高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新:從知識(shí)傳授到能力培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變_第1頁
高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新:從知識(shí)傳授到能力培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變_第2頁
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摘要:在新高考背景下,教師進(jìn)行高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革既能促進(jìn)學(xué)生綜合能力的發(fā)展,又能提升教學(xué)質(zhì)量,促進(jìn)學(xué)科教學(xué)創(chuàng)新發(fā)展。分析了高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重要性,并從明確操作流程、創(chuàng)設(shè)直觀情境、進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)等方面,對(duì)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新實(shí)踐策略進(jìn)行了探討,以供參考。關(guān)鍵詞:高中化學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué);能力培養(yǎng)《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》提出,教師應(yīng)依據(jù)學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)素養(yǎng)發(fā)展水平和學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn),精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng),有效地組織和實(shí)施實(shí)驗(yàn)探究教學(xué),以發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力。盡管高中化學(xué)教材中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較為豐富,但受多種因素影響,在傳統(tǒng)的高中化學(xué)課堂中學(xué)生較少有親自進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的機(jī)會(huì),通常只能通過觀看微課視頻等形式,了解整個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程。在新高考背景下,教師需要?jiǎng)?chuàng)新化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)緊密結(jié)合,讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)和解決問題,以此有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。一、高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重要性(一)教學(xué)模式的創(chuàng)新與學(xué)科難點(diǎn)的突破在新高考背景下,構(gòu)建現(xiàn)代化教學(xué)模式是提升教育質(zhì)量的關(guān)鍵。在構(gòu)建現(xiàn)代化教學(xué)模式時(shí),教師不僅需要對(duì)新的學(xué)科考核要求與評(píng)價(jià)體系進(jìn)行深入解讀,還要探索相應(yīng)的教學(xué)方法。傳統(tǒng)教學(xué)模式較為單一、機(jī)械,難以有效幫助學(xué)生掌握各學(xué)科的難點(diǎn)知識(shí)。尤其是在化學(xué)學(xué)科中,學(xué)生往往很難在傳統(tǒng)教學(xué)模式中掌握復(fù)雜的知識(shí)點(diǎn)[1]。而化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐性較強(qiáng),能夠有效彌補(bǔ)理論教學(xué)中的不足,直觀地呈現(xiàn)相應(yīng)的知識(shí),加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。因此,教師對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行創(chuàng)新,能幫助學(xué)生逐步突破學(xué)習(xí)難點(diǎn),培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀察與操作能力,提升學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解和應(yīng)用能力。(二)綜合能力的培養(yǎng)與化學(xué)知識(shí)的整合高考改革后,學(xué)生可以根據(jù)自己的情況選擇學(xué)科,這為化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革提供了新的契機(jī)。學(xué)生應(yīng)結(jié)合新高考化學(xué)命題的特點(diǎn),將化學(xué)問題與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,借助實(shí)驗(yàn)活動(dòng)逐步總結(jié)解題思路,形成系統(tǒng)的學(xué)習(xí)方案,并在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理的過程中不斷提高學(xué)習(xí)效率。新高考背景下的學(xué)科專項(xiàng)突破任務(wù),為教師提供了更多設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的空間。教師可結(jié)合實(shí)驗(yàn)活動(dòng)設(shè)計(jì)思維練習(xí)和實(shí)踐技能練習(xí)等,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。這樣一來,學(xué)生能不斷積累學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn),學(xué)會(huì)在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中逐步整合所學(xué)的化學(xué)知識(shí),進(jìn)一步提高解決復(fù)雜化學(xué)問題的能力[2]。