彭紅英

(江蘇省包場(chǎng)高級(jí)中學(xué),江蘇 南通 226001)

從高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)視角來(lái)看,科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)是針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)提出的,指的是學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)與提出具有探究?jī)r(jià)值的化學(xué)問(wèn)題,根據(jù)探究目的設(shè)計(jì)和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案,完成實(shí)驗(yàn)的操作,且結(jié)合觀察記錄與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工后得到結(jié)論,學(xué)生之間可以相互交流探究成果,提出改進(jìn)或者繼續(xù)探究的設(shè)想,他們要尊重證據(jù)與事實(shí),不能迷信權(quán)威,需形成獨(dú)立思考、敢于批判與質(zhì)疑的創(chuàng)新精神.高中化學(xué)教師應(yīng)以此為基本導(dǎo)向創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略,帶領(lǐng)學(xué)生積極參與到實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中,促進(jìn)他們科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)素養(yǎng)的提高.

1 善于聯(lián)系生活,創(chuàng)新化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.1 巧妙引入生活素材,精心設(shè)計(jì)生活實(shí)驗(yàn)

我國(guó)著名教育學(xué)家陶行知先生曾說(shuō)過(guò)“教育即生活”的名言,化學(xué)正是源自于前人對(duì)自然與生活的歸納,又經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)讓化學(xué)更好地服務(wù)于日常生活.在高中化學(xué)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”素養(yǎng)下,教師可巧妙引入生活素材,精心設(shè)計(jì)生活化實(shí)驗(yàn),由此創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,輔助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)[1].

例如,在進(jìn)行“氧化還原反應(yīng)”教學(xué)時(shí),教師事先準(zhǔn)備好生活化素材,即比較常見(jiàn)的一杯茶水,現(xiàn)場(chǎng)演示實(shí)驗(yàn):先往這杯茶水中加入少量的硫酸亞鐵溶液,再往里面加入適量的草酸晶體,要求學(xué)生認(rèn)真觀察茶水顏色的變化情況,討論茶水在加入不同物質(zhì)后出現(xiàn)什么變化?他們結(jié)合看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象指出加入硫酸亞鐵后茶水變成黑色,而加入草酸晶體后茶水又恢復(fù)至原來(lái)的顏色,借機(jī)設(shè)疑:大家知道茶水顏色為什么會(huì)出現(xiàn)變化嗎?由此引出新課主題——氧化還原反應(yīng),激發(fā)學(xué)生對(duì)氧化還原反應(yīng)的好奇之心,讓學(xué)生在接下來(lái)的課堂教學(xué)中進(jìn)一步集中注意力,確保課堂教學(xué)效果.之后,教師詢(xún)問(wèn):你們?cè)诔踔袝r(shí)期都學(xué)過(guò)氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)嗎?由學(xué)生結(jié)合學(xué)過(guò)的知識(shí)羅列出氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)的化學(xué)方程式,引出話題:這兩類(lèi)反應(yīng)是否是獨(dú)立進(jìn)行的?組織他們自由討論和舉例說(shuō)明,明確這兩個(gè)反應(yīng)會(huì)同時(shí)發(fā)生,使其順利得出氧化還原反應(yīng)的概念.

1.2 開(kāi)設(shè)課下探究活動(dòng),拓展學(xué)生實(shí)驗(yàn)空間

針對(duì)高中化學(xué)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”素養(yǎng)下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)說(shuō),教師除在課堂上演示一些生活化實(shí)驗(yàn)以外,還要開(kāi)始課下探究活動(dòng),帶領(lǐng)學(xué)生深入到生活中,拓展他們的實(shí)驗(yàn)空間,使其擁有更多進(jìn)行科學(xué)探究與創(chuàng)新的機(jī)會(huì),改善自身的化學(xué)素養(yǎng).

比如,在開(kāi)展“有機(jī)合成”教學(xué)時(shí),本節(jié)課要學(xué)到“油脂”這一常見(jiàn)的生活用品,學(xué)生知道家中做飯用的動(dòng)物油與植物油均屬于油脂,在堿性條件下通過(guò)水解生成的高級(jí)脂肪酸鹽是肥皂的主要成分.學(xué)習(xí)完課本知識(shí)后,教師可以安排一些課下實(shí)驗(yàn)任務(wù),如:調(diào)查家中是否放有過(guò)期的植物油?抽油煙機(jī)收集到的油是如何處理的?使用這些油脂與堿(或者用廚房中的食用堿代替堿)、食鹽等物品自主動(dòng)手制作肥皂;且給予提示:家中做飯用的鍋可以當(dāng)作實(shí)驗(yàn)儀器.步驟如下:先把廢油脂與堿在加熱情況下進(jìn)行水解,再加入適量的食鹽進(jìn)行鹽析,然后將收集到高級(jí)脂肪酸鹽進(jìn)行洗滌,最后壓制成型.同時(shí),學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中,要思考以下問(wèn)題:加熱油脂時(shí)溫度應(yīng)控制在多高?油脂同堿或者食用堿按照什么比例配制反應(yīng)的較為徹底?怎么檢驗(yàn)水解反應(yīng)是否徹底?加入多少食用鹽進(jìn)行鹽析等,進(jìn)一步拓展他們的科學(xué)探究空間,使其收獲豐富的學(xué)習(xí)體驗(yàn).

