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【摘要】化学是一门以实验为基础的学科,实验教学是培养学生学科核心素养的主要途径。但现实的化学课堂教学中,实验教学并未得到很好的落实,特别是到了中考化学复习阶段,学生实验更是无迹可寻。基于此,本文重点探讨核心素养导向下如何将实验融入到中考化学复习中。
【关键词】中考化学复习;学生实验;学科核心素养
《中国学生发展核心素养》的发布,标志着以核心素养为导向的新一轮基础教育课程改革已经拉开序幕。身处教学一线的教师,必须坚持“立德树人”宗旨,着力培养学生的核心素养,使各学科独特的教育价值在学生身上得到体现和落实。化学是一门以实验为基础的学科,实验教学是培养学生化学学科核心素养的主要途径。但现实的化学课堂教学中,讲实验或多媒体展示实验的现象非常普遍,到了中考化学复习阶段,学生实验更是无迹可寻,这完全背离了化学学科的特点。如何将学生实验融入到中考化学复习中,使复习更高效,更有针对性?下面就本人多年的教学实践,谈谈在中考化学复习中融入学生实验的一些尝试。
一、在复习“气体的制取和净化专题”中融入学生实验
在新课学习过程中,教师都比较重视这部分内容的实验教学,但到了中考复习阶段,能通过实验展开教学的就少之又少了。如何避免在复习时只讲实验而不做实验,又或者只是把新课教学时的实验简单地重复一遍呢?
1.在复习制取气体的反应原理时融入“化学多米诺实验”
“化学多米诺实验”是利用化学反应中气体产生的压力,只要使第一个反应发生,其他反应就像多米诺骨牌游戏一样依次发生。学习讲究兴趣,“化学多米诺实验”的引入,正好解决了复习时的枯燥无味问题,激发了学生的学习热情。
实验活动1:下面是一个“化学多米诺实验”,各装置内盛放的物质分别是:A.稀硫酸;B.锌粒;C.4%过氧化氢溶液;D. 二氧化锰;E.某溶液;F.某块状固体;G.石蕊溶液;H.澄清石灰水。请分组实验后回答以下各题。
(1)反应开始后,若G中出现红色,H中有白色沉淀生成,判断E、F中的物
质可能分别是 ;______________;
(2)按基本反应类型写出该实验中有关反应的化学方程式:
化合反应_______________________;
分解反应_______________________;
置换反应_______________________;
复分解反应______________________。
分组实验在学生好奇心的驱动下展开。学生在享受化学实验所带来的无穷乐趣的同时,实验室制取氧气、氢气和二氧化碳的反应原理也就迎刃而解。
2.在比较气体发生装置的优缺点时融入仪器组装实验
复习完实验室制取氧气、二氧化碳和氢气的反应原理后,让学生选择合适的仪器进行装置组装,体验各自设计的装置的优缺点,培养学生在“做中学”的良好学习习惯。
实验活动2:学校实验室有下列仪器可供选用:铁架台、酒精灯、试管、橡皮塞、导管、锥形瓶、长颈漏斗、分液漏斗、注射器、多孔隔板、弹簧夹等。请选择合适的仪器组装尽可能多的制气装置,并对每套装置作简要的评价。
学生通过亲自动手操作、小组交流讨论,总结归纳出发生装置的两种类型:固固加热型(图一)和固液常温型(甲、乙、丙)。
不同的制气装置各有特点:固液常温型装置比固固加热型装置易于操作,节能安全;甲装置方便添加液体药品;乙装置可以控制化学反应速率;丙装置能够控制反应的发生和停止等等。
3.在复习气体的检验和净化时融入学生操作实验
