能和數(shù)據(jù)處理能力，從而提升宏觀辨識(shí)與微觀探析、變化觀念與平衡思想等核心素養(yǎng)［2］.

3.2結(jié)合化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，培養(yǎng)核心素養(yǎng)

細(xì)致觀察和深入分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能夠培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，從而強(qiáng)化學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知能力.學(xué)生依據(jù)觀察到的現(xiàn)象收集證據(jù)，進(jìn)行邏輯推理，構(gòu)建合理的化學(xué)模型來(lái)解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果.同時(shí)，能激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)，促使他們主動(dòng)探索現(xiàn)象背后的本質(zhì).

以乙醇的氧化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)為例，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄恳掖荚诓煌瑮l件下的氧化產(chǎn)物及反應(yīng)特征.實(shí)驗(yàn)原理為：在銅或銀等催化劑存在下，乙醇被氧化為乙醛（2CHCHOH+OCu或Ag2CHCHO+2HO）；在強(qiáng)氧化劑如酸性高錳酸鉀溶液作用下，乙醇可被氧化為乙酸.實(shí)驗(yàn)步驟：將銅絲在酒精燈上加熱至紅熱，迅速插入乙醇中，反復(fù)多次，觀察銅絲顏色變化和溶液氣味.另取乙醇溶液，滴加酸性高錳酸鉀溶液，觀察溶液顏色變化.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為：銅絲由紅變黑再變紅，溶液有刺激性氣味產(chǎn)生；酸性高錳酸鉀溶液褪色.學(xué)生通過這些現(xiàn)象進(jìn)行推理，得出乙醇發(fā)生了氧化反應(yīng)的結(jié)論，進(jìn)一步通過檢測(cè)反應(yīng)前后溶液的酸堿度、氧化產(chǎn)物的濃度等數(shù)據(jù)，構(gòu)建從乙醇到乙醛、乙酸的氧化反應(yīng)模型.這一過程培養(yǎng)了學(xué)生的證據(jù)推理和模型認(rèn)知能力，激發(fā)了他們的探究精神和創(chuàng)新意識(shí).

3.3結(jié)合問題開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究，提升核心素養(yǎng)

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，以問題為導(dǎo)向能提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，問題驅(qū)動(dòng)能激發(fā)學(xué)生的深度思考，促使他們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力.同時(shí)，學(xué)生在解決問題的過程中，能夠深刻體會(huì)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的重要性［3］.

以探究乙醇的脫水反應(yīng)為例.首先提出問題：如何控制反應(yīng)條件實(shí)現(xiàn)乙醇的分子內(nèi)脫水和分子間脫水？實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖敲鞔_不同反應(yīng)條件對(duì)乙醇脫水產(chǎn)物的影響.實(shí)驗(yàn)原理為：在濃硫酸、170 ℃條件下，乙醇發(fā)生分子內(nèi)脫水生成乙烯（CHOHCH↑+ HO）；在濃硫酸、140 ℃條件下，乙醇發(fā)生分子間脫水生成乙醚（2CHOHCHOCH+HO）.實(shí)驗(yàn)步驟：在不同溫度下，向裝有乙醇和濃硫酸的燒瓶中加熱，收集產(chǎn)生的氣體或液體，通過檢測(cè)產(chǎn)物的性質(zhì)來(lái)確定反應(yīng)類型.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在170 ℃時(shí)，溶液迅速變黑，產(chǎn)生的氣體使溴水褪色；在140 ℃時(shí)，有無(wú)色液體生成.通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析和對(duì)產(chǎn)物的定量檢測(cè)，如氣體的產(chǎn)量、液體的沸點(diǎn)等數(shù)據(jù)，學(xué)生能夠得出不同條件下乙醇脫水反應(yīng)的規(guī)律.在解決這一問題的過程中，學(xué)生不僅提升了綜合運(yùn)用化學(xué)知識(shí)的能力，還培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和勇于探索的精神.同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生思考乙醇脫水反應(yīng)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用、對(duì)能源供應(yīng)的影響以及相關(guān)的環(huán)保問題，增強(qiáng)他們的社會(huì)責(zé)任感和可持續(xù)發(fā)展意識(shí).

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在高中化學(xué)教學(xué)中，以乙醇教學(xué)為代表的實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)具有顯著的成效.通過優(yōu)化教學(xué)流程設(shè)計(jì)和實(shí)施有效的教學(xué)策略，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的自主探究能力和創(chuàng)新意識(shí)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的深入理解和應(yīng)用.

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［責(zé)任編輯：季春陽(yáng)］