科学探究素养下高中化学实验创新策略

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颜玺丞

百色民族高级中学,广西百色 533000

摘要

在新课程标准的不断推进下,高中化学课程的核心素质已经被纳入到了课程的教学大纲之中,它把素养当作了实验教学的根本目的,强化了问题情景的营造,并对基于化学试验的各种教学方式进行了积极的探讨,提高了学生的创造力和科学探究能力。加强对学生的化学核心素养的培育,是实现素质教育的根本,本文结合高中化学的实验教学,探讨了如何在培养学生的科学探究和创造精神方面的问题,希望能够给有关的教育工作者们提供一定的借鉴。


关键词

科学探究素养;高中化学;实验创新

正文


本文为“广西教育科学‘十四五’规划2023年度专项课题 《基于创新素养下的青少年科技实践活动研究》 (项目编号:2023ZJY1333)研究成果。

引言:高中化学学科的核心素质视野下,科学探究是针对实验教学被提出来的,是由学生自己去探索和提出一些有研究意义的问题,按照研究目标来进行试验,并进行相应的操作,将其与观察记录和试验资料进行处理之后,得出结果。在此过程中,同学们可以互相交换自己的研究结果,就如何进一步地提出自己的看法。在此过程中,必须要重视证据和实际,而不是盲目地相信,需形成独立思考、敢于批判和怀疑的创新精神。在这一基础上,高中化学老师应该在这一基础上,对实验教学进行改革,让学生主动地参加实验,从而提升自己的科学探究能力。

1 善于联系生活,创新化学实验内容

1.1巧妙引入生活素材

中国著名教育家陶行知有一句著名的观点“教育即生活”,而化学就是从我们祖先对生命和大自然的总结中总结出来的,并通过对它的系统研究,使它更好地为我们的生活所用。在高中化学科学探究素养的情况下,老师可以将生活材料合理地导入,并对其进行细致的设计,从而使实验的内容得到革新,从而帮助他们对化学知识的掌握。比如,在进行“氧化还原反应”的教学过程中,老师提前将一种生活化材料,也就是一种较为常见的茶汤,对其进行了现场的示范:首先将微量的硫酸亚铁溶液添加到杯子中,然后在杯子中添加一定数量的草酸结晶,让同学们仔细地看着茶汤的色泽发生了怎样的改变。根据他们观察到的情况,他们发现,当茶汤中添加了硫酸亚铁后,茶汤就会变得漆黑,但当他们添加了草酸之后,茶汤就会变回原本的样子,于是,抓住这个机会,提出了一个问题:你们能不能告诉我,茶汤的颜色是怎么变的?这样就可以引入新课的题目――“氧化还原”,激起了同学们对这个问题的好奇心,使他们能更专注于下面的课程,保证了课堂的有效实施。然后,老师提问:在初中的时候,大家都学习了哪些是氧化还原反应?让同学们将所学的内容列举出来,并提出一个问题:这两个过程是不是各自进行的?让学生在课堂上进行自主的探讨与例子,让学生清楚地认识到这两种反应是可以并行进行的,从而让学生对这一过程有一个清晰的认识。

1.2拓展课下探究活动

对于具有科学探究精神的高中化学的实验教学而言,老师除了要在教室里展示一些生活化的实验之外,还应该开启课下的探索,把学生带到生活当中去,扩大他们的试验领域,让他们获得更多的科学探索和创造的机遇,提高自己的化学素质。例如,在进行“有机合成”课程时,首先要学习日常生活物品“油脂”,并了解到家庭烹饪所使用的动物油和食用油都是油脂,而在碱性环境下,它们会发生水解反应,形成高质量的不饱和脂肪酸,是香皂的主体成份。在完成了对所学内容的教学后,老师可以在课堂上布置一系列的课外试验,例如:“家里有没有过期的食用油?”吸油烟机上的油污怎样处置?用这种油和碱(或用厨房里的碱代替碱)和食盐等自制皂;并给出了一个建议:家里用来煮东西的平底锅,可以用来做试验。其工艺为:首先,将废旧油脂与碱性在高温条件下进行水解,并添加一定数量的盐进行盐析处理,并对所得的高品质不饱和脂肪酸盐进行清洗,最终进行挤压成形。在实践过程中,要注意:当对润滑脂进行加热的时候,要注意什么是合适的温度?油脂与碱性、碱性物质的配比是怎样的?如何验证水解过程完全?通过向学生中添加食盐来进行盐析法等,可以更好地扩大学生的科研探索的范围,让学生获得更多的知识经验。

2 明确学生主体地位,创新化学实验形式

2.1制造更多实验机会

在平时的课堂上,高中化学老师要以学生为中心,创造更多的实验机会。通过对已有的实验进行创造性的设计和操作,使学生在化学教学中成为一种普遍的方法。在保证安全性的基础上,保证学生的科研工作健康发展。例如在《有机化合物》的教学中,在学习“苯酚”的时候,老师可以给他们看一本关于苯酚膏的说明书,上面写着“不能与碱类药品一起用”,由此引出了“酚是酸性的”的猜想,由此引出了一个问题:“酚是酸吗?”酸性强弱如何?如果是微弱的酸性,那么它的强度和强度是相对于碳酸来说的呢?通过对学生进行独立的设计和操作,培养学生从试验中发现的问题进行分析和推断的能力。然后,让同学们进行以下的试验:(1)将 pH值和酸性值进行比较,并将其与紫石蕊试纸条进行比较。(2)用相同尺寸的镁条和相同数量的酚和蒸馏水进行反应,并对比其速度;(3)在氢氧化钠、碳酸钠和碳酸氢钠溶液中加入适量的酚,并根据试验结果推断出相应的结果;(4)将CO2注入到与 NaOH溶液相反应后的澄清液体中,并根据该现象推断出相应的结果。通过一系列的试验,打破了传统的思考模式,锻炼了他们的科学探究精神,促进了他们的思考深度,提高了他们的思维水平。

