何柳青

摘要：本文基于化學(xué)核心素養(yǎng)中的實(shí)驗(yàn)操作素養(yǎng)，結(jié)合“質(zhì)量守恒定律”相關(guān)實(shí)驗(yàn)對(duì)如何做出科學(xué)、合理的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)做簡要分析。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué);核心素養(yǎng);改進(jìn)策略

實(shí)驗(yàn)在化學(xué)課程當(dāng)中具有重要地位，是其理論的延續(xù)和深化，也是學(xué)習(xí)化學(xué)的根本。實(shí)驗(yàn)教學(xué)不應(yīng)只一味地向?qū)W生傳遞理論知識(shí)，更重要的是要培養(yǎng)學(xué)生一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探究態(tài)度，使學(xué)生在獲得科學(xué)素養(yǎng)和探索思維的同時(shí)，也能夠養(yǎng)成一個(gè)認(rèn)真對(duì)待事情的態(tài)度與習(xí)慣。

一、實(shí)驗(yàn)簡介

1、教材簡介

質(zhì)量守恒定律驗(yàn)證試驗(yàn)的化學(xué)原理為鎂在高溫條件下與氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成氧化鎂，其化學(xué)方程式為2Mg+O2=2MgO。結(jié)合理論知識(shí)，由于反應(yīng)中加入了氧原子的質(zhì)量，故鎂條在于氧氣燃燒后所生成的氧化鎂質(zhì)量應(yīng)大于鎂條原來的質(zhì)量。

2、參考實(shí)驗(yàn)簡介

區(qū)別于教材中的實(shí)驗(yàn)，參考實(shí)驗(yàn)的不同點(diǎn)就在于是將點(diǎn)燃的鎂條放入到帶有防塵口罩或帶有氣球的錐形瓶中。盡管該裝置的氣密性比較好，但仍存在點(diǎn)燃鎂條在放入錐形瓶前有白煙逸散的問題，效果不是很理想。

3、設(shè)計(jì)新實(shí)驗(yàn)

相對(duì)于教材與參考實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)主要區(qū)別在于將鎂條提前放入到錐形瓶當(dāng)中，然后用電加熱的方式引燃鎂條。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程

1、確定教學(xué)目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)以三維目標(biāo)為依據(jù)，首先知識(shí)與技能目標(biāo)為通過引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量守恒定律知識(shí)內(nèi)容，啟發(fā)其動(dòng)手設(shè)計(jì)和操作實(shí)驗(yàn)的能力;過程與方法目標(biāo)為通過引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)化學(xué)探究實(shí)驗(yàn)的基本過程，使其熟練掌握科學(xué)探究化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本能力;情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)為通過實(shí)驗(yàn)探究來培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性與創(chuàng)造性，建立一個(gè)科學(xué)、理性的情感價(jià)值觀。

2、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法

一般地，教師在本課實(shí)驗(yàn)中都會(huì)采取直觀演示、實(shí)驗(yàn)探究以及對(duì)比實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行教學(xué)。因此，本文在這三中基本實(shí)驗(yàn)不變的情況下，對(duì)三種實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行對(duì)比，突出改進(jìn)實(shí)驗(yàn)效果。

從學(xué)生角度來看，初次接觸化學(xué)知識(shí)的初中生尚未形成一個(gè)相對(duì)完整的知識(shí)體系，因此教師應(yīng)選擇一般實(shí)驗(yàn)教學(xué)中會(huì)使用到的方法，如自主探究、合作探究、分析歸納等。

三個(gè)實(shí)驗(yàn)的不同之處主要在于如何在鎂條燃燒過程中對(duì)產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行控制，達(dá)到不污染環(huán)境的目的。究其原因是由于原實(shí)驗(yàn)處于較為開放的空間，所以生成物才會(huì)以白煙的形式逸散到空氣中，并且導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏小;而參考實(shí)驗(yàn)則是采用了部分控制手段，實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差雖減少但仍存在;改進(jìn)實(shí)驗(yàn)則是將開放性空間變?yōu)闅饷苄暂^好的空間，完全抑制白煙的逸散，實(shí)驗(yàn)結(jié)果精確。

3、實(shí)驗(yàn)藥品與裝置

教材原實(shí)驗(yàn)中用到的藥品為鎂條，裝置包括天平、酒精燈、坩堝鉗、石棉網(wǎng)、燒杯等;參考實(shí)驗(yàn)中藥品不變，裝置增加了帶有氣球的錐形瓶;在改進(jìn)實(shí)驗(yàn)中，裝置在原實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上增加了電源與電熱絲。三者的相同之處就在于都是對(duì)鎂條燃燒所產(chǎn)生白煙的進(jìn)行手段控制，而區(qū)別就在于控制后所產(chǎn)生白煙的程度不同。綜合來看，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)相對(duì)于前兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，白煙的控制精度最高，因此實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確度也就最高。

4、實(shí)驗(yàn)過程

首先是教材原實(shí)驗(yàn)，用坩堝鉗取一根打磨干凈的鎂條放置在石棉網(wǎng)上，待冷卻后用電子秤進(jìn)行稱重。然后將鎂條于石棉網(wǎng)上方點(diǎn)燃，燃燒完成后再用坩堝鉗將燃燒物與石棉網(wǎng)一起稱重，記錄質(zhì)量數(shù)據(jù)。在這一過程中，根據(jù)教材理論，鎂條在燃燒后所生成的氧化鎂由于加入了氧原子的質(zhì)量，所以要大于反應(yīng)前的鎂條質(zhì)量。但在實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程中得到的生成物與石棉網(wǎng)總質(zhì)量卻小于原本的質(zhì)量，并沒有達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的和效果。而造成這一結(jié)果的原因是鎂條在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生白煙向空氣中擴(kuò)散，即氧化鎂粉末。此為主要原因，在鎂條燃燒結(jié)束后，坩堝鉗上也占有氧化鎂，此為次要原因。

