化學實驗是“面向全體學生，提高21世紀公民的科學素養(yǎng)”，而實驗是培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的最佳途徑之一。因此在實驗教學中要從知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三個維度落實對全體學生化學科學素養(yǎng)的培養(yǎng)。
每一位高中生都要學習化學，但畢業(yè)后從事化學專業(yè)的人只有很少一部分。大部分學生畢業(yè)后對所學化學知識都遺忘得差不多了，那么我們的高中化學能給學生的將來留下什么呢?《高中化學新課程標準》明確指出：高中化學課程最基本的理念是“面向全體學生”，目的是“提高21世紀公民的科學素養(yǎng)”。何謂“公民的科學素養(yǎng)”呢?“科學素養(yǎng)”一詞源自英文literacy。這個詞有兩個不同的含義：一個是指有學識、有教養(yǎng)，是跟學者、專家有關的;另一個是指能夠閱讀、書寫和計算，有文化，是跟普通公民有關的。各國學者們對科學素養(yǎng)的理解并不統(tǒng)一的，按照國際上對公民科學素養(yǎng)調(diào)查建議的內(nèi)容來看，公眾的科學素養(yǎng)至少應該包括三個方面的內(nèi)容：
(1)對科學術語和概念的基本了解;
(2)對科學研究過程和方法的基本了解;
(3)對科學、技術與社會相互關系的基本了解。
而《高中化學新課程標準》也提出科學素養(yǎng)目標的界定：
知識與技能：常見物質(zhì)的組成、性質(zhì)與應用;化學基本概念、原理;化學技術與社會的聯(lián)系;化學實驗技能。
過程與方法：科學探究意識;科學探究的基本過程;科學探究的具體方法;解決化學問題;合作與交流。
情感態(tài)度與價值觀：科學的好奇心與學習興趣;科學的物質(zhì)觀;對化學科學的認識;科學態(tài)度和科學精神;愛國主義情感。
綜上所述，科學素養(yǎng)落實到化學課程一般從知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三個維度來具體描述。既注意化學學科的核心概念及化學知識體系，又注重在化學知識的應用過程中體現(xiàn)科學思想、科學方法和科學價值觀。培養(yǎng)學生化學科學素養(yǎng)的方式多種多樣，本文就如何通過加強實驗教學培養(yǎng)學生的化學科學素養(yǎng)談幾點粗淺的看法。
1、從知識與技能的維度來培養(yǎng)化學科學素養(yǎng)
實驗是培養(yǎng)學生的動手能力、觀察能力、思維能力、表達能力、合作能力、創(chuàng)新能力等的最佳途徑。比如講鈉的性時鈉與水反應的實驗就充分體現(xiàn)了實驗對學生各種能力的培養(yǎng)：
[教師]請同學們分組完成實驗3-3??培養(yǎng)動手能力
[學生]分組實驗鈉與水反應
[教師]請一組同學描述你觀察到的現(xiàn)象??培養(yǎng)觀察能力、合作能力
[學生1]有氣體生成，溶液變紅，鈉在水面快速游動
[學生2]鈉與水劇烈反應熔成小球，燒杯變熱了
[學生3]有嘶嘶的響聲
[教師]同學們觀察得很仔細。請同學們思考這些現(xiàn)象說明什么問題???培養(yǎng)思維能力
[學生1] 有嘶嘶的響聲和鈉快速游動說明有氣體產(chǎn)生，溶液變紅說明反應后溶液顯堿性，鈉熔成小球及燒杯變熱了說明反應放熱
[學生2]鈉熔成小球還說明鈉熔點低
[學生3]鈉浮在水面說明鈉密度比水小
[學生4]說明鈉很活潑
[教師]回答得非常好!再請同學把上述說法整理一下得出這個實驗的結論。
??培養(yǎng)表達能力
[學生]鈉與冷水劇烈反應生成氣體和堿(推理應是氫氣和氫氧化鈉)，并放出大量的熱，說明鈉很活潑
又如在制備氫氧化亞鐵實驗時，學生做完分組實驗后，
[教師]同學們在制備氫氧化亞鐵時觀察到什么現(xiàn)象???培養(yǎng)觀察能力
[學生]依據(jù)課本上方法操作，只觀察到灰綠色沉淀，最后變成紅褐色，未看到白色沉淀。??培養(yǎng)實事求是的精神
[教師]觀察不到白色沉淀的原因可能是什么???培養(yǎng)思維能力
[學生]白色的氫氧化亞鐵氧化得太快了
[教師]同學們有沒有注意到剛才的操作有兩個特殊的地方???培養(yǎng)觀察能力
[學生](1)滴管要伸到液面以下(2)實驗過程不可以振蕩
[教師]這樣做的目的是什么呢???培養(yǎng)思維能力
[學生]隔絕空氣，防止氫氧化亞鐵被氧化。振蕩將使溶液與空氣的接觸面增大，加快氫氧化亞鐵被氧化。
[教師]回答得很好。以上兩個操作的目的都是為了減少氫氧化亞鐵與氧氣的接觸，但為什么還是不能清楚看到氫氧化亞鐵的白色沉淀???培養(yǎng)思維能力
[學生]因為水溶液中溶解了氧氣