气体的检验和净化是学生应具备的基本化学实验技能。在新课学习阶段,学生由于受知识面所限,对检验剂和吸收剂的选择、气体的检验顺序和净化顺序常常混淆不分,此项实验技能并未真正掌握。因此,中考复习阶段,要设計学生实验,让学生操作练习,培养学生的实验操作能力。
实验活动3:请利用下图装置制取二氧化碳,并检验其中含有哪些杂质成分,然后将杂质成分除去。(备选试剂:大理石、无水硫酸铜、稀盐酸、硝酸银溶液、石灰水、碳酸氢钠溶液、浓硫酸)
学生首先进行小组讨论,确定制取气体的药品、气体中含有哪些杂质成分、如何选择检验剂和吸收剂等。然后分组实验,实验结束后各小组之间交流反思,总结成功与不足。
在一个真实的教学情景下,学生很轻松就掌握了气体的检验和净化的操作技能:检验时先通过装无水硫酸铜的C装置检验水,后通过装硝酸银溶液的B装置检验氯化氢(A→C→B);净化时先通过装碳酸氢钠溶液的B装置除去氯化氢,后通过装浓硫酸的B装置除去水(A→B→B)。
二、在复习“科学探究专题”中融入学生实验
科学探究一般分为以下八个连续环节:提出问题→建立假设→设计实验方案→进行实验→收集证据→得出结论→交流评价→拓展迁移。在这八个环节中,最重要的一环是“进行实验”,而很多教师在复习这一专题时,通常采用“纸上谈兵”的做法,没有让学生“进行实验”,这对于学生探究意识的培养和探究能力的提升很不利。本人在科学探究专题复习中,通过精选一些典型的问题,让学生进行实验探究,使学生体验到探究过程的乐趣和探究成功的喜悦,从而提高学生科学探究的能力。
1.探究二氧化碳的收集方法时融入拓展性实验
我们已经知道,选取气体收集方法的依据是“气体的密度和水溶性”。二氧化碳的密度比空气大,可用向上排空气法收集,但二氧化碳能溶于水,能不能用排水法收集?到了中考复习阶段,我试探性地对二氧化碳的收集方法进行拓展延伸,学生一边倒回答:“不能!”面对这种情况,最好的办法就是让学生去进行实验探究,培养学生的科学精神、创新意识和证据推理能力。 实验活动4:设计一个实验方案,探究二氧化碳能不能用排水法收集?这种收集方法好不好?最后完成探究报告。
操作点拨:第一步,用排水法收集一瓶呼出气体,检验是否含有二氧化碳;第二步,分別用两支注射器吸入等量的二氧化碳和等量的水,检验二氧化碳在水中的溶解度大小和溶解速率快慢;第三步,用排水法和向上排空气法各收集一瓶二氧化碳,比较收集速度;第四步,同时将两瓶二氧化碳倒扣在盛有稀氢氧化钠溶液的水槽中,检验二氧化碳含量。
探究报告:
2. 探究金属的活动性时融入开放性实验
学习金属的化学性质时,与酸反应有气泡产生的金属,其活动性强于无气泡产生的金属,与酸反应放出气泡快的金属,其活动性强于放出气泡慢的金属;能把另一种金属从其盐溶液中置换出来的金属,其活动性强于被置换的金属。据此可让学生设计实验对金属的活动性展开探究,培养学生的实验设计能力和发散性思维能力。
实验活动5:设计实验证明:Zn、Fe、Cu 三者的活动性强弱。(备选试剂:锌片、铁片、铜片、稀硫酸、氯化锌溶液、氯化亚铁溶液、氯化铜溶液)
学生分工合作,自主设计实验,对实验方案进行评价和反思,并提出改进建议。通过探究活动,学生的实验设计能力得到了锻炼和提高。
方案一:“两金夹一盐”: 锌片、FeCl2溶液、铜片(上图甲)。实验:盐溶液滴入金属中,锌片表面有固体析出,铜片表面没有。结论:Zn>Fe>Cu。
方案二:“两盐夹一金”:ZnCl2溶液、铁片、CuCl2溶液(上图乙)。实验:金属放入盐溶液中,ZnCl2溶液中的铁片表面无现象,CuCl2溶液中的铁片表面有红色固体析出。结论:Zn>Fe>Cu。