其次，參考實(shí)驗(yàn)。參考實(shí)驗(yàn)的步驟與教材原實(shí)驗(yàn)大體相同，主要的區(qū)別在于將鎂條點(diǎn)燃后，放置于石棉網(wǎng)上方，然后迅速用燒杯罩住。待等實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，取出石棉網(wǎng)及生成物進(jìn)行二次稱重。對(duì)比反應(yīng)前的質(zhì)量，燃燒后的質(zhì)量略微減少。從結(jié)果數(shù)據(jù)可以看出雖然采取了一定措施來減少白煙逸散所造成的質(zhì)量損失，盡管發(fā)揮了一定作用，但實(shí)際效果仍有偏差。分析反應(yīng)前后質(zhì)量變化的主要原因，是在點(diǎn)燃后，雖然迅速用燒杯罩住了鎂條，但仍在空氣中暴露了一段時(shí)間，致使氧化鎂粉末擴(kuò)散到了空氣中。其改進(jìn)優(yōu)點(diǎn)主要在于用燒杯罩住燃燒鎂條來防止質(zhì)量損失，也就是說其裝置的氣密性要高于教材原實(shí)驗(yàn)。

最后，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)與上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)相比，其不同點(diǎn)較多。例如，先取一根打磨干凈的鎂條，在其兩端接上電阻絲，然后將其插入到帶導(dǎo)管活塞的錐形瓶當(dāng)中，并將導(dǎo)管口用氣球進(jìn)行密閉，將裝置進(jìn)行稱重。接著，將電阻絲連接電源，對(duì)鎂條進(jìn)行引燃加熱，待等到鎂條燃燒后，斷開電源，將生成物與裝置進(jìn)行稱重，質(zhì)量不變。實(shí)現(xiàn)教材實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)：氣密性強(qiáng);使用錐形瓶可以遮擋住鎂條在燃燒時(shí)產(chǎn)生的白光，減少了對(duì)實(shí)驗(yàn)者眼睛的刺激;對(duì)于學(xué)生理解質(zhì)量守恒定律有促進(jìn)作用;引用了物理的電加熱方法，來避免了燃燒過程中的物質(zhì)消耗;精確性高，完全驗(yàn)證了“質(zhì)量守恒定律”

5、實(shí)驗(yàn)結(jié)論

三個(gè)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行都建立在對(duì)質(zhì)量守恒定律的驗(yàn)證這一共同目標(biāo)基礎(chǔ)之上，但三者對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程的精準(zhǔn)度控制卻各有不同。考慮到初中階段的化學(xué)教學(xué)對(duì)于學(xué)生的要求不宜過高，因此三個(gè)實(shí)驗(yàn)都可以用來進(jìn)行教學(xué)，但不精確的結(jié)果和處理方式不利于學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)?？梢哉f，培養(yǎng)學(xué)生一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)實(shí)驗(yàn)精神比掌握一項(xiàng)技能要重要得多。

三、實(shí)驗(yàn)反思與評(píng)價(jià)

在改進(jìn)實(shí)驗(yàn)過程中，教師除了要對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，在方法與方式上也要依據(jù)化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)策略進(jìn)行變動(dòng)，以達(dá)到培養(yǎng)和提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的目標(biāo)?；瘜W(xué)作為一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，其課堂教學(xué)也應(yīng)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，幫助學(xué)生在形成實(shí)驗(yàn)探究能力的同時(shí)，發(fā)展其科學(xué)思維。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)、步驟和具體操作進(jìn)行積極思考，結(jié)合一個(gè)完整合適的實(shí)驗(yàn)方案，在課堂中通過合作交流來得出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，最后對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論與相關(guān)問題進(jìn)行總結(jié)分析。實(shí)驗(yàn)操作不僅是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)需要掌握的一項(xiàng)技能，更是化學(xué)核心素養(yǎng)中基礎(chǔ)。教師應(yīng)在每一節(jié)實(shí)驗(yàn)課中及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正學(xué)生存在的問題，避免錯(cuò)誤實(shí)驗(yàn)習(xí)慣的養(yǎng)成。比如在第一次實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)先帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行認(rèn)識(shí)和熟悉，在熟練基本操作以后再進(jìn)入到綜合性實(shí)驗(yàn)當(dāng)中。該過程切忌急于求成，基礎(chǔ)的奠定以及良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣、探究意識(shí)才是提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作素養(yǎng)的關(guān)鍵。

綜上所述，核心素養(yǎng)在課程教學(xué)中的廣泛傳播，已經(jīng)使廣大教育工作者將其列入到了教育改革的發(fā)展方向當(dāng)中。初中作為學(xué)生接觸、認(rèn)識(shí)化學(xué)學(xué)科，以及培養(yǎng)其科學(xué)意識(shí)、能力的起始階段，教師應(yīng)基于化學(xué)核心素養(yǎng)，為學(xué)生打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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