2 明確學(xué)生主體地位,創(chuàng)新化學(xué)實(shí)驗(yàn)形式

2.1 制造更多實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì),鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

高中化學(xué)教師在平常教學(xué)中需要明確學(xué)生的主體地位,制造出更多的實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì).將實(shí)驗(yàn)當(dāng)作學(xué)習(xí)化學(xué)的一門(mén)常用手段,鼓勵(lì)他們對(duì)以往的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)與操作.當(dāng)然要以安全為前提,使其科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)得到發(fā)展[2].

以“有機(jī)化合物”教學(xué)為例,當(dāng)學(xué)習(xí)到“苯酚”這一物質(zhì)時(shí),教師可出示苯酚軟膏使用說(shuō)明書(shū),說(shuō)明中指出“不能和堿性藥物同時(shí)使用”,引導(dǎo)學(xué)生提出猜測(cè)“苯酚具有酸性”,以此為基礎(chǔ)產(chǎn)生疑問(wèn):苯酚是否屬于酸?酸性是弱還是強(qiáng)?假如是弱酸性,與碳酸相比是弱還是強(qiáng)?鼓勵(lì)他們自主設(shè)計(jì)與操作實(shí)驗(yàn),使其根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象展開(kāi)分析與推理.接著,學(xué)生可能設(shè)計(jì)出如下實(shí)驗(yàn):(1)分別使用pH試紙與紫色石蕊試液來(lái)檢測(cè)苯酚溶液的pH與酸堿性;(2)將大小一樣的鎂條分別同等量的苯酚溶液與蒸餾水反應(yīng),比較反應(yīng)速率;(3)將適量的苯酚分別同氫氧化鈉溶液、碳酸鈉溶液與碳酸氫鈉溶液反應(yīng),結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推測(cè)結(jié)論;(4)向同氫氧化鈉溶液反應(yīng)后的澄清液中通入二氧化碳,結(jié)合現(xiàn)象推測(cè)結(jié)論.學(xué)生通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)突破常規(guī)思維的束縛,培養(yǎng)他們的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí),使其思維向縱深處發(fā)展,提升思維能力.

2.2 引入小組學(xué)習(xí)模式,學(xué)生進(jìn)行合作實(shí)驗(yàn)

高中化學(xué)知識(shí)對(duì)學(xué)生的綜合化學(xué)能力有著更高的要求,有時(shí)他們僅僅依靠個(gè)人能力很難獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與操作,極易陷入到思維障礙與困境之中.這時(shí)高中化學(xué)教師可基于“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”視角切入,適時(shí)引入小組合作學(xué)習(xí)模式,除指導(dǎo)學(xué)生操作一些常規(guī)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)以外,還要指導(dǎo)他們進(jìn)行深入探究,多操作一些探究性的化學(xué)實(shí)驗(yàn),借此發(fā)展其科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)[3].

例如,在“鐵及其化合物”教學(xué)中,當(dāng)學(xué)習(xí)氧化亞鐵這一鐵的化合物時(shí),課本中并沒(méi)有過(guò)多介紹氧化亞鐵的性質(zhì),教師可以先引領(lǐng)學(xué)生結(jié)合元素化合價(jià)的特征嘗試推測(cè)氧化亞鐵的化學(xué)性質(zhì),使其根據(jù)所學(xué)的氧化還原反應(yīng)原理推導(dǎo)出含有+2價(jià)鐵的化合物同時(shí)具備氧化性與還原性,讓他們初步認(rèn)識(shí)氧化亞鐵.接著,教師以上述結(jié)論為切入點(diǎn)設(shè)置問(wèn)題:鐵能夠同水蒸氣發(fā)生反應(yīng),那么氧化亞鐵是否可以表現(xiàn)出同鐵相似的性質(zhì)同水蒸氣發(fā)生反應(yīng)?判斷依據(jù)是什么?怎么證明出來(lái)?組織學(xué)生分小組進(jìn)行合作分析與討論,得出氧化亞鐵和水蒸氣發(fā)生反應(yīng)的可行性:FeO能夠同H2O(g)發(fā)生反應(yīng);能使用鐵與水蒸氣反應(yīng)的反應(yīng)裝置;通過(guò)驗(yàn)證反應(yīng)產(chǎn)物有氫氣即可獲得肯定結(jié)論.之后,教師指導(dǎo)學(xué)生在小組內(nèi)按照方案進(jìn)行合作實(shí)驗(yàn),使其在相互幫助下一起完成實(shí)驗(yàn)探究任務(wù),將學(xué)習(xí)內(nèi)容同小組實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,讓他們?cè)诤献髦性鰪?qiáng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí).

