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        基于高中化學(xué)常規(guī)實(shí)驗(yàn)微型化改進(jìn)的教學(xué)策略

        2022-11-30 09:07:56甘肅牛文花
        關(guān)鍵詞:微型化熱穩(wěn)定性高中化學(xué)

        甘肅 牛文花

        《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版2020年修訂)》中提出了“能依據(jù)探究目的設(shè)計(jì)并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案,完成實(shí)驗(yàn)操作;養(yǎng)成獨(dú)立思考,敢于質(zhì)疑和勇于創(chuàng)新的精神;具有安全意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度;具有綠色化學(xué)觀念和可持續(xù)發(fā)展意識(shí)”等課程目標(biāo)?;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)作為培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力和創(chuàng)新意識(shí)的有效手段,應(yīng)成為課堂教學(xué)的重點(diǎn)。然而由于學(xué)校實(shí)驗(yàn)條件和儀器的限制、藥品尤其是易耗品的不斷消耗,再加上大多數(shù)實(shí)驗(yàn)中有毒氣體的產(chǎn)生,使得很多實(shí)驗(yàn)教學(xué)是以“講”“看”“記”的主要形式完成的,沒有體現(xiàn)出新課標(biāo)的目標(biāo)要求。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有安全、節(jié)約、污染少、現(xiàn)象明顯、操作方便簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),正好可以解決上述問題。因此,教師在日常教學(xué)中若能不斷優(yōu)化教材實(shí)驗(yàn),對(duì)常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行微型化改進(jìn),不僅可提高學(xué)生在教學(xué)中的主體地位和參與度,還可以通過實(shí)驗(yàn)的微型化改進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的安全意識(shí)、資源意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)、環(huán)保意識(shí)等,發(fā)展學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和創(chuàng)新意識(shí),提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。本文以鈉與水的反應(yīng)、Na2CO3和NaHCO3熱穩(wěn)定性比較、HCl和NH3的反應(yīng)三個(gè)常規(guī)實(shí)驗(yàn)微型化改進(jìn)為例,展示核心素養(yǎng)視域下高中化學(xué)常規(guī)實(shí)驗(yàn)微型化改進(jìn)的實(shí)施策略。

        一、因“疑”而“變”,深化實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡奈⑿突倪M(jìn),培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑精神

        “學(xué)貴有疑,小疑則小進(jìn),大疑則大進(jìn)?!辟|(zhì)疑能力是學(xué)生學(xué)習(xí)中不可或缺的重要能力之一。而高中化學(xué)常規(guī)實(shí)驗(yàn)中,由某些現(xiàn)象或結(jié)論引發(fā)的疑問比比皆是,這就要求教師不得不思考在實(shí)際教學(xué)中應(yīng)如何突破學(xué)生提出的相關(guān)疑問。例如,在演示鈉和水反應(yīng)過程中,學(xué)生提出質(zhì)疑:從元素守恒角度分析,產(chǎn)生的氣體還有可能是氧氣。為此,筆者采用了實(shí)驗(yàn)回答的“證據(jù)論”的實(shí)驗(yàn)過程,將整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行微型化改進(jìn)并與常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比,具體如表1所示。

        表1 鈉與水反應(yīng)的常規(guī)實(shí)驗(yàn)和微型化實(shí)驗(yàn)的比較

        續(xù)表

        通過對(duì)鈉與水反應(yīng)的上述微型化改進(jìn),不僅通過直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答了學(xué)生的疑問,使學(xué)生深層次地理解了該實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)原理,還有效地培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度,滲透了利用質(zhì)疑精神發(fā)展學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和創(chuàng)新意識(shí)的實(shí)踐策略。

        二、因“分”而“合”,借助實(shí)驗(yàn)裝置一體化的微型化改進(jìn),培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的全局意識(shí)