[教師]如何減少水溶液中氧含量???培養(yǎng)創(chuàng)新能力
[學生]先把蒸餾水煮沸再配溶液
[教師]還有沒有其他其他方法使反應體系隔絕空氣???培養(yǎng)創(chuàng)新能力
[學生1]在FeSO4溶液上加一層植物油
[學生2]通保護氣
[教師]非常好。圍繞著減少與氧氣接觸同學們想出了好幾個新方法，請同學們課后再整理思路設計出制備較純凈的Fe(OH)2白色沉淀的各種方案，作為下一次課外興趣小組的實驗方案。
2、從過程與方法的維度來培養(yǎng)化學科學素養(yǎng)
2-1讓學生體會科學探究的基本過程
科學素養(yǎng)的一個關鍵表現(xiàn)在于掌握科學研究的一般思維過程：提出問題??收集資料??提出假設??驗證假設??得出結論，這種思維模式在實驗探究中體現(xiàn)得淋漓盡致。比如在講完氯氣可與水反應的性質(zhì)后：
[教師]演示氯氣使?jié)駶櫟募t色布條褪色
[教師] 想一想氯水中是什么物質(zhì)使?jié)駶櫟募t色布條褪色?請根據(jù)你現(xiàn)有的知識提出各種可能性??提出問題
[學生小組交流]：①氯氣有強氧化性②氯氣與冷水反應生成鹽酸和次氯酸③次氯酸有強氧化性??收集資料
[學生匯報] 可能性有：①氯氣使布條褪色，②鹽酸使布條褪色，③HClO使布條褪色，④H2O使布條褪色??提出假設
[教師]根據(jù)同學提出的假設，請用實驗桌上現(xiàn)有的實驗用品設計簡單的實驗驗證這些假設。
[學生]分組討論方案，實驗
實驗①：把紅色干布條放入充滿氯氣的集氣瓶中，布條不褪色;
實驗②：把紅色布條伸入稀鹽酸中，紅色布條不褪色
實驗③：把紅色布條放在水里，布條不褪色。
??驗證假設
[學生匯報]氯氣、鹽酸、水都不能使干燥的紅色布條褪色，因此使紅色布條褪色的應該是次氯酸??得出結論
2-2讓學生體會科學探究的具體方法
自然界的變化或生產(chǎn)過程往往由多個因素控制的，在研究其變化規(guī)律時，為了避免各因素間相互作用帶來的復雜性，在科學實驗中，最常用一種科學方法是控制其他條件不變，只研究某一因素對反應影響。
比如在必修2探究影響化學反應速度的因素中：
[教師]從剛才的思考與交流可知，影響化學反應速率的因素可能有：溫度、表面積、濃度、催化劑等。現(xiàn)在你們實驗桌上有濃鹽酸，稀鹽酸，鋅片，水，塊狀石灰石，粉末狀石灰石，過氧化氫溶液，二氧化錳，氯化鐵溶液，你如何設計實驗探討化學反應速率與外界因素的關系?
[學生]討論方案
1. 鋅片分別與濃鹽酸、稀鹽酸反應
2. 塊狀石灰石與稀鹽酸分別在常溫和加熱條件下反應
3. 稀鹽酸分別與塊狀石灰石、粉末狀石灰石反應
4. 過氧化氫分別在常溫、加熱條件下分解
5. 過氧化氫分解分別在有催化劑、無催化劑條件下分解
[教師]如果設計一個方案是塊狀石灰石、粉末狀石灰石與稀鹽酸分別在常溫和加熱條件下反應或者塊狀石灰石、粉末狀石灰石與濃鹽酸、稀鹽酸分別在常溫和加熱條件下反應行不行呢?
[學生]不行，因為不同的條件太多，不知道是哪個條件起作用了
[教師]非常好!研究某種因素對反應速率的影響時，要設計至少兩個對照實驗。所謂對照實驗，就是設計一組實驗，只改變一個因素(唯一變量)，用于觀察該種因素對化學反應速率的影響。為了避免其它影響因素帶來干擾，我們要控制其它因素都相同。因此比如第一組實驗要注意鋅片的大小一致、濃鹽酸和稀鹽酸要同體積、加入的時間要一樣等。
現(xiàn)在請同學按你們的方案完成實驗，并填好下表。
實驗內(nèi)容 實驗現(xiàn)象 影響條件 結論
3、從情感態(tài)度與價值觀的維度來培養(yǎng)化學科學素養(yǎng)
3-1讓學生體會科學態(tài)度和科學精神
實事求是是科學研究的基本態(tài)度，在實驗教學中常常會遇到實驗現(xiàn)象與理論不一致的情況，這時不能視而不見輕輕帶過，可以因勢利導學生實事求是的科學精神。比如做Zn-Cu稀硫酸的原電池實驗，教材的思路是可以觀察到鋅片發(fā)生溶解,而銅片上有氣泡冒出,同時電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),有電流通過。而事實上學生雖然觀察到電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但鋅片和銅片上都有氣泡冒出，有時甚至鋅片上冒出的氣泡會更多。這時不能對鋅片上有氣泡冒出這現(xiàn)象視而不見，也不適宜在此詳細展開討論。
[教師]請同學描述你觀察到的現(xiàn)象
[學生] 鋅片和銅片上都有氣泡冒出，電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)
[教師] 銅片上有氣泡冒出，電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這兩個現(xiàn)象說明了什么?
