1、创新化学实验, 落实学科核心素养的培育 李思盛 张眸 龙泉驿区教育科学研究院 成都经济技术开发区实验中学校 摘 要： 创新是以新思维、新发明和新描述为特征的一种概念化过程, 它包含更新、创造新事物、改变三层含义。如何通过创新实验教学来培育化学学科核心素养呢?研究中我们发现, 可以通过对教材实验的改变与改进, 丰富感性认识, 强化分析过程, 完善理性认识, 促进学科基本素养的形成;通过开发创新实验, 培养创新意识, 增强创新能力, 培育创新精神, 促进“实验探究与创新意识”学科素养的形成;通过开发家庭实验, 提高探究能力, 强化环保意识, 增强社会责任感, 促进“科学精神与社会责任”学科素养的形
2、成。关键词： 核心素养; 化学素养; 创新实验; 一、改变与改进教材中的实验在目前的教材实验教学中, 大部分教师都是按照教材和大纲的要求循规蹈矩地完成教材实验、分析实验现象、得出实验结论。这样教学, 知识点得以呈现, 教学目标也基本得以完成。如果仔细观察学生, 你会发现, 每次实验学生都觉得“意犹未尽”, 希望老师能够重复实验, 因为学生对实验具有强烈的学习愿望。但这样教学, 泯灭了学生的强烈愿望, 学生仅就知识而学知识。教材上对化学实验也没有明确划分哪是演示实验、哪是学生实验。为了便于把控时间, 教师往往自己表演, 唱独角戏, 只做演示实验, 甚至用视频代替实验。这严重违背了现代学习理念。为
3、此, 我们以生为本, 创造条件, 把实验分组化、微型化, 让学生亲自实验、亲身感受, 从而让学生丰富了感性认识, 获取更多的第一手资料, 为过程分析、认识完善、创新发明奠定了坚实的基础。【案例 1】铁丝在氧气中燃烧实验学习人教版九年级化学上册第二单元“氧气的化学性质”时, 教材上原有的实验是将铁丝伸入装有氧气的集气瓶中燃烧, 然后我们会看到铁丝在纯氧中剧烈燃烧、火星四射、生成黑色固体。而铁丝在空气中不能燃烧, 仅仅发红。由此得出结论:氧气能与金属发生化学反应, 化学性质比较活泼;氧气的浓度越高, 燃烧就越剧烈。但在实际操作中, 往往会有很多因素影响该实验的成功完成, 比如铁丝太粗、引燃铁丝的火
4、柴燃烧到什么程度伸入集气瓶、瓶内氧气的多少等等因素都容易导致该实验无法顺利完成。为了确保实验的成功, 我们从选材上入手进行改变, 由于越细的铁丝燃烧效果越好, 因此我们选用生活中常用的钢丝球进行实验, 通过多次反复实验, 钢丝球在氧气中的燃烧实验极易获得成功。这种改变控制了部分实验成功的因素, 但不是全部。如果撇开其他因素, 操作又更为简单, 于是我们对该实验进行了改进, 直接把铁粉撒向酒精灯火焰的外焰, 就会立即看到铁粉剧烈燃烧、火星四射。通过这种实验的改变与改进, 实验易成功了, 交给学生自我完成就容易了。于是再拓展发散, 烟花爆竹燃烧时有什么现象?你能推测烟花爆竹中可能还有哪些物质吗?二
5、、开发与创造教材上没有的实验在化学实验教学中, 创新点无处不在, 这就需要我们老师去开发。一是从知识点本身去引发。这样能将抽象的知识生动化、形象化, 有利于学生的理解与掌握;二是从实验中的异常现象去引发。如细心观察的学生, 会发现一些意想不到的实验现象, 特别是一些实验失败了, 他们更想知道这些现象产生的原因。在不断地接受实验异常与实验失败的过程中, 学生好奇心得到激发, “实验探究与创新意识”的学科素养逐步得以养成。【案例 2】浓硫酸吸水性实验学习人教版九年级化学下册第十单元“浓硫酸的性质”时, 教材实验只关注了浓硫酸的强腐蚀性, 对浓硫酸的吸水性只是简单一笔带过。然而在实际的知识运用中,
