巧借化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置 提升學(xué)生核心素養(yǎng)

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1、巧借化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置 提升學(xué)生核心素養(yǎng) 鄒標(biāo) [摘 要]組裝、設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，是提升中學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的重要途徑。通?？梢詮囊韵聨讉€(gè)方面開(kāi)展化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)與設(shè)計(jì)：趣味實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、巧用“多材一用”、課本實(shí)驗(yàn)再改進(jìn)、組合實(shí)驗(yàn)裝置、自制實(shí)驗(yàn)裝置等，以提升學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。 [關(guān)鍵詞]化學(xué)實(shí)驗(yàn)；裝置改進(jìn)；核心素養(yǎng) [中圖分類號(hào)] G633.8 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-6058（2018）20-0065-02 化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”五個(gè)維度?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)習(xí)的核心

2、與根本，化學(xué)實(shí)驗(yàn)離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)儀器與裝置，化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器與裝置的組裝、改進(jìn)是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的重要內(nèi)容。本文就如何以化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器與裝置為切入點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)進(jìn)行了一些探究。 一、設(shè)計(jì)趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)，感知化學(xué)核心素養(yǎng) 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，設(shè)計(jì)趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)，可讓學(xué)生在神奇的化學(xué)變化中，感知化學(xué)核心素養(yǎng)。例如，CO2與NaOH溶液反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，我們可以通過(guò)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置（如圖1），將其設(shè)計(jì)為趣味實(shí)驗(yàn)，使二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象形象化、直觀化。學(xué)生通過(guò)直觀的宏觀現(xiàn)象，理解CO2與NaOH溶液的反應(yīng)本質(zhì)，體驗(yàn)“宏觀辨識(shí)與微觀探析”核心素養(yǎng)。這幾個(gè)裝置的實(shí)驗(yàn)原理類似，改進(jìn)的目的都是放大體積變化

3、的現(xiàn)象，讓學(xué)生感知“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”核心素養(yǎng)。各種各樣的實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)，卻能達(dá)到同樣的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，讓學(xué)生感知探究與創(chuàng)新的樂(lè)趣，感知“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”核心素養(yǎng)；等等。 二、巧用“多材一用”，培養(yǎng)化學(xué)核心素養(yǎng) “多材一用”屬于聚合思維，是一種創(chuàng)新思維，即在解決問(wèn)題過(guò)程中，利用已有的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)，將多種信息、線索指向同一個(gè)問(wèn)題的思考方向，充分吸收各種方法的優(yōu)點(diǎn)，尋找最好的方法去解決問(wèn)題。教師在平時(shí)的教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)展示、微視頻、課外化學(xué)實(shí)驗(yàn)、興趣活動(dòng)等多種形式，展示“多材一用”的實(shí)驗(yàn)原理，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，播下創(chuàng)新的種子。例如，“氣體的制取與性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們可從相關(guān)的方面

4、（如制取、冷凝、干燥、防倒吸、量氣、尾氣處理等）引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)發(fā)“多材一用”裝置，對(duì)各化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的基本功能及拓展功能有明確的認(rèn)識(shí)，在此基礎(chǔ)上，再引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維、拓展視野，示范引領(lǐng)、引導(dǎo)學(xué)生參與活動(dòng)，以培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”核心素養(yǎng)。 例如，圖2都是固體與液體反應(yīng)，不需要加熱的實(shí)驗(yàn)裝置，是同一實(shí)驗(yàn)原理的多種變式實(shí)驗(yàn)裝置，它們都能達(dá)到相同的快速制取氣體的目的?！岸嗖囊挥谩蹦芘囵B(yǎng)學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”核心素養(yǎng)。 三、課本實(shí)驗(yàn)再改進(jìn)，滲透化學(xué)核心素養(yǎng) 化學(xué)教師在教學(xué)中可通過(guò)對(duì)課本實(shí)驗(yàn)的再設(shè)計(jì)，引領(lǐng)學(xué)生多角度思考問(wèn)題，然后對(duì)課本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)。在實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生推理反應(yīng)原理，建

5、立認(rèn)知模型，培養(yǎng)學(xué)生“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”等核心素養(yǎng)；聯(lián)系生活、生產(chǎn)實(shí)際，從環(huán)保、節(jié)約等方面改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”核心素養(yǎng)。 例如，改進(jìn)二氧化硫制取與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)裝置。改進(jìn)1：利用套管，見(jiàn)圖3；改進(jìn)2：利用注射器，見(jiàn)圖4；改進(jìn)3：利用培養(yǎng)皿，見(jiàn)圖5；改進(jìn)4：利用Y形管，見(jiàn)圖6。 改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單、快捷，可以讓學(xué)生做分組實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中滲透“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“宏觀辨識(shí)與微觀探析”核心素養(yǎng)；學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，親身體驗(yàn)，且設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置有新意，套管、注射器、培養(yǎng)皿、Y形管等儀器，不是中學(xué)實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，開(kāi)發(fā)這些非常規(guī)儀器的實(shí)