方案三:锌片、铁片、铜片、稀硫酸。实验:金属放入酸中,锌片上有大量气泡产生,铁片上有少量气泡产生,铜片上没有气泡产生。结论:Zn>Fe>Cu。
三、在复习“质量守恒定律的应用专题”中融入学生实验
质量守恒定律的微观解释是反应前后原子的数目不变,宏观解释是反应前后元素的种类不变。因此,化学反应前后各物质的质量总和保持不变。质量守恒定律在整个化学学科中占有举足轻重的地位,常常应用于化学方程式的书写,反应后溶液质量的计算等。在复习质量守恒定律的应用时,我不失时机地融入一些学生实验,对突破难点收到了良好的效果。
1.在分析化学反应的微观过程时融入分子模型
化学反应的过程,就是反应物分子分解成原子,原子又重新组合成生成物分子的过程。对于初中学生来说,化学反应的微观分析是一个难点,因为分子、原子等微观粒子是看不见、摸不着的。复习中引入分子模型,能很好地将宏观与微观有机联系起来,培养学生的变化观念和建模认知能力,有效地化解了难点。
实验活动6:下图是某反应的微观示意图。请回答:此反应的化学方程式为 ,此图说明化学反应前后发生改变的微粒是 。
复习时,我把微观粒子模型化,让学生亲自动手实验:利用氢原子和硫原子模型组装成A框中的2个硫化氢分子,利用氧原子模型组装成B框中的4个氧分子,然后将A框中的2个硫化氢分子和B框中的3个氧分子拆分,重新组装成C框中的2个二氧化硫分子和2个水分子,还有1个没有拆分的氧分子就是没有参加反应的。学生通过宏观模型的拆分和重组,对化学反应的微观过程的认识就会更加深刻。(答案:2H2S 3O2 2SO2 2H2O,分子)
2.在复习溶液质量分数的计算时融入验证性实验
化学反应后所得溶液质量的计算,通常有两种方法:(1)溶液组成法:反应后溶液的质量=反应后溶质的质量 溶剂的质量。(2)质量守恒法:反应后溶液的质量=反应前各物质的总质量-离开溶液的质量(包括生成的气体、沉淀和不溶杂质)。溶液组成法,学生易理解,但计算繁杂;质量守恒法,计算简单,但学生难理解。因此,复习“利用质量守恒法求溶液质量”时,我融入了验证实验,培养学生的守恒思想和分析推理能力。
实验活动7:已知硫酸铜也可作为过氧化氢分解的催化剂。向101.2g一定溶质质量分数的过氧化氢溶液中加入2g 硫酸铜粉末,充分反应后生成氧气3.2g。求:反应后所得溶液中溶质的质量分数。
分析:溶质的质量分数=溶质质量/溶液质量×100%。反应后溶质硫酸铜的质量为2g,利用溶液组成法:硫酸铜溶液的质量=硫酸铜的质量(2g) 过氧化氢溶液中水的质量(94.4 g) 生成水的质量(3.6 g)=100g,计算水的质量时,要利用到化学方程式进行计算,计算量非常大。利用质量守恒法:硫酸铜溶液的质量=反应前各物质的总质量(103.2g)-生成氧气的质量(3.2g)=100g,此方法虽简单,但学生理解起来不容易。因此,我在复习中增加了一个测定反应前后物质总重量的验证性实验,让学生切身体会到质量守恒定律在有关溶液的计算中有广泛的应用,效果非常好。
答案:反应后所得溶液中溶质的质量分数 = 2g/100g×100% = 2%。
在核心素养导向下的中考化学复习课堂中,我们要打破以讲授、灌输为主的教学方式,努力融入学生实验,做到学生参与合作,师生互动,探究创新的教学模式,以达到最佳的复习效果。
参考文献:
[1]余文森. 核心素养导向的课堂教学[M].上海:上海教育出版社,2017,6.