3 積極接軌時(shí)代發(fā)展,創(chuàng)新化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

3.1 借助現(xiàn)代教育技術(shù),優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程

對(duì)于高中化學(xué)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”素養(yǎng)下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言,教師應(yīng)積極同時(shí)代發(fā)展相接軌,借助現(xiàn)代教育技術(shù)將一些不易操作、存在安全隱患的實(shí)驗(yàn)以信息技術(shù)手段模擬出來(lái),不影響對(duì)學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)[4].

比如,在“電解池”教學(xué)過(guò)程中,本節(jié)課主要學(xué)習(xí)電解原理及其應(yīng)用,課本中通過(guò)“電解氯化銅溶液實(shí)驗(yàn)”引出電解原理,該實(shí)驗(yàn)操作起來(lái)難度較大,不易把控,容易出現(xiàn)失誤,影響結(jié)果的準(zhǔn)確性.課堂上,教師談話導(dǎo)入:大家知道化學(xué)能會(huì)轉(zhuǎn)變成熱能,也可以轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?要用到原電池裝置,今天就帶領(lǐng)你們學(xué)習(xí)電能是如何轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的.以此激起學(xué)生的好奇心與求知欲,使其對(duì)新課的學(xué)習(xí)充滿期待.接著,在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),教師可以利用多媒體設(shè)備播放“電解氯化銅溶液實(shí)驗(yàn)”的視頻,并給予點(diǎn)撥:電解時(shí)為什么會(huì)有銅和氯氣生成?通電前溶液中有哪些微粒?離子是如何運(yùn)動(dòng)的?通電后離子的運(yùn)動(dòng)情況有什么變化?電解氯化銅溶液時(shí)怎么形成閉合回路?為什么陰極上是銅離子得電子,而不是氫離子?陽(yáng)極上是氯離子失電子而不是氫氧根離子?這與什么因素有關(guān)?使學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)視頻展開(kāi)討論,讓他們認(rèn)識(shí)電解池的原理.

3.2 滲透綠色化學(xué)理念,創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念

高中化學(xué)教師創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí),應(yīng)當(dāng)積極滲透綠色化學(xué)理念,根據(jù)具體教學(xué)要求與目標(biāo)操作一些微型化學(xué)實(shí)驗(yàn),盡量減少有害物質(zhì)的產(chǎn)生,將產(chǎn)生的廢氣、廢液、廢渣給處理掉,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)與環(huán)保意識(shí)[5].

例如,在實(shí)施“氯及其化合物”教學(xué)時(shí),當(dāng)學(xué)習(xí)到“制取氯氣”這一實(shí)驗(yàn)時(shí),教材中介紹氯氣實(shí)驗(yàn)室制取方法,最常見(jiàn)的是使用濃鹽酸和二氧化錳反應(yīng).當(dāng)鹽酸濃度較稀時(shí),反應(yīng)就停止,而氯氣是有毒的刺激性氣體,在該反應(yīng)中采用向上排空氣法收集氯氣時(shí),很難控制氯氣不逸出,導(dǎo)致環(huán)境污染.考慮到綠色環(huán)保問(wèn)題,教師可指導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法,利用氯酸鉀和濃鹽酸反應(yīng)來(lái)制取氯氣,在氯離子+氧化劑+酸性環(huán)境下,用氧化性較強(qiáng)的氯酸鉀,只需3 g左右的氯酸鉀粉末與2 mL左右的濃鹽酸即可,用到的藥品較少,還無(wú)需加熱就能夠直接發(fā)生反應(yīng),而且整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置處于一個(gè)全封閉的空間內(nèi),尾氣處理得較為完全,操作起來(lái)比較簡(jiǎn)便,還不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染,整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程安全可控制,能夠得到更好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果.這樣通過(guò)滲透綠色化學(xué)理念培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)素養(yǎng),增強(qiáng)他們的環(huán)保觀念.