培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)的方式多種多樣，本文就如何通過加強實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)科學(xué)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(xué)科學(xué)素養(yǎng)
實驗是培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、觀察能力、思維能力、表達(dá)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(yīng)的實驗就充分體現(xiàn)了實驗對學(xué)生各種能力的培養(yǎng)：
[教師]請同學(xué)們分組完成實驗3-3——培養(yǎng)動手能力
[學(xué)生]分組實驗鈉與水反應(yīng)
[教師]請一組同學(xué)描述你觀察到的現(xiàn)象——培養(yǎng)觀察能力、合作能力
[學(xué)生1]有氣體生成，溶液變紅，鈉在水面快速游動
[學(xué)生2]鈉與水劇烈反應(yīng)熔成小球，燒杯變熱了
[學(xué)生3]有嘶嘶的響聲
[教師]同學(xué)們觀察得很仔細(xì)。請同學(xué)們思考這些現(xiàn)象說明什么問題?——培養(yǎng)思維能力
[學(xué)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(yīng)后溶液顯堿性，鈉熔成小球及燒杯變熱了說明反應(yīng)放熱
[學(xué)生2]鈉熔成小球還說明鈉熔點低
[學(xué)生3]鈉浮在水面說明鈉密度比水小
[學(xué)生4]說明鈉很活潑
[教師]回答得非常好！再請同學(xué)把上述說法整理一下得出這個實驗的結(jié)論。
——培養(yǎng)表達(dá)能力
[學(xué)生]鈉與冷水劇烈反應(yīng)生成氣體和堿（推理應(yīng)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(xué)生做完分組實驗后，
[教師]同學(xué)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(xué)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(xué)生]白色的氫氧化亞鐵氧化得太快了
[教師]同學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(yīng)體系隔絕空氣？——培養(yǎng)創(chuàng)新能力
[學(xué)生1]在FeSO4溶液上加一層植物油
[學(xué)生2]通保護氣
[教師]非常好。圍繞著減少與氧氣接觸同學(xué)們想出了好幾個新方法，請同學(xué)們課后再整理思路設(shè)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(xué)科學(xué)素養(yǎng)
2-1讓學(xué)生體會科學(xué)探究的基本過程
科學(xué)素養(yǎng)的一個關(guān)鍵表現(xiàn)在于掌握科學(xué)研究的一般思維過程：提出問題——收集資料——提出假設(shè)——驗證假設(shè)——得出結(jié)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(yīng)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(xué)生小組交流]：①氯氣有強氧化性②氯氣與冷水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸③次氯酸有強氧化性——收集資料
[學(xué)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(shè)
[教師]根據(jù)同學(xué)提出的假設(shè)，請用實驗桌上現(xiàn)有的實驗用品設(shè)計簡單的實驗驗證這些假設(shè)。
[學(xué)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(shè)
[學(xué)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(yīng)該是次氯酸——得出結(jié)論
2-2讓學(xué)生體會科學(xué)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(fù)雜性，在科學(xué)實驗中，最常用一種科學(xué)方法是控制其他條件不變，只研究某一因素對反應(yīng)影響。
比如在必修2探究影響化學(xué)反應(yīng)速度的因素中：
[教師]從剛才的思考與交流可知，影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素可能有：溫度、表面積、濃度、催化劑等�，F(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(shè)計實驗探討化學(xué)反應(yīng)速率與外界因素的關(guān)系？
[學(xué)生]討論方案
1. 鋅片分別與濃鹽酸、稀鹽酸反應(yīng)
2. 塊狀石灰石與稀鹽酸分別在常溫和加熱條件下反應(yīng)
3. 稀鹽酸分別與塊狀石灰石、粉末狀石灰石反應(yīng)
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(shè)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(yīng)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(yīng)行不行呢？
[學(xué)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(yīng)速率的影響時，要設(shè)計至少兩個對照實驗。所謂對照實驗，就是設(shè)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(xué)反應(yīng)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(xué)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(jié)論
3.從情感態(tài)度與價值觀的維度來培養(yǎng)化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)
3-1讓學(xué)生體會科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神
實事求是是科學(xué)研究的基本態(tài)度，在實驗教學(xué)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(dǎo)學(xué)生實事求是的科學(xué)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(xué)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(xì)展開討論。
[教師]請同學(xué)描述你觀察到的現(xiàn)象
[學(xué)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(xué)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(yīng)，為什么銅片上會有電子呢？
[學(xué)生]因為Zn反應(yīng)所失的電子沿著導(dǎo)線跑到銅片上了
[教師]那Zn片上為什么還有氣泡呢？
[學(xué)生1]可能是Zn反應(yīng)所失的電子沒有完全沿著導(dǎo)線跑到銅片上
[學(xué)生2]可能是Zn片本身不純
[教師] Zn片本身不純?yōu)槭裁淳蜁鹩袣馀菽兀?/p>
[學(xué)生]因為Zn片本身就構(gòu)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(yīng)所失的電子應(yīng)該沿著導(dǎo)線跑到銅片上了，這時銅片上有氣泡，Zn片上應(yīng)該沒有氣泡了。實際上可能由于Zn片本身不純，或者Zn反應(yīng)所失的電子沒有完全沿著導(dǎo)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(xué)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(shè)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(xué)生感受綠色化學(xué)思想
綠色化學(xué)是指從源頭上防止污染產(chǎn)生或把化學(xué)過程對環(huán)境的負(fù)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(yán)重或危險性高的實驗可觀看實驗錄像等等。比如在復(fù)習(xí)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(yīng)的現(xiàn)象并記錄，寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式。這樣可以讓學(xué)生在有趣的實驗中復(fù)習(xí)氯氣的性質(zhì)，又讓學(xué)生體驗到綠色化學(xué)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(xué)們能設(shè)計出幾種制取硝酸銅的方法？
[學(xué)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(xué)角度出發(fā)（包括原料用量、有無污染等），請同學(xué)們分析哪一種方法最可行？
[學(xué)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（�。永寐实�
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（�。�，原子利用率高，此法最可行。
這樣處理一方面可培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的意識，另一方面可培養(yǎng)學(xué)生從綠色化學(xué)、環(huán)保節(jié)能的角度理解實際生產(chǎn)，是培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)的一種途徑。
化學(xué)教學(xué)要做到面向全體學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)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(xué)素養(yǎng)的意識，在日常教學(xué)中做個有心人，在每個教學(xué)環(huán)節(jié)上多花心思，充分利用各種方法素材特別是化學(xué)實驗，讓學(xué)生掌握一些對今后的學(xué)習(xí)或工作有用的化學(xué)知識與技能、科學(xué)的研究過程和方法、科學(xué)的情感態(tài)度與價值觀，從而提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
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