6、浓硫酸的吸水性经常被广泛运用于气体的干燥或者除杂这一类型的题目中。因此, 为了加深学生对浓硫酸吸水性的认识, 我们增加了浓硫酸吸水性的创新实验。具体方案如下:1.实验目的:探究浓硫酸的吸水性2.实验仪器:集气瓶、试管、U 型管、导气管、双孔胶塞、单孔胶塞3.实验药品:浓硫酸、饱和硫酸铜溶液、红墨水。4. 实验装置图:5. 实验步骤:(1) 检查装置的气密性。(2) 向 U 型管加入一定量的红墨水, 并将 U 型管固定在铁架台上。(3) 向试管中倒入 23 毫升饱和硫酸铜溶液, 再用滴管向试管中滴加 23 毫升浓硫酸。(4) 塞紧胶塞, 然后观察。6. 实验现象:(1) 向饱和硫酸铜溶液中滴加浓
7、硫酸后, 浓硫酸和硫酸铜溶液分层, 无色的浓硫酸在下层, 蓝色的硫酸铜溶液在上层, 有明显的界面区分。(2) 在界面处开始慢慢发生变化, 浓硫酸溶液中渐渐出现白色固体, 并逐渐下沉。最后试管底部聚集大量白色固体 (无水硫酸铜) 。(3) U 型管中水位慢慢出现左低右高。通过实验中 U 型管水位的变化, 学生可以直观地感受到温度与压强的变化, 从而能够更好地把化学知识和物理知识结合起来。同时, 学生通过观察该实验的颜色 (无色、白色、蓝色、红色) , 能直观体会到化学实验的美感, 激发学习的兴趣和探究的欲望。本实验是一个融合众多知识的实验。通过这个实验, 不仅能够证明浓硫酸具有吸水性, 同时还能
8、证明浓硫酸溶于水时放热, 并且还能够对第九单元的饱和溶液的相关知识进行巩固复习 (比如, 浓硫酸吸收了饱和硫酸铜溶液中的水后, 导致饱和溶液中的溶剂量减少, 从而析出溶质硫酸铜) 。这样丰富多彩的实验现象, 带给学生强大的视觉冲击力, 更能激发他们内在的潜能, 引导他们更多的思考与探究。【案例 3】金属与盐酸、稀硫酸反应实验1.课堂上, 教者一如既往地按照教材的要求, 进行金属 (镁、锌、铁、铜) 与稀盐酸、稀硫酸反应的探究实验。学生每个组分别做一种金属与酸反应的实验。实验结束后师生共同描述和分析了实验现象并得出实验结论, 整节课完整有序地完成了。课后, 有部分同学在整理和清洗仪器时发现了课堂
9、中没有看到的现象。发现一:金属锌粒与稀盐酸或稀硫酸反应后锌粒变黑了。发现二:金属锌粒与稀硫酸反应后的试管中出现了白色晶体。同学们提出问题:“为什么锌粒表面变黑了?”“为什么试管中出现了晶体?”由于时间还比较充分, 教者就带学生回到实验室让这些学生用相同的药品再次进行实验, 结果实验现象还是相同的。问题研究一:查找锌粒表面变黑的原因学生说, 可能是锌粒中含有杂质。通过观察装锌粒的试剂瓶的标签后发现, 此锌粒中不含有碳这些黑色的杂质, 因此不可能是这个原因。教者提供了一个线索:铁块、铁丝、铁钉是银白色的, 但是铁粉却是黑色的, 有可能锌粒表面变黑和这个原理是一样的。最后师生一起查阅资料解决了这个问