[學生] 電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)說明形成了電流，銅片上有氣泡冒出說明了H+在銅片上得電子生成氫氣了。
[教師] 銅片沒有反應，為什么銅片上會有電子呢?
[學生]因為Zn反應所失的電子沿著導線跑到銅片上了
[教師]那Zn片上為什么還有氣泡呢?
[學生1]可能是Zn反應所失的電子沒有完全沿著導線跑到銅片上
[學生2]可能是Zn片本身不純
[教師] Zn片本身不純?yōu)槭裁淳蜁鹩袣馀菽?
[學生]因為Zn片本身就構成了原電池了
[教師]回答得很好。理論上在理想的條件下，Zn反應所失的電子應該沿著導線跑到銅片上了，這時銅片上有氣泡，Zn片上應該沒有氣泡了。實際上可能由于Zn片本身不純，或者Zn反應所失的電子沒有完全沿著導線跑到銅片上，還可能是其他我們還沒想到的原因，讓Zn片上也出現(xiàn)了氣泡。同學們?nèi)绻朐偕钊肓私鈀n片上為什么有氣泡，可以在課后先查資料，再設計實驗對影響原電池實驗的因素進行探究，我們在課外興趣小組中再對這個實驗現(xiàn)象進行探究。
3-2讓學生感受綠色化學思想
綠色化學是指從源頭上防止污染產(chǎn)生或把化學過程對環(huán)境的負面影響降到最低，在實驗中體現(xiàn)綠色化的途徑有：開發(fā)綠色實驗;回收藥品、處理尾氣;盡可能使用微型實驗;對一些污染嚴重或危險性高的實驗可觀看實驗錄像等等。比如在復習氯氣的性質(zhì)時，可采用微型實驗：在一塊下襯白紙的玻璃片的不同位置上分別滴加0.1mol/L的KBr、KI(含淀粉溶液)、NaOH(含酚酞)、FeSO4(含KSCN)溶液各一滴，圍成半徑小于表面皿的圓形，在圓心放兩粒芝麻大小的KClO3晶體。向KClO3晶體滴加一滴濃鹽酸，立即用表面皿蓋好。觀察氯氣的生成及其與各液滴反應的現(xiàn)象并記錄，寫出相應的化學方程式。這樣可以讓學生在有趣的實驗中復習氯氣的性質(zhì)，又讓學生體驗到綠色化學的內(nèi)涵。
又如做完銅與濃硝酸實驗后，進一步討論制備硝酸銅的各種路徑。
[教師] 若以銅、硝酸、硝酸銀、水和空氣為原料，同學們能設計出幾種制取硝酸銅的方法?
[學生討論]
方法1：Cu+4HNO3(濃)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
方法2：3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
方法3：Cu+2AgNO3(====Cu(NO3)2+2Ag
方法4：2Cu+O2====2CuO
CuO+2HNO3===Cu(NO3)2+H2O
[教師]從綠色化學角度出發(fā)(包括原料用量、有無污染等)，請同學們分析哪一種方法最可行?
[學生討論]
方法1：有NO2生成，污染環(huán)境，且制1 mol Cu(NO3)2硝酸需要4 mol HNO3(濃)，原子利用率低
方法2：有NO生成，污染環(huán)境，且制1 mol Cu(NO3)2硝酸需要8/3 molHNO3(稀)，原子利用率低
方法3：用AgNO3成本太大，且Ag+有毒;
方法4：無污染，且制1 mol Cu(NO3)2硝酸只需要2 mol HNO3(稀)，原子利用率高，此法最可行。
這樣處理一方面可培養(yǎng)學生科學探究的意識，另一方面可培養(yǎng)學生從綠色化學、環(huán)保節(jié)能的角度理解實際生產(chǎn)，是培養(yǎng)學生的化學科學素養(yǎng)的一種途徑。
化學教學要做到面向全體學生,培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)并不是一朝一夕能做到的事。這需要我們教師首先建立起培養(yǎng)科學素養(yǎng)的意識，在日常教學中做個有心人，在每個教學環(huán)節(jié)上多花心思，充分利用各種方法素材特別是化學實驗，讓學生掌握一些對今后的學習或工作有用的化學知識與技能、科學的研究過程和方法、科學的情感態(tài)度與價值觀，從而提高學生的科學素養(yǎng)。
來源：教育聯(lián)展網(wǎng)
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