1、1基于核心素养改进高中化学实验周伟伟(浙江省嵊泗中学 浙江舟山 202450）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科学核心素养的关键。对化学实验进行有效的改进与创新，利于提升学生科学素养和全面发展。基于此，作者对部分高中化学实验进行了改进设计的探索实践。关键词： 优化 微型 生活 探究落实“核心素养”已成为新一轮基础教育课程改革的关键因素。作为以实验为基础的高中化学学科，实验教学是培养学生核心素养的关键。加强基于核心素养理念对高中化学实验适时进行有效的改进创新，从而提高学生的科学素养和全面发展有着重大的意义，也是课改的重要目标之一。以下通过优化教材实验、微型化实验、生活化实
2、验、探究性实验教学案例改进创新，落实化学核心素养。一、优化教材实验，培养学生质疑能力。质疑是思维的开始，更是创新的动力。明朝学者陈献章说：“学贵质疑，小疑则小进，大疑则大进。疑者，觉悟之机也。”多疑、善疑、质疑、探疑是获取新知识的途径，质疑能力是素质的重要组成部分，也是创新能力的前提 1。教师应该适时引导学生大胆质疑，进而对教材中一些实验优化改进，使之完善。如优化实验装置、实验内容、实验步骤及方式等，从而激发学生探求新知识的欲望，培养发现问题、分析问题、解决问题的能力，提升化学核心素养。如书本乙醇催化氧化成乙醛的实验，通过引导学生质疑产物乙醛的检验方法是否科学，进而对实验进行优化、改进、完善。
3、具体如下：改进操作步骤课本中改进后发现问题存在的不足：1.实验的可观察性不强。2.采用闻的方式不可靠。（1）适合课堂演示。（2）现象明显，并可以检测出生成物乙醛。（3）更科学严谨。分析问题1.探究乙醇催化氧化实验需要改进的地方。2.探究改进后的实验如何能够达到理想的效果。化学原理2Cu + O2 2CuO ；CuO + CH3CH2OH CH 3CHO + Cu + H2O总方程式为：2CH 3CH2OH + O2 2CH 3CHO + 2H2O探究过程1.向试管中加入 3-4mL无水乙醇，将试管浸入 500C左右的热水中，保证反应所需温度。（1）取一支试管，倒入约 3-4mL乙醇。（2）向用
4、大头针固定于橡胶塞的滤纸上滴加 2-3 滴品红醛试剂。(已知：品红醛试剂又称schiff试剂，该试剂可与醛基反应生成一种紫红色化合物 2。)表 1 乙醇催化氧化为乙醛的实验改进设计2Na2SO3（固）H2SO4（浓）湿润的 pH试纸紫色石蕊试液品红溶液各色花瓣澄清石灰水NaOH溶液（含酚酞）硫化钠溶液碘水（含淀粉）酸性KMnO 4溶液图 1 SO2的制取及性质实验2.将一端弯成螺旋状的铜丝放在酒精灯外焰中烧热后，迅速插入乙醇中。3.反复多次，观察并感受铜丝颜色和乙醇气味的变化。（3）将一端弯成螺旋状的铜丝在酒精灯外焰部分灼烧至红热，迅速插入乙醇中（使试纸刚好堵住试管口），稍后取出再加热铜丝，重
5、复 2-3 次；观察铜丝及滤纸的颜色变化。（4）取两只表面皿：一只滴加 2 滴乙醇溶液（可用玻璃棒），另一只滴加 2 滴乙醛溶液，再向两只表面皿的溶液上分别滴加 2 滴品红醛溶液，注意观察现象。装置图探究结论1.掌握了乙醇催化氧化的原理。2.加深了对乙醇催化氧化实验的操作过程理解和认识。3.培养了学生的质疑能力及科学探究精神，形成科学严谨的实验态度。通过这样的实验优化设计，实验现象更明显，更科学严谨，增加了学生参与实验机会，激发学习积极性，加强培养学生的质疑能力。俗话说，疑方能创新，创新必先有疑。化学教学要落实培养学生创新精神和实践能力的核心素养，则必须重视对中学生质疑能力的培养。二、设计微型
6、化实验，渗透绿色化学理念。以绿色理念为指导的中学化学微型化实验教学，以其优异的实验功能给新课程的化学实验预示着乐观前景。用尽量少的试剂做实验，既节约开支，又能避免污染环境，它体现了化学实验由“粗放型”到“集约型”发展趋势，符合时代需要。正确处理这个问题终将推动和促进化学教学，提升学生的化学素养和综合能力 3。 在高中化学实验中，大部分的常规实验均有微型化改进的可能，尤其是一些定性的演示实验。如在化学 1“SO 2的性质和作用”的“观察与思考”我们即可改进设计为学生参与的微型实验，具体如下：3将少量亚硫酸钠固体盛装于表面皿或是培养皿中放置于中心位置，四周分别放上相应试剂，之后迅速滴加浓硫酸于亚硫
