牛淼，安徽省合肥市第七中学，高级教师，合肥市高中化学学科带头人，省、市级课题领衔人，合肥市名师工作室核心成员，合肥市高三教学质量检测化学学科命题组成员，安徽省课程教材和教辅评议审读专家，发表及获奖文章十余篇。 核心素养是学生应具备的、能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力,«课程标准»中提出了“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”五个维度的化学学科核心素养,再一次凸显出了实验探究和证据推理在课堂教学实践中的核心地位,在素养为本的背景下,一线教师重塑化学课堂,具有非常重要的现实意义,也是时代赋予的重要使命. 化学是以实验为基础的科学,实验探究在课堂教学中起着举足轻重的作用,通过化学实验引导学生具有证据意识,基于证据加以分析推理,建立观点、结论和证据之间的逻辑关系,揭示现象的本质和规律.进而发展学生“发现和提出有探究价值的问题,能从问题和假设出发,确定探究目的,设计探究方案,进行实验探究,在探究中学会合作”,较为明确地表述所探究的问题,提升核心素养.下面以笔者实际教学“影响化学平衡移动的条件”一课为例作以下阐述.
教材分析
学生在人教版(２０１９)高中化学«必修第二册»的学习中已经知道外因的变化能使化学平衡状态发生改变,本节内容既是在必修课程基础上的延伸,又是选择性必修教材«化学反应原理»第二章承上启下的核心,系统性好,理论性强,有利于启发学生实验探究和推理思考.
影响化学反应速率的条件和化学平衡等知识刚刚学完,不仅在知识上为本节的教学奠定了基础,而且其探讨问题的思路和方法,也可以迁移至本节课来指导学生进行学习.当浓度、温度、压强等外界条件改变时,化学反应速率就会发生改变,相应的化学平衡就有可能发生移动,以此引导学生了解化学平衡的调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用.
教材由探究实验引入教学,通过对溶液颜色的变化分析,引导学生进行证据推理得出浓度变化对化学平衡移动影响的结论.在温度相关实验现象的分析中,归纳出改变温度时,对吸热反应方向的速率影响更为明显.压强对化学平衡的影响,教材中同样有相应的实验,但“由于手持技术实验能够实现实验数据可视化,具有帮助学生探析微观世界,促进学生对抽象概念的认知,提高学生学习兴趣和应用信息技术的能力等一系列教学功能”,所以可以在此补充一个手持技术数字实验,引导学生分析数字实验曲线,借助压强和浓度的关系,证据推理得出压强对化学平衡移动的影响规律.对探究实验的分析学习使得学生较好地进行了科学方法的训练和核心素养的提升,最终梳理出勒夏特列原理.
科学探究的步骤
提出问题——猜想与假设——设计实验方案——实验验证——证据推理——得出结论——反思评价.整个过程中突出体现了学生的主体地位,教师在教学中的主导作用同样也不容忽视.设计实验方案时,引导学生选择现象明显的反应,做好对照实验;指导学生在实验过程中控制单一变量,进行对比实验;疏导学生低落或亢奋的情绪,共同分析原因,保护好学生的求知欲.实验验证阶段,教师要及时提醒学生合作完成观察、测量、记录、查阅资料等内容,收集证据,进行归纳、比较、分类、概括、加工和整理,得出正确的结论,并督促学生对探究结果的可靠性进行评价,对探究活动进行反思,发现自己和他人的长处和不足,积极表达与交流,并提出改进措施.
教学过程
(一)提出问题,引导学生猜想与假设
(二)优化实验设计方案,指导学生实验验证
设计实验方案是培养学生创新思维和科学探究能力的关键环节,能够多方面地提升学生的核心素养,学生既要将已学知识综合运用,又要交流完善方案中存在的问题,还要考虑方案的安全性、简约性和科学性.
展示设计的实验报告
先向试管中加入８mL 0.005mol/L FeCl3溶液和12mL 0.01mol/L KSCN溶液,试管中溶液呈红色,将溶液分成三等份再进行如下实验操作(实验操作及现象如表２).
(三)证据推理,引导学生得出结论
“科学探究不等同于实验,也不只是实验;探究的关键在于好奇心、怀疑精神和求证精神”.取得实验探究证据后,学生要在教师的引导下对证据进行分析、推理,梳理出证据与猜想、假设的关系,运用证据对猜想和假设进行解释,最终得出证实或证伪的结论.
(四)及时反思评价,督导学生素养提升
反思与评价是素养发展的核心部分,可以使学生“具有终身学习的意识和严谨求实的科学态度”.实验探究得出结论后,组织学生及时反思整个过程:提出的问题是否全面,猜想与假设全部还是部分得到证实或证伪,设计的实验方案是否科学合理,实验验证是否操作正确,收集的证据是否可靠,得出的结论是否准确.
教学反思
本节课通过设计符合学生认知规律和思维发展的教学环节,利用科学探究的方式让学生寻找证据,推理建模,领悟科学精神.著名心理学家威廉·詹姆斯说过:“人性中最本质的愿望,就是希望得到赞赏”.在科学探究的过程中,对学生的积极表现,教师要及时给予评价和肯定,对错误的回答,也要给予鼓励和正确的引导,让学生在轻松、活跃的气氛下碰撞出知识的火花,有利于知识的构建,有利于化学核心素养的落实.
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