2.2引入小组学习模式

高中的化学知识对学生的整体化学能力提出了更高的要求,在某些时候,他们单凭自己的能力难以独自进行试验的设计和处理,容易出现思想上的问题和困难。在这种情况下,高中化学老师可以从“科学探究”的角度出发,在适当的时候,将“团队协作”的方式引进到课堂上来,除了要引导他们对某些常规的验证性实验进行操作之外,还需要对他们进行更深层次的探究,让他们能够更好地进行探究,从而培养他们的科学探究能力。比如,在《铁及化合物》的课程中,对于氧化亚铁的特性,教材中对氧化亚铁的描述并不多,老师可以引导学生通过对亚铁的价态特点进行推断,从而得出氧化亚铁既具有氧化又具有还原性的结论,从而加深对氧化亚铁的理解。然后,老师抓住这个问题,提出了一个新的问题:既然铁可以与水蒸汽进行反应,那二价铁能否也像铁一样与水蒸汽进行反应呢?根据什么来决定?如何证明?通过对实验结果的比较,发现了二价铁与水蒸汽的反应是可行的。能够利用铁和水蒸汽的反应装置证实了该方法的正确性。然后,老师引导同学根据计划在小组里开展协作试验,让他们在互助的情况下共同进行实验探索,把所学的知识和分组的实验有机地融合起来,让他们在协作中加强自己的科研探索能力。

3 积极接轨时代发展,创新化学实验教学

3.1借助现代教育技术

在高中化学具有具有科学探究能力的实验教学方面,老师们要主动适应新的发展趋势,利用现代化的教育科技,用信息技术手段来仿真那些不太好操作、存在安全隐患的实验,从而不会对学生进行科学探究能力的训练。例如,在“电解池”的教学中,这一节以电解理论和它的运用为主,教科书上是以“电解氯化铜溶液的试验”为基础,从而得出了一个关于电解理论的结论。这个试验的实施比较困难,而且很难掌握,很可能会出错,从而会降低结果的精度。在上课的时候,老师开始了对话:我们都已经了解了,化学能可以转换为热能,也可以转换为电力,所以我们需要使用原电池设备。这样才能激发出同学们的好奇和好奇,让他们对新课程充满了期待。接下来,在教学过程中,老师可以借助多媒体技术,将《电解法》中的“电解法”的录像片段进行展示,并进行指导:为何会产生铜和氯呢?在电流作用之前,是什么样的粒子存在于溶液中?离子怎样移动?在电流作用下,离子的运动状态如何?在电解氯化铜时,怎样构成一个封闭的回路?为何在阴极不在氢,而在阴极?是氯离子失去了电子,还是羟基?这和哪些因素相关?让学生通过录像进行交流,加深对电解池工作机理的理解。

3.2渗透绿色化学理念

在进行创新的实验的过程中,要将绿色化学的思想融入到高中的课堂之中,按照特定的教学需求和目的,对小型的化学实验进行控制,尽可能地降低有毒的物质的生成,对产生的废气、废液、废渣进行处理,从而使他们的科学探究意识、创新意识和环境保护意识得到加强。比如,在进行“氯和它的化合物”课程时,在上完“制取氯气”这个实验后,课本上只给出了在实验室里生产氯气的步骤,而大多数情况下,都是采用浓盐酸与二氧化锰进行反应。在浓硫酸溶液中,由于氯化氢的浓度过低,使反应中断,而氯是一种毒性和刺激性的气体,因此,在此过程中,如果采取上行通风方式进行回收,则难以避免氯的逃逸,造成对环境的影响。从绿色环保的角度出发,老师可以引导同学们完善自己的试验方式,用氯酸钾与浓硫酸进行反应,在氯离子+氧化剂+酸性的条件下,使用氧化性更强的氯酸钾,每3克氯酸钾粉末和2毫升浓盐酸就可以进行,所使用的药物很少,也不需要经过加热就可以进行,并且,由于该试验设备是一个密闭的场所,所以对废气的处理更加彻底,操作更加简单,没有对周围造成任何的污染,所以,试验的过程是安全可控的,可以获得更好的试验效果。通过将绿色化学的思想注入到学生的科学探究中来,提高他们的环境保护意识。

结语

总之,在高中化学实验教学中,要对学生进行科学探究的核心能力进行训练,老师们要站在素质教育的立场上,进行创新性的试验,根据学生们的具体情况和教学情况,来制定一套适合他们的教学计划,对他们的教学战略进行优化,这样才能更好地提高他们的化学学科的核心素养,为他们的高效率和高质量的发展打下扎实的基础。

参考文献:

[1] 尹健.核心素养下高中化学新教材实验改进与创新研究[J].试题与研究, 2023(15):40-42.

[2] 杨家勇.基于学科核心素养引导下的高中化学实验教学[J].数理化解题研究, 2022(21):109-111.

[3] 刘彩虹.核心素养下的高中化学实验教学创新策略[J].数理化解题研究, 2022(12):3.

 

 

 


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