7、酸钠固体上方，快速用大的培养皿罩于所有试剂上方，同学们可以透过大的培养皿清晰的观察到里面所发生的一系列变化：湿润的pH试纸及紫色石蕊试液变红；澄清石灰水及硫化钠溶液变浑浊；滴有酚酞的氢氧化钠溶液、品红溶液、酸性高锰酸钾溶液、滴有淀粉的碘水、各色花瓣均褪色。将二氧化硫制备与性质实验合为一体，实验简便快速，现象对比鲜明。激发了学生学习兴趣，培养了实验观察能力、分析解决问题的能力，拓宽了实验内容，注重培养学生的创新思维，同时渗透绿色化学理念，实验效果显著，且成本低、节能、环保、安全、方便。三、设计生活化实验，感受化学与社会生产生活的密切联系。化学是一门实践性和应用性很强的科学，化学知识广泛深刻地渗透
8、于社会生活的各个方面。“生活处处有化学”，我们不仅要实现化学课堂“师生互动”,更要注重发掘生活中潜在的化学教学资源 4。面向全体学生开放化学实验室，放手让学生独立做好基本实验，积极为学生开辟实施“原创实验”的绿色通道，鼓励学生自行设计并完成实验。让学生真正成为实验的主人，使“实验室中的化学”真正发展成为“生活中的化学” 5。如学习了油脂的相关性质以后，我们将近年来兴起的手工皂制作，与本节课的皂化反应结合起来，理论联系实际，使本实验变成一个充满乐趣，发挥个性的实验。设计如下：1.实验主题：多彩生活，创“皂”无限。 2.实验目的：激发学生学习化学的兴趣。同学们搜集资料了解近年来兴起的手工皂制作成品
9、及原理，确定个性化特色的设计制作样板。实验设计时尽量做到贴近生活和环保。实验模具我们用收集的，饮用过的纸质牛奶盒代替，剪去牛奶盒上方，剩下下部大约三分之一、不同形状的果冻盒、塑料饼干盒、或是同学们感兴趣的其它环保模具，做出“饼干肥皂、药片肥皂、胶囊肥皂”等。注重学生动手能力的培养。理论联系实际，密切联系生产、生活实际，引领学生感受化学科学与生产、生活和社会发展的密切关系，形成将化学知识和原理应用于生产、生活实践的意识 6。培养学生的科学品质。通过实践培养学生勇于探索的科学精神和实事求是的科学态度养，严谨治学的品质及运用知识、解决问题的综合能力。3.实验用品：仪器：肥皂模具、纱布、中烧杯、小烧杯
10、、图 2 手工肥皂的制作过程4酒精灯、石棉网、玻璃棒、量筒。药品：熬制好的新鲜猪油、95%乙醇、30%NaOH 溶液、饱和NaCl溶液、食盐细粒、饱和Na 2SiO3溶液、松香。4.实验过程及成果：将约 20g新鲜动物油脂（猪油）、10ml乙醇加入到中烧杯中，微热使其完全溶解。在 的反应夜中加入 22ml30%NaOH溶液，边搅拌边小心加热，直至反应液变成棕黄色粘稠状，用玻璃棒蘸取反应液，滴入装有热水的小烧杯中，震荡、观察现象(搅拌后无油状物)，确定皂化反应完全，取下中烧杯放置于石棉网上。向皂化产物中烧杯缓缓加入 25ml饱和NaCl溶液或一定量食盐细粒，并用玻璃棒搅拌，直到冷却有大量物质析出
11、即为肥皂的主要成分高级脂肪酸钠。将析出的高级脂肪酸钠借助于玻璃棒转移到覆盖小烧杯上的纱布中，沥干水分，倒入模具中。向模具中加入 4ml饱和Na 2SiO3溶液或一定量松香（可以提高肥皂的硬度），搅拌后借助玻璃棒定型于模具中，冷凝固化。将作品收集，放置于干燥处约 15 天，剪开模具，同学们收获成果-亲手制作的手工肥皂。通过本次实验同学们制作出了爱心肥皂、胶囊肥皂等形态各异的精美肥皂。亲身感受肥皂的工业生产原理和方法，体会实验室研究与工业生产的关系、书本知识与社会生活的联系，科学知识的实用性及在生活生产中实际意义 7。通过资料的搜集和整理，促使学生主动地学习和发展，提高他们获取信息、处理和运用信息