二、高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新實(shí)踐策略(一)明確操作流程,探秘萃取之技物質(zhì)制備類實(shí)驗(yàn)的核心在于通過科學(xué)的路徑和合理的方案,制備相應(yīng)的物質(zhì),其過程遵循“原理確定—方案設(shè)計(jì)—條件控制—產(chǎn)品獲取”的邏輯鏈條。這一流程不僅強(qiáng)調(diào)對(duì)化學(xué)原理的理解,還注重對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評(píng)價(jià),能提升實(shí)驗(yàn)探究的系統(tǒng)性和方向性[3]。例如,在“萃取和分液”一課的教學(xué)中,教師可結(jié)合視頻或圖片展示海帶提碘的完整過程,讓學(xué)生理解從海帶中提取碘的基本原理與步驟,思考氧化反應(yīng)和溶劑萃取的化學(xué)原理,從而使學(xué)生掌握氧化、萃取和分液的基本操作技巧,充分理解物質(zhì)分離的原理。在此基礎(chǔ)上,教師可引導(dǎo)學(xué)生開展相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。具體而言,在開展實(shí)驗(yàn)前,教師要引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)備好相應(yīng)的試劑和儀器,如碘化鉀溶液、稀氯水、四氯化碳、分液漏斗、燒杯、玻璃棒、滴定管等。在此基礎(chǔ)上,教師可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作,具體實(shí)驗(yàn)步驟如下。(1)先取適量的碘化鉀溶液放入燒杯中,然后使用膠頭滴管將稀氯水緩慢滴入溶液中。隨著氯水的加入,溶液中會(huì)析出棕黃色固體。反應(yīng)的方程式如下:2I-+Cl2→I2+2Cl-。(2)先將含有碘單質(zhì)的反應(yīng)液轉(zhuǎn)移至分液漏斗中,加入四氯化碳并搖勻,靜置幾分鐘使溶液分層,然后將有機(jī)相轉(zhuǎn)移至燒杯中,最后通過蒸發(fā)去除四氯化碳,得到碘單質(zhì)。由于碘單質(zhì)在四氯化碳中的溶解度很高,因此碘會(huì)轉(zhuǎn)移到有機(jī)相中,形成紫色或紅褐色的溶液。若想提高純度,學(xué)生可以進(jìn)行多次萃取操作。(3)在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,清洗所有實(shí)驗(yàn)器具并分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,記錄碘單質(zhì)的顏色、純度和產(chǎn)量等實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在實(shí)踐操作過程中,教師要對(duì)學(xué)生進(jìn)行安全指導(dǎo),確保學(xué)生了解使用氯水和四氯化碳的潛在風(fēng)險(xiǎn),并穿戴適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)裝備。雖然完整的海帶提碘工業(yè)流程無法在課堂上實(shí)現(xiàn),但通過這樣的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法,學(xué)生能夠?qū)嵺`并理解碘單質(zhì)的提取過程。這種簡(jiǎn)化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),能將實(shí)驗(yàn)操作與理論知識(shí)聯(lián)系起來,使學(xué)生在動(dòng)手操作時(shí)深入理解化學(xué)分離與純化的核心概念,提升學(xué)生的化學(xué)綜合素養(yǎng)。(二)創(chuàng)設(shè)直觀情境,點(diǎn)燃焰色奇觀在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,教師可以通過創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境,加深學(xué)生對(duì)相應(yīng)知識(shí)的理解,促進(jìn)學(xué)生化學(xué)綜合素養(yǎng)的發(fā)展。例如,教師可以利用多媒體設(shè)備創(chuàng)設(shè)生動(dòng)且直觀的實(shí)驗(yàn)教學(xué)情境,以視頻、圖像等形式展示實(shí)驗(yàn)的原理和過程,以此讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)原理和操作步驟,加深對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解。以“焰色反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例,本課教學(xué)目標(biāo)主要是通過焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生了解不同金屬元素的焰色特征,并讓學(xué)生學(xué)會(huì)利用分光光度計(jì)分析光譜數(shù)據(jù),判斷金屬元素的種類。學(xué)生不僅要認(rèn)識(shí)鈉、鉀等常見金屬的焰色特征,還要理解相應(yīng)的電子躍遷原理。本課教學(xué)的重點(diǎn)是幫助學(xué)生將火焰顏色與金屬元素對(duì)應(yīng)起來,難點(diǎn)是讓學(xué)生學(xué)會(huì)利用分光光度計(jì)進(jìn)行波長(zhǎng)測(cè)定與數(shù)據(jù)分析。教學(xué)初始,教師可以播放一段絢麗多彩的焰火視頻,并引導(dǎo)學(xué)生思考:“為什么煙花能呈現(xiàn)不同的顏色?”之后,教師可講解焰色反應(yīng)的原理,讓學(xué)生了解金屬原子在高溫下發(fā)生電子躍遷會(huì)釋放特定波長(zhǎng)的光,進(jìn)而形成不同的火焰顏色。為了讓學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)不同金屬元素的焰色特征,教師可展示鈉、鉀、鈣等金屬的焰色,并提出“在焰色接近時(shí),如何準(zhǔn)確區(qū)分是哪種焰色反應(yīng)?”等問題,以此引出分光光度計(jì)的知識(shí)。在此基礎(chǔ)上,教師可指導(dǎo)學(xué)生組裝實(shí)驗(yàn)裝置,準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材和試劑,開展相應(yīng)的實(shí)驗(yàn),具體如下。首先,學(xué)生可噴灑氯化鉀溶液,用點(diǎn)火槍灼燒,觀察火焰顏色,并使用分光光度計(jì)測(cè)定其光譜波長(zhǎng),記錄測(cè)量結(jié)果為770納米。