10、题。问题研究二:白色晶体析出、试管发热的原因我们观察到在锌粒与稀硫酸反应的实验中, 明显感觉到试管外壁发烫, 因而猜想是不是我们实验中的稀硫酸浓度过大引起的, 所以重新用更稀的硫酸进行实验。这次实验结束后, 试管中没有再出现白色晶体。结论是需要金属与硫酸反应时, 一定要选择稀硫酸。在此基础上, 充分拓展他们的知识面, 教者详细地给学生解释试管中的白色晶体就是硫酸锌, 产生的原因是实验中使用的硫酸浓度偏大, 反应剧烈, 放出的热量多, 溶液的温度升高, 同时产生的硫酸锌较多。当反应结束后, 试管中的温度降低, 多余的硫酸锌不能完全溶解在水中, 就以晶体的形式从溶液中析出。通过对这些实验的再次研究
11、, 不仅激发了学生的学习兴趣, 还开发学生的智力, 拓宽他们的视野。同时在知识层面上, 可以将不同的知识整合, 达到灵活运用的目的。三、开发家庭实验化学课程标准的基本理念, 是让每一个学生以轻松愉快的心情去认识多姿多彩、与人类息息相关的化学, 积极探究化学变化的奥秘, 形成持续的化学学习兴趣, 增强学好化学的自信心。而初中学生个性化发展的特点告诉我们, 他们学习化学的兴趣不能持续, 需要教师一次又一次地激活。所以教师要想尽办法去开发和挖掘学生感兴趣的内容和实验。这些实验不仅仅停留在学校教学上, 还可以发展到家庭实验中去。家庭实验, 一方面来源于教材上的“调查与探究”, 另一方面来源于课堂实验的
12、延伸。家庭实验选材面广, 替代仪器、药品都较多, 而且与社会、生活紧密相连。在仪器、药品的选材过程中, 学生的探究能力逐步得以提高, 实验环境的影响、资源的再利用, 给学生带来环保意识, 增强社会责任感, 从而使“科学精神与社会责任”素养逐步形成。【案例 4】“硝酸钾在水中的溶解”实验探究“硝酸钾在水中的溶解”实验结束后, 涉及硝酸钾废液的处理。很多化学教师认为, 硝酸钾对环境没有危害, 直接让学生把硝酸钾废液倒掉。作为化学教师, 要合理地开发和利用化学资源, 要有节约资源和爱护环境的意识。因此, 在实验结束后, 我们把废液进行合理有效的利用。有效利用方式之一:让学生把废液拿去浇灌学校种植的植
13、物, 一段时间后再让学生观察植物的生长发育情况。有效利用方式之二:学生家里有吊兰或者栀子花等植物。实验结束后, 请学生取适量硝酸钾废液倒入其中的几种植物中, 为了使实验现象更加明显, 保留一盆植物不添加此废液。过一段时间后, 他们会发现, 加了硝酸钾废液的植物, 生长越来越茂盛, 且叶色越来越浓绿, 而没有添加硝酸钾废液的植物没有多大的变化。通过这个后续实验, 学生不仅认识了化学肥料, 还清楚了无土栽培中的营养液, 实际上就是我们的化学肥料配制而成的溶液。学生也真正体会到了学习化学的价值, 主动探究的欲望会更强烈。实验是化学的基础, 学习化学一定离不开实验。学生的成才, 不能仅局限在书本知识上, 更多体现在实践能力上。而实验是培养学生实验能力、思维能力、创新能力的重要手段。创新实验是学生今后成为创新人才的重要开端, 更能培育学生的化学学科核心素养。参考文献1朱清勇.创新实验设计, 呈现奇妙化学J化学教与学.2016, (2) :81-83. 2张然功.初中化学实验改进与创新的探究J中学化学教与学.2017, (1) :56-58. 3杨梓生.对高中化学学科核心素养的认识J中学化学教学参考, 2016, (8) :1-2.