[2]《南方新中考》编写组.南方新中考·化学[M].广州:南方日报出版社,2017,12.
【关键词】中考化学复习;学生实验;学科核心素养
《中国学生发展核心素养》的发布,标志着以核心素养为导向的新一轮基础教育课程改革已经拉开序幕。身处教学一线的教师,必须坚持“立德树人”宗旨,着力培养学生的核心素养,使各学科独特的教育价值在学生身上得到体现和落实。化学是一门以实验为基础的学科,实验教学是培养学生化学学科核心素养的主要途径。但现实的化学课堂教学中,讲实验或多媒体展示实验的现象非常普遍,到了中考化学复习阶段,学生实验更是无迹可寻,这完全背离了化学学科的特点。如何将学生实验融入到中考化学复习中,使复习更高效,更有针对性?下面就本人多年的教学实践,谈谈在中考化学复习中融入学生实验的一些尝试。
一、在复习“气体的制取和净化专题”中融入学生实验
在新课学习过程中,教师都比较重视这部分内容的实验教学,但到了中考复习阶段,能通过实验展开教学的就少之又少了。如何避免在复习时只讲实验而不做实验,又或者只是把新课教学时的实验简单地重复一遍呢?
1.在复习制取气体的反应原理时融入“化学多米诺实验”
“化学多米诺实验”是利用化学反应中气体产生的压力,只要使第一个反应发生,其他反应就像多米诺骨牌游戏一样依次发生。学习讲究兴趣,“化学多米诺实验”的引入,正好解决了复习时的枯燥无味问题,激发了学生的学习热情。
实验活动1:下面是一个“化学多米诺实验”,各装置内盛放的物质分别是:A.稀硫酸;B.锌粒;C.4%过氧化氢溶液;D. 二氧化锰;E.某溶液;F.某块状固体;G.石蕊溶液;H.澄清石灰水。请分组实验后回答以下各题。
(1)反应开始后,若G中出现红色,H中有白色沉淀生成,判断E、F中的物
质可能分别是 ;______________;
(2)按基本反应类型写出该实验中有关反应的化学方程式:
化合反应_______________________;
分解反应_______________________;
置换反应_______________________;
复分解反应______________________。
分组实验在学生好奇心的驱动下展开。学生在享受化学实验所带来的无穷乐趣的同时,实验室制取氧气、氢气和二氧化碳的反应原理也就迎刃而解。
2.在比较气体发生装置的优缺点时融入仪器组装实验
复习完实验室制取氧气、二氧化碳和氢气的反应原理后,让学生选择合适的仪器进行装置组装,体验各自设计的装置的优缺点,培养学生在“做中学”的良好学习习惯。
实验活动2:学校实验室有下列仪器可供选用:铁架台、酒精灯、试管、橡皮塞、导管、锥形瓶、长颈漏斗、分液漏斗、注射器、多孔隔板、弹簧夹等。请选择合适的仪器组装尽可能多的制气装置,并对每套装置作简要的评价。
学生通过亲自动手操作、小组交流讨论,总结归纳出发生装置的两种类型:固固加热型(图一)和固液常温型(甲、乙、丙)。
不同的制气装置各有特点:固液常温型装置比固固加热型装置易于操作,节能安全;甲装置方便添加液体药品;乙装置可以控制化学反应速率;丙装置能够控制反应的发生和停止等等。
3.在复习气体的检验和净化时融入学生操作实验
气体的检验和净化是学生应具备的基本化学实验技能。在新课学习阶段,学生由于受知识面所限,对检验剂和吸收剂的选择、气体的检验顺序和净化顺序常常混淆不分,此项实验技能并未真正掌握。因此,中考复习阶段,要设計学生实验,让学生操作练习,培养学生的实验操作能力。
