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

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”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、資源意識、創(chuàng)新意識、環(huán)保意識等，發(fā)展學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和創(chuàng)新意識，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

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)生對物質(zhì)性質(zhì)的認(rèn)識不夠全面、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，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。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單、高效地完成實(shí)驗(yàn)，獲取相應(yīng)的理論知識，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

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，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)行了對比(見表3)，以期獲得良好的教學(xué)效果。

針對常規(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實(shí)驗(yàn)進(jìn)行綠色化改進(jìn)，消除學(xué)生對實(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)的社會責(zé)任，深化對自然的保護(hù)意識，更加符合國家提出的可持續(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。(3)對常規(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。期望教師在教學(xué)過程中合理對課本中的常規(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)對提升高中學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的研究”成果，課題編號：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21JYJ064。