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        聚焦核心素養(yǎng) 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)

        2019-08-30 01:25:42趙玲
        讀寫(xiě)算 2019年13期
        關(guān)鍵詞:綠色環(huán)保

        趙玲

        摘 要 以“探究銅與濃硝酸反應(yīng)”為例,通過(guò)以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的探究活動(dòng)開(kāi)展物質(zhì)性質(zhì)的研究,并從元素的宏觀視角認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其變化的規(guī)律、從粒子的微觀層面揭示物質(zhì)及其變化的本質(zhì)。把化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的內(nèi)涵與教材內(nèi)容及教學(xué)過(guò)程緊密的聯(lián)系起來(lái)。

        關(guān)鍵詞 實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí);宏觀辨識(shí)與微觀探析;科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任;銅與濃硝酸;綠色環(huán)保

        中圖分類號(hào):G632????????????????????????????????????????????????????? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A????????????????????????????????????????????????? 文章編號(hào):1002-7661(2019)13-0158-02

        一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)理念及過(guò)程

        為落實(shí)“立德樹(shù)人”的教育任務(wù)、充分發(fā)揮課程在人才培養(yǎng)過(guò)程中的重要作用,高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)修訂組根據(jù)“中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)(征求意見(jiàn)稿)”和高中化學(xué)課程特點(diǎn),提出包含“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)識(shí)”“實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)”“科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任”等五個(gè)要素的高中化學(xué)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)(簡(jiǎn)稱“化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”)?;瘜W(xué)學(xué)科核心素養(yǎng),應(yīng)該是“化學(xué)課程的核心素養(yǎng)”,可以界定為化學(xué)學(xué)科教學(xué)中應(yīng)該注意培養(yǎng)的核心素養(yǎng)。物質(zhì)的組成及其變化是化學(xué)研究的基本問(wèn)題。這一問(wèn)題的解決,強(qiáng)調(diào)運(yùn)用實(shí)驗(yàn)、假說(shuō)、模型、分類等方法,通過(guò)以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)開(kāi)展物質(zhì)及其變化的研究,并從元素的宏觀視角認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其變化的規(guī)律、從粒子的微觀層面揭示物質(zhì)及其變化的本質(zhì)。在“高考的指揮棒”作用下,如何利用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來(lái)開(kāi)展“科學(xué)本質(zhì)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué),如何在教學(xué)的過(guò)程中體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng),這是探究科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的重要課題。

        銅與濃硝酸的反應(yīng)是中學(xué)化學(xué)一個(gè)重要的性質(zhì)實(shí)驗(yàn),也是學(xué)生探究物質(zhì)性質(zhì)的重要實(shí)驗(yàn)之一,但該實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生有毒的氣體,污染大氣,影響學(xué)生的健康,所以不便于學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。對(duì)該試驗(yàn)如何改進(jìn)使其操作簡(jiǎn)單化,綠色化,以便于學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)或老師的演示實(shí)驗(yàn),開(kāi)展體現(xiàn)以“設(shè)計(jì)”為核心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)已成為教學(xué)研究的重要內(nèi)容。

        實(shí)驗(yàn)用品:濃硝酸、銅片、NaOH溶液、CuO粉末、注射器、軟管、燒杯、止水夾

        (一)銅與濃硝酸反應(yīng)

        (1)實(shí)驗(yàn)裝置:(見(jiàn)圖1)

        (2)實(shí)驗(yàn)原理:

        Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO32+2NO2↑+2H2O

        (3)實(shí)驗(yàn)步驟:

        ①取一25mL的注射器,并連接一軟管,拔出活栓,放入約3cm的銅絲,并使其平放在注射器的底部,然后推進(jìn)活栓。

        ②將導(dǎo)管口浸入濃硝酸中,抽拉活栓,吸入體積3-4mL的濃硝酸,夾緊止水夾,倒置(見(jiàn)圖1)。

        現(xiàn)象:銅與濃硝酸劇烈反應(yīng),活栓向下移動(dòng),產(chǎn)生紅棕色的氣體,得到了綠色溶液。

        學(xué)生疑惑:Cu2+是藍(lán)色的,怎么是綠色的溶液?