12、能力，培养学生实践能力与创新精神以及团结、合作、协作精神。四、设计探究型实验，培养学生协作精神和创新能力。 日本著名化学家福井谦一获得诺贝尔奖以后，常有人问是什么使你走上了科学道路。他反复强调了大自然的作用，到大自然中去吧！大自然中有数不清的奥秘、无穷的科学知识，它是孩子们最好的老师 8！在日常生活中，有很多变化可以从化学视角分析得到我们疑问的答案。一次一个学生问：“老师，紫甘蓝菜为什么是紫色的，我把一枚煮熟的鸡蛋放在紫甘蓝菜上面，就变成蓝色的了？”于是我和同学们就开始了一堂“紫甘蓝菜的变色原理探究实验”：1.实验准备：同学们自行查阅有关紫甘蓝菜的文献资料。紫甘蓝变色，是由于紫甘蓝细胞内花青素
13、的作用。花青素为一种水溶性植物色素。从广义上看，属于黄酮类化合物，存在于液泡内的细胞液中。花青素的颜色因酸碱度不同而改变颜色，细胞液呈酸性则偏红，细胞液呈碱性则偏蓝。紫甘蓝指示剂的变色范围如下： 颜色变化pH变化范围 颜色PH 12.5 黄色市场上或超市购买紫甘蓝、醋、洗手液、洗洁精、牛奶、酸奶、各色饮料等用于实验。表 2 紫甘蓝在不同pH值范围的颜色变化5在实验室准备好盐酸、醋酸、氯化钠、碳酸氢钠、氢氧化钠等实验试剂及酒精灯、烧杯、研钵、三脚架等实验器材。2.实验原理：色素分子 氢离子 + 色素离子，紫甘蓝色素分子是红色，水解后变成氢离子和色素离子，色素离子则是蓝色。一般在酸性溶液中呈红，在
14、中性溶液为紫色，在碱性溶液为绿色 9。因在中性环境下反应平衡，所以颜色是红加蓝，即为紫，加入酸或碱以后平衡会打破，分子和离子一种变多一种变少，就是红色压倒蓝色或蓝色压倒红色了。3.实验步骤：将紫甘蓝菜洗净，切丝或是撕成小块儿。放入中烧杯中，煮开，慢炖 5-10 分钟，或是用研钵捣碎。水变成紫色关火，静止、放凉，用倾析法将水滤出，用研钵捣碎的同学同样滤出紫甘蓝汁液。滤出紫甘蓝水或是汁液于小烧杯中，备用。用胶头滴管取上述少量紫甘蓝水或是汁液，分装于不同小烧杯中，分别向其中加入盐酸、醋酸、氯化钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、洗洁精、洗手液、柠檬水、矿泉水、椰汁物质，观察颜色变化。4.实验成果：从左到右依次为
15、红色、粉红色、紫色、绿色、黄色、浅紫色、深紫色、淡蓝色、蓝紫色，现象对比鲜明。师生在民主和谐的氛围中主动探究、合作交流，这样的学习活动使师生之间心灵得到沟通，情感得到交流，从而激发学生积极学习的兴趣，有效培养学生创新能力、探究精神。 以上教学实践深受学生欢迎，优化教材，联系实际，走出课堂，学以致用，拓展视野，现场感受，情景交融，益智创新。对化学实验进行有效设计、改进、创新，是培养学生核心素养十分有效的途径 10。其方式很多，需要我们广大化学教师在具体的教学实践过程中不断探索。相信只要我们牢记“以学生发展为本，提高学生全面发展为宗旨”的新课改理念，结合化学学科自身的特点和优势，深入钻研教材，积极
16、开发实验资源，精心设计实验环节，努力营造创新氛围，大胆进行教学实践，有意识地为学生提供更多主动参与活动的机会，构建开展研究的平台，就能够激发学生的学习积极性、主动性和创造性，培养学生的终身学习能力，落实化学核心素养。参考文献1谢杰妹.优化教程实验提高教学实效J.化学教学，2013(2):49-522刘华，黄昆.一种快速,简便配制Schiff试剂的方法 .化学通报，1993(5):46-46.3江心华.高中化学绿色环保理念实验理念培养刍议J.中学课程辅导：教师通讯，2015（23）. 图 3 紫甘蓝变色结果对比图64林小驹，李跃，沈晓红.高中化学学科核心素养体系的构成和特点J.教育导刊，2015（5）：78-81.5郑挺谊，李华.生活化教学-高中化学新课程的价值回归与应然选择J.通化师范学院学报，2010，31（8）:80-82.6孙国娣.化学教学中注重学生动手能力的培养J.中学化学教学参考，1998(11):13-14.7李德前，石磊.汲取生产生活素材开发化学实验的研究.化学教学，2016(8):43-478吴中英，吴晓林.发现化学之美 感悟科学魅力J.化学教育，2014(2):16-19.9张小平，张旻媛.紫甘蓝色素变色实验的设计.化学教学，2014(6):45-47.10巫先兵.浅谈高中化学实验的改进与创新J.教育科学，2017(2):00168-00168.