实验活动3:请利用下图装置制取二氧化碳,并检验其中含有哪些杂质成分,然后将杂质成分除去。(备选试剂:大理石、无水硫酸铜、稀盐酸、硝酸银溶液、石灰水、碳酸氢钠溶液、浓硫酸)
学生首先进行小组讨论,确定制取气体的药品、气体中含有哪些杂质成分、如何选择检验剂和吸收剂等。然后分组实验,实验结束后各小组之间交流反思,总结成功与不足。
在一个真实的教学情景下,学生很轻松就掌握了气体的检验和净化的操作技能:检验时先通过装无水硫酸铜的C装置检验水,后通过装硝酸银溶液的B装置检验氯化氢(A→C→B);净化时先通过装碳酸氢钠溶液的B装置除去氯化氢,后通过装浓硫酸的B装置除去水(A→B→B)。
二、在复习“科学探究专题”中融入学生实验
科学探究一般分为以下八个连续环节:提出问题→建立假设→设计实验方案→进行实验→收集证据→得出结论→交流评价→拓展迁移。在这八个环节中,最重要的一环是“进行实验”,而很多教师在复习这一专题时,通常采用“纸上谈兵”的做法,没有让学生“进行实验”,这对于学生探究意识的培养和探究能力的提升很不利。本人在科学探究专题复习中,通过精选一些典型的问题,让学生进行实验探究,使学生体验到探究过程的乐趣和探究成功的喜悦,从而提高学生科学探究的能力。
1.探究二氧化碳的收集方法时融入拓展性实验
我们已经知道,选取气体收集方法的依据是“气体的密度和水溶性”。二氧化碳的密度比空气大,可用向上排空气法收集,但二氧化碳能溶于水,能不能用排水法收集?到了中考复习阶段,我试探性地对二氧化碳的收集方法进行拓展延伸,学生一边倒回答:“不能!”面对这种情况,最好的办法就是让学生去进行实验探究,培养学生的科学精神、创新意识和证据推理能力。 实验活动4:设计一个实验方案,探究二氧化碳能不能用排水法收集?这种收集方法好不好?最后完成探究报告。
操作点拨:第一步,用排水法收集一瓶呼出气体,检验是否含有二氧化碳;第二步,分別用两支注射器吸入等量的二氧化碳和等量的水,检验二氧化碳在水中的溶解度大小和溶解速率快慢;第三步,用排水法和向上排空气法各收集一瓶二氧化碳,比较收集速度;第四步,同时将两瓶二氧化碳倒扣在盛有稀氢氧化钠溶液的水槽中,检验二氧化碳含量。
探究报告:
2. 探究金属的活动性时融入开放性实验
学习金属的化学性质时,与酸反应有气泡产生的金属,其活动性强于无气泡产生的金属,与酸反应放出气泡快的金属,其活动性强于放出气泡慢的金属;能把另一种金属从其盐溶液中置换出来的金属,其活动性强于被置换的金属。据此可让学生设计实验对金属的活动性展开探究,培养学生的实验设计能力和发散性思维能力。
实验活动5:设计实验证明:Zn、Fe、Cu 三者的活动性强弱。(备选试剂:锌片、铁片、铜片、稀硫酸、氯化锌溶液、氯化亚铁溶液、氯化铜溶液)
学生分工合作,自主设计实验,对实验方案进行评价和反思,并提出改进建议。通过探究活动,学生的实验设计能力得到了锻炼和提高。
方案一:“两金夹一盐”: 锌片、FeCl2溶液、铜片(上图甲)。实验:盐溶液滴入金属中,锌片表面有固体析出,铜片表面没有。结论:Zn>Fe>Cu。
方案二:“两盐夹一金”:ZnCl2溶液、铁片、CuCl2溶液(上图乙)。实验:金属放入盐溶液中,ZnCl2溶液中的铁片表面无现象,CuCl2溶液中的铁片表面有红色固体析出。结论:Zn>Fe>Cu。