6、驗(yàn)功能，滲透了“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”核心素養(yǎng)；讓學(xué)生觀察具體化學(xué)反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，滲透了“變化觀念與平衡思想”核心素養(yǎng)；這些改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)裝置，裝置簡(jiǎn)單、操作方便、試劑用量少、綠色環(huán)保，可培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，滲透了“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”核心素養(yǎng)。 四、組合實(shí)驗(yàn)裝置，體驗(yàn)化學(xué)核心素養(yǎng) 將中學(xué)化學(xué)常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行組合，可提升化學(xué)實(shí)驗(yàn)的效率，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，讓學(xué)生體驗(yàn)化學(xué)核心素養(yǎng)。例如，將氨氣的制取與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)裝置組裝為綜合實(shí)驗(yàn)裝置（如圖7）：音樂(lè)卡片可使微觀的氨水導(dǎo)電性通過(guò)宏觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象體現(xiàn)出來(lái)，滴有酚酞的溶液變色可使“氨水微觀電離顯堿性”這一性質(zhì)通過(guò)宏觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表現(xiàn)出來(lái)，讓學(xué)

7、生體驗(yàn)了“宏觀辨識(shí)與微觀探析”核心素養(yǎng)；利用此裝置，可做多種氣體（如NH3、 HCl、SO2、 CO2等）制取與性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)噴泉實(shí)驗(yàn)的原理，體驗(yàn)“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”核心素養(yǎng)；組合的實(shí)驗(yàn)裝置為一體化裝置，快捷、高效，讓學(xué)生體驗(yàn)了“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”核心素養(yǎng)；整套裝置是一個(gè)密封的整體，環(huán)保且使用的藥品比常規(guī)方法節(jié)省，讓學(xué)生體驗(yàn)了“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”核心素養(yǎng)。 五、自制實(shí)驗(yàn)裝置，提升化學(xué)核心素養(yǎng) 經(jīng)過(guò)趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)、組合實(shí)驗(yàn)裝置、課本實(shí)驗(yàn)再改進(jìn)等活動(dòng)，學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置有了比較深入的認(rèn)識(shí)，在此基礎(chǔ)上，教師或教師與學(xué)生一起自制實(shí)驗(yàn)裝置，再利用自制實(shí)驗(yàn)裝置開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，可進(jìn)一步提

8、升學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。 例如，自制綜合電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置（如圖8）。此實(shí)驗(yàn)裝置由兩部分組成，分別為反應(yīng)單元和檢測(cè)單元。反應(yīng)單元有電解槽、電鍍槽、原電池；檢測(cè)單元有電壓表、電流表、小燈泡、音樂(lè)卡等。此裝置既有具體的電流、電壓數(shù)值顯示，又有燈泡、音樂(lè)等直觀現(xiàn)象顯現(xiàn)，操作簡(jiǎn)單、實(shí)驗(yàn)時(shí)間短、實(shí)驗(yàn)效果明顯，可提升學(xué)生的“宏觀辨識(shí)與微觀探析”核心素養(yǎng)；將原電池與電解池相結(jié)合，一套裝置既可以做原電池實(shí)驗(yàn)（斷開(kāi)電源），又可以做電解池或電鍍實(shí)驗(yàn)（連通電源），具有通用性，借助此自制裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可提升學(xué)生的“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”核心素養(yǎng)；還可以拓展做趣味實(shí)驗(yàn)，如水果電池、氫氧燃料電池，方便探究原電池、電解池的各種影

9、響因素（酸堿度、電極材料、電極之間的距離、是否使用鹽橋等），通過(guò)此實(shí)驗(yàn)裝置，觀察電極反應(yīng)現(xiàn)象，再根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，推測(cè)反應(yīng)原理，在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，幫助學(xué)生建立燃料電池、電解池、普通原電池、電鍍等模型，提升學(xué)生的“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”核心素養(yǎng)；聯(lián)系生活（如水果電池、自制消毒水、樹(shù)葉書(shū)簽等）、模擬工業(yè)生產(chǎn)（如綠堿工業(yè)、燃料電池、電鍍等）、倡導(dǎo)環(huán)保節(jié)能等，可提升學(xué)生的“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”核心素養(yǎng)。 綜上可知，化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器與裝置貫穿中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，如教師的演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)、課外興趣實(shí)驗(yàn)、青少年科技創(chuàng)新活動(dòng)、發(fā)明與創(chuàng)造等?；瘜W(xué)教師在教學(xué)中，以化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置為切入點(diǎn)，由易到難，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，設(shè)計(jì)趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置、自制實(shí)驗(yàn)裝置、組合實(shí)驗(yàn)儀器等，再結(jié)合具體的化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，讓學(xué)生在潛移默化中感知、體驗(yàn)、滲透、提升、“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”等核心素養(yǎng)。 通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器與裝置的改進(jìn)，大大提升了學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)以及發(fā)明創(chuàng)造的動(dòng)力，培養(yǎng)了學(xué)生良好的思考和行為習(xí)慣，為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)與工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 （責(zé)任編輯 羅 艷）