        老師:引導(dǎo)學(xué)生猜測(cè)可能性的原因并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案來(lái)探究。

        猜測(cè)可能性的原因有兩點(diǎn):(1)銅與濃硝酸反應(yīng)生產(chǎn)的二氧化氮溶于其中導(dǎo)致溶液呈綠色;(2)銅離子的濃度大導(dǎo)致溶液呈綠色。

        組織學(xué)生明確探究目的、有針對(duì)性地設(shè)計(jì)探究方案,并執(zhí)行探究方案。培養(yǎng)學(xué)生在探究中獨(dú)立思考、合作交流,對(duì)于“異?!爆F(xiàn)象,要勇于說(shuō)出自己的想法的科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任感;還可以提升他們“分析信息,提出新命題,駕馭知識(shí)體系的能量”?!痘瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出,“要讓學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)主動(dòng)地體驗(yàn)探究過(guò)程,在知識(shí)的形成、聯(lián)系、應(yīng)用過(guò)程中養(yǎng)成科學(xué)的態(tài)度,獲得科學(xué)的方法,在‘做科學(xué)的探究實(shí)踐中逐步形成終身學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力”??茖W(xué)精神與社會(huì)責(zé)任,旨在引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立嚴(yán)謹(jǐn)、求真務(wù)實(shí)的科研態(tài)度,在科學(xué)探究的過(guò)程中獲得新的、有價(jià)值的發(fā)現(xiàn)。

        (二)探究溶液呈綠色的原因

        將注射器正立,打開(kāi)止水夾,緩緩?fù)苿?dòng)活栓,取少量反應(yīng)液與小試管中(見(jiàn)圖2),再夾緊止水夾,將導(dǎo)管插入氫氧化鈉溶液中,防止有液體滴下。

        實(shí)驗(yàn)步驟:

        (1)確認(rèn)綠色溶液中溶有NO2

        方法:向外抽活栓(見(jiàn)圖3)或在酒精燈上微熱(見(jiàn)圖4),觀察液面上方氣體的顏色變化。

        現(xiàn)象:液體上方氣體顏色均加深,說(shuō)明液體中溶有NO2

        學(xué)生:加熱不能證明溶液中溶有的NO2,有可能是濃硝酸受熱分解產(chǎn)生NO2使液面上方氣體的顏色加深。

        學(xué)生繼續(xù)思考,可以通入氫氣或氮?dú)鈦?lái)回避硝酸分解的干擾。

        培養(yǎng)學(xué)生尊重事實(shí)和證據(jù),不迷信權(quán)威,具有獨(dú)立思考、敢于質(zhì)疑和批判的創(chuàng)新精神。化學(xué)是一門在原子層面上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的科學(xué),宏觀辨識(shí)、微觀探析和符號(hào)表征是化學(xué)學(xué)科有別于其他學(xué)科的基本特性之一。此實(shí)驗(yàn)操作雖然簡(jiǎn)單,但實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的變化卻可以讓學(xué)生對(duì)“變化觀念與平衡思想”有具體的感性認(rèn)識(shí),相關(guān)核心素養(yǎng)的也能得到有效落實(shí)。

        (2)確認(rèn)溶液呈綠色,與NO2是否有關(guān)

        方法:取一潔凈試管,注入一定量的綠色溶液,在酒精燈上加熱(見(jiàn)圖5),用氫氧化鈉溶液以吸收逸出的二氧化氮,防止污染大氣,加熱后液體的顏色變藍(lán)(見(jiàn)圖6)。

        (3)確認(rèn)溶液呈綠色是否與銅離子的濃度有關(guān)