        化學(xué)實(shí)驗(yàn)存在的真正價(jià)值是利用它的可操作性實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象和本質(zhì)的辯證關(guān)系,若只是為了完成某個(gè)單一的實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),則往往會(huì)忽略實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)性和整體性,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)在操作過程中不能以科學(xué)、簡(jiǎn)捷的方式呈現(xiàn)出來。如驗(yàn)證SO2溶解性和漂白性的實(shí)驗(yàn)時(shí),常規(guī)實(shí)驗(yàn)是將收集有SO2氣體的試管倒立于水槽中,會(huì)有少量氣體溢出,污染環(huán)境,而SO2重要的還原性并沒有涉及,導(dǎo)致學(xué)生對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的認(rèn)識(shí)不夠全面、透徹;再如Na2CO3和NaHCO3的熱穩(wěn)定性比較的常規(guī)實(shí)驗(yàn)得分兩次才能完成,耗時(shí)較長(zhǎng),不利于課堂實(shí)驗(yàn)的高效性。這就需要教師和學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí),盡可能從實(shí)驗(yàn)實(shí)際操作的可行性方案入手,進(jìn)行微型化改進(jìn),培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的全局意識(shí)。如將Na2CO3和NaHCO3熱穩(wěn)定性比較的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行微型化改進(jìn)并與常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比,具體如表2所示。

        表2 Na2CO3和NaHCO3熱穩(wěn)定性比較的常規(guī)實(shí)驗(yàn)和微型化實(shí)驗(yàn)的比較

        借助于Y型管對(duì)Na2CO3和NaHCO3熱穩(wěn)定性比較實(shí)驗(yàn)的一體化改進(jìn),不僅可以利用一套裝置簡(jiǎn)單、高效地完成實(shí)驗(yàn),獲取相應(yīng)的理論知識(shí),還能拓寬學(xué)生將常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行微型化改進(jìn)的思路。常規(guī)實(shí)驗(yàn)的微型化改進(jìn),不僅僅體現(xiàn)在藥品的用量上、裝置的改進(jìn)上,還可以是非常規(guī)儀器的使用上。另外,一些物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)和性質(zhì)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)更應(yīng)該進(jìn)行一體化的微型化改進(jìn),在改進(jìn)中滲透創(chuàng)新性發(fā)展的教育理念,培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。

        三、因“治”而“防”,滲透實(shí)驗(yàn)過程的綠色化,培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)

        在高中化學(xué)常規(guī)實(shí)驗(yàn),如Cl2、SO2、NH3、NO、NO2的制備和性質(zhì)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中存在著許多污染問題。這也是在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中長(zhǎng)期出現(xiàn)教師“講實(shí)驗(yàn)、畫實(shí)驗(yàn)”,學(xué)生“聽實(shí)驗(yàn)、記實(shí)驗(yàn)”的原因之一,將直接影響學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和熱情,不利于培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí),制約了學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。因此,筆者針對(duì)HCl和NH3的反應(yīng)進(jìn)行如下的微型化改進(jìn)并與常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比(見表3),以期獲得良好的教學(xué)效果。

        針對(duì)常規(guī)實(shí)驗(yàn)中“開放體系”這一弊端,本實(shí)驗(yàn)利用封閉的玻璃管對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行綠色化改進(jìn),消除學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的恐懼心理,使學(xué)生敢于實(shí)驗(yàn),樂于實(shí)驗(yàn),促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力,有助于提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。另外,在實(shí)驗(yàn)探究過程中讓學(xué)生明確生態(tài)文明建設(shè)的社會(huì)責(zé)任,深化對(duì)自然的保護(hù)意識(shí),更加符合國(guó)家提出的可持續(xù)發(fā)展的要求。

        四、總結(jié)與期望

        本文通過高中化學(xué)教材中三個(gè)常規(guī)實(shí)驗(yàn)“鈉與水的反應(yīng)”“Na2CO3和NaHCO3熱穩(wěn)定性比較”“HCl和NH3的反應(yīng)”微型化改進(jìn)的具體實(shí)施可得出:(1)對(duì)常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行微型化改進(jìn)時(shí)可以從實(shí)驗(yàn)?zāi)康某霭l(fā)進(jìn)行深入化改進(jìn),以培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑精神。(2)對(duì)常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行微型化改進(jìn)時(shí)可以從實(shí)驗(yàn)裝置出發(fā)進(jìn)行一體化改進(jìn),以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的全局意識(shí)。(3)對(duì)常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行微型化改進(jìn)時(shí)可以從探究過程出發(fā)進(jìn)行綠色化改進(jìn),以培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。期望教師在教學(xué)過程中合理對(duì)課本中的常規(guī)實(shí)驗(yàn)開展微型化改進(jìn),以增強(qiáng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性,提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

        本文系天水市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2020年度一般課題“基于核心素養(yǎng)的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)提升高中學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的研究”成果,課題編號(hào):TS(2020)GH173;甘谷縣2021年基礎(chǔ)科研小課題“基于核心素養(yǎng)的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)提升高中學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的研究”成果,課題立項(xiàng)號(hào)21JYJ064。

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