接著,學(xué)生可重復(fù)以上步驟,對(duì)氯化鈉溶液進(jìn)行檢測(cè),觀察火焰顏色,并測(cè)定光譜波長(zhǎng),記錄測(cè)量結(jié)果為589納米。在完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)后,學(xué)生需要對(duì)一瓶未知溶液進(jìn)行焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn),觀察火焰顏色和分析分光光度計(jì)數(shù)據(jù),探究其中是否含有鉀離子。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,學(xué)生要分組討論實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與數(shù)據(jù),結(jié)合分光光度計(jì)測(cè)得的結(jié)果,分析不同金屬元素的光譜特征,以此進(jìn)一步理解焰色反應(yīng)的規(guī)律。這樣的教學(xué)具有較強(qiáng)的趣味性,能通過直觀情境讓學(xué)生掌握焰色反應(yīng)原理。(三)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,探索中和熱的奧秘在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,數(shù)據(jù)分析不僅是解讀實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重要手段,更是聯(lián)系理論與實(shí)踐的橋梁。數(shù)據(jù)分析在科學(xué)研究中占據(jù)重要位置。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確處理與深度分析,學(xué)生不僅能夠更好地理解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì),還能培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)思維和解決復(fù)雜問題的能力[4]。以“中和熱的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例,開展本實(shí)驗(yàn)的主要目標(biāo)是讓學(xué)生通過測(cè)定鹽酸與氫氧化鈉溶液的中和反應(yīng)熱,深入探討酸堿中和反應(yīng)中的熱效應(yīng)。在實(shí)驗(yàn)中,我們使用了濃度為0.50mol/L的鹽酸溶液和0.55mol/L的氫氧化鈉溶液,并假設(shè)溶液的密度為1g/mL。具體實(shí)驗(yàn)步驟如下:首先,分別測(cè)量并記錄鹽酸和氫氧化鈉溶液的初始溫度,計(jì)算出反應(yīng)體系的平均初始溫度。隨后,將兩種溶液混合,記錄下反應(yīng)過程中溶液的最高溫度,并計(jì)算溫度變化量(即終止溫度減去初始溫度)。最后,根據(jù)熱量公式Q=c·m·Δt,結(jié)合反應(yīng)生成的水的物質(zhì)的量,計(jì)算出每次反應(yīng)釋放的熱量。為了確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,學(xué)生需要以小組為單位重復(fù)進(jìn)行三次實(shí)驗(yàn),并取三次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值進(jìn)行分析(見表1)。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)能培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力,使其明白如何從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中提取有效信息,并進(jìn)行科學(xué)的分析。這種能力對(duì)學(xué)生今后的化學(xué)學(xué)習(xí)具有重要意義,有助于他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度和科學(xué)思維的形成。(四)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù),揭開電解池反應(yīng)的神秘面紗傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式往往存在過度開放的問題,即學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中缺乏明確的目標(biāo)和操作指引。為解決這一問題,教師可以進(jìn)行任務(wù)式教學(xué)設(shè)計(jì),將整體教學(xué)目標(biāo)分解為階段性的小目標(biāo),并引導(dǎo)學(xué)生逐步完成[5]。以“電解池原理探究”實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例,教材編排的實(shí)驗(yàn)主要通過電解氯化銅溶液來展示電解池的基本原理,存在反應(yīng)現(xiàn)象單一、未能直觀展示離子遷移、氯氣直接排放存在安全隱患等問題。針對(duì)上述不足,教師可以“探索電解池的工作原理與反應(yīng)機(jī)制”為主任務(wù),并將其細(xì)化為多個(gè)子任務(wù),以此逐步加深學(xué)生對(duì)電解反應(yīng)原理的理解。具體實(shí)施過程見表2。此實(shí)驗(yàn)的亮點(diǎn)在于其高度可視化,可以讓學(xué)生觀察到不同的電解現(xiàn)象,直觀感知電極反應(yīng)與離子遷移的復(fù)雜過程,顯著提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)感知能力。此外,本實(shí)驗(yàn)所使用的瓊脂溶液具有良好的穩(wěn)定性,能夠長(zhǎng)時(shí)間保留反應(yīng)現(xiàn)象,這有助于學(xué)生持續(xù)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,提升師生互動(dòng)的質(zhì)量。引入集成式電解裝置,能使學(xué)生在完成傳統(tǒng)電解實(shí)驗(yàn)操作的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步加深對(duì)電解池與原電池原理的理解。可見,這樣的教學(xué)能為學(xué)生提供更安全、可控的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,讓他們更深入地理解

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