        方法:向小試管中加入一定的氧化銅粉末(見(jiàn)圖7),振蕩,靜置,一段時(shí)間后溶液變藍(lán)(見(jiàn)圖8)。

        疑惑:氧化銅粉末消耗了硝酸,是否有可能是濃硝酸導(dǎo)致溶液呈綠色?引導(dǎo)繼續(xù)思考

        學(xué)生:向綠色溶液中通入氮?dú)鈺r(shí),硝酸濃度不變,溶液顏色變藍(lán)。

        在此實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,生成一個(gè)新的知識(shí),二氧化氮與水反應(yīng)是可逆的。學(xué)習(xí)的實(shí)質(zhì)時(shí)“主動(dòng)地形成認(rèn)知結(jié)構(gòu),并通過(guò)把新獲得的知識(shí)和已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來(lái),積極地建構(gòu)其知識(shí)體系”“宏觀辨識(shí)與微觀探析”素養(yǎng)的培育是學(xué)生通過(guò)一系列的化學(xué)認(rèn)識(shí)過(guò)程逐步培育的??茖W(xué)精神與社會(huì)責(zé)任是化學(xué)核心素養(yǎng)的重要組成部分。

        (三)實(shí)驗(yàn)結(jié)論

        由此可見(jiàn),銅與濃硝酸反應(yīng)后的溶液呈綠色是由于藍(lán)色的Cu(NO32溶液中溶有NO2的緣故,與銅離子的濃度大小無(wú)關(guān)。

        二、改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)

        (一)本試驗(yàn)所用的藥品量較少,密閉裝置內(nèi)反應(yīng),毒氣不易外排,減少了有毒氣體的排放。

        (二)取材方便,裝置簡(jiǎn)單,容易搭建,操作簡(jiǎn)單,現(xiàn)象明顯,適合學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)或教師演示實(shí)驗(yàn)。

        (三)在確認(rèn)綠色與銅離子的濃度是否有關(guān)時(shí),實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一舉兩得,既增加了銅離子的濃度,又消耗了二氧化氮?dú)怏w,溶液仍變成藍(lán)色,充分說(shuō)明了溶液呈綠色與銅離子的濃度無(wú)關(guān)。

        三、評(píng)價(jià)

        《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》重視開(kāi)展“素養(yǎng)為本”的教學(xué),倡導(dǎo)真實(shí)問(wèn)題情景的創(chuàng)設(shè),具有終身學(xué)習(xí)的意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度;具有可持續(xù)發(fā)展意識(shí)和綠色化學(xué)觀念。將知識(shí)轉(zhuǎn)化為一種能力,解決生活,工作及學(xué)習(xí)中的遇到的問(wèn)題;關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題,深刻理解化學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境之間的相互關(guān)系,清楚化學(xué)在社會(huì)發(fā)展過(guò)程中的重大貢獻(xiàn),能運(yùn)用已有知識(shí)和方法綜合分析對(duì)環(huán)境可能帶來(lái)的負(fù)面影響,權(quán)衡利弊,勇于承擔(dān)責(zé)任,積極參與有關(guān)化學(xué)問(wèn)題的社會(huì)決策。在化學(xué)教學(xué)中,引導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究,可以培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí);在解決問(wèn)題的過(guò)程中有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí);通過(guò)相互合作完成實(shí)驗(yàn),對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行信息加工并獲得結(jié)論,有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度、科學(xué)思維和合作意識(shí)。所以說(shuō)實(shí)驗(yàn)探究既是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)在要素,又是綜合培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的一種有效方法。

        參考文獻(xiàn):

        [1]喻俊,葉佩佩.核心素養(yǎng)視角下化學(xué)課堂教學(xué)板書(shū)設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].中學(xué)化學(xué),2019(4).

        [2]陳進(jìn)前.關(guān)于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的三個(gè)建議[J].中學(xué)化學(xué)教與學(xué),2019(1).

        [3]張克龍.芻議培育化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵問(wèn)題[J].中學(xué)化學(xué)教與學(xué),2019(3).

        [4]周業(yè)虹.實(shí)施項(xiàng)目式學(xué)習(xí)發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)[J].中學(xué)化學(xué)教與學(xué),2019(2).

        [5]王換榮,陳德坤,陳前進(jìn).化學(xué)核心素養(yǎng)之構(gòu)建模型認(rèn)知在教學(xué)中的應(yīng)用[J].2019(4).

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