方案三:锌片、铁片、铜片、稀硫酸。实验:金属放入酸中,锌片上有大量气泡产生,铁片上有少量气泡产生,铜片上没有气泡产生。结论:Zn>Fe>Cu。
三、在复习“质量守恒定律的应用专题”中融入学生实验
质量守恒定律的微观解释是反应前后原子的数目不变,宏观解释是反应前后元素的种类不变。因此,化学反应前后各物质的质量总和保持不变。质量守恒定律在整个化学学科中占有举足轻重的地位,常常应用于化学方程式的书写,反应后溶液质量的计算等。在复习质量守恒定律的应用时,我不失时机地融入一些学生实验,对突破难点收到了良好的效果。
1.在分析化学反应的微观过程时融入分子模型
化学反应的过程,就是反应物分子分解成原子,原子又重新组合成生成物分子的过程。对于初中学生来说,化学反应的微观分析是一个难点,因为分子、原子等微观粒子是看不见、摸不着的。复习中引入分子模型,能很好地将宏观与微观有机联系起来,培养学生的变化观念和建模认知能力,有效地化解了难点。
实验活动6:下图是某反应的微观示意图。请回答:此反应的化学方程式为 ,此图说明化学反应前后发生改变的微粒是 。
复习时,我把微观粒子模型化,让学生亲自动手实验:利用氢原子和硫原子模型组装成A框中的2个硫化氢分子,利用氧原子模型组装成B框中的4个氧分子,然后将A框中的2个硫化氢分子和B框中的3个氧分子拆分,重新组装成C框中的2个二氧化硫分子和2个水分子,还有1个没有拆分的氧分子就是没有参加反应的。学生通过宏观模型的拆分和重组,对化学反应的微观过程的认识就会更加深刻。(答案:2H2S 3O2 2SO2 2H2O,分子)
2.在复习溶液质量分数的计算时融入验证性实验
化学反应后所得溶液质量的计算,通常有两种方法:(1)溶液组成法:反应后溶液的质量=反应后溶质的质量 溶剂的质量。(2)质量守恒法:反应后溶液的质量=反应前各物质的总质量-离开溶液的质量(包括生成的气体、沉淀和不溶杂质)。溶液组成法,学生易理解,但计算繁杂;质量守恒法,计算简单,但学生难理解。因此,复习“利用质量守恒法求溶液质量”时,我融入了验证实验,培养学生的守恒思想和分析推理能力。
实验活动7:已知硫酸铜也可作为过氧化氢分解的催化剂。向101.2g一定溶质质量分数的过氧化氢溶液中加入2g 硫酸铜粉末,充分反应后生成氧气3.2g。求:反应后所得溶液中溶质的质量分数。
分析:溶质的质量分数=溶质质量/溶液质量×100%。反应后溶质硫酸铜的质量为2g,利用溶液组成法:硫酸铜溶液的质量=硫酸铜的质量(2g) 过氧化氢溶液中水的质量(94.4 g) 生成水的质量(3.6 g)=100g,计算水的质量时,要利用到化学方程式进行计算,计算量非常大。利用质量守恒法:硫酸铜溶液的质量=反应前各物质的总质量(103.2g)-生成氧气的质量(3.2g)=100g,此方法虽简单,但学生理解起来不容易。因此,我在复习中增加了一个测定反应前后物质总重量的验证性实验,让学生切身体会到质量守恒定律在有关溶液的计算中有广泛的应用,效果非常好。
答案:反应后所得溶液中溶质的质量分数 = 2g/100g×100% = 2%。
在核心素养导向下的中考化学复习课堂中,我们要打破以讲授、灌输为主的教学方式,努力融入学生实验,做到学生参与合作,师生互动,探究创新的教学模式,以达到最佳的复习效果。
参考文献:
[1]余文森. 核心素养导向的课堂教学[M].上海:上海教育出版社,2017,6.
[2]《南方新中考》编写组.南方新中考·化学[M].广州:南方日报出版社,2017,12.