【培养化学学科核心素养的探究式实验教学案例分析7800字（论文）】

培养化学学科核心素养的探究式实验教学案例分析目录TOC\o"1-3"\h\u21871培养化学学科核心素养的探究式实验教学案例分析 1293001.1铁盐与亚铁盐的探究 1184221.1.1探究式实验背景分析 124771.1.2制定教学目标 1261161.1.3教学实施过程 2296921.2评价与反思 827601.2.1评价 8182341.2.2反思 816861.3教学实践成效分析 9176221.4教学后反馈问卷调查分析 11178661.4.1学生对新教学设计的态度 12158131.4.2教学设计实施的效果 1470371.4.3感受与建议 161.1铁盐与亚铁盐的探究1.1.1探究式实验背景分析“铁盐与亚铁盐”选自人教版《化学1》第三章第二节“几种重要的金属化合物”。在这一部分的教学内容中，会涉及到Fe2+，Fe3+的检验及相互转化等需要进行实验来验证的内容。该部分教学内容主要借助于氧化还原反应来探索Fe2+，Fe3+的性质。从学科价值角度来考虑，学生在学习过程中，通过探究Fe2+和Fe3+的相互转化，构建同一元素不同价态物质间相互转化的思维模型，从而提高学生的创新意识和探索意识。从社会价值角度来考虑，铁及其化合物、合金等都是生活中非常常见的，例如，能够作为人体铁元素的补铁剂，利用铁与氧气反应放热制成的暖宝宝等，都是和铁元素息息相关的。基于此，在讲解该部分内容的过程中，可以通过创设一些生活中的真实情境，让学生更直观的感受铁及其化合物在生活生产中的重要应用，感受宏观物质与微观粒子之间的联系，从而培养他们从化学角度去考虑问题、分析问题以及解决问题的能力。这样的做法对培养学生“科学态度与社会责任”[[33]杨福生.优化中学化学实验教学环境实做举措[J].化学教育，2014，35（19）：62-6[33]杨福生.优化中学化学实验教学环境实做举措[J].化学教育，2014，35（19）：62-61.1.1.2制定教学目标“学科核心素养”新课程改革过程中提出的新的理念，[[34]朱征.英国中学化学实验教学的体会与启发[J].化学教育，2014，35（15）：76-80.]回答了“培养什么人，怎样培养人”的问题。与以往的“三维目标”[[35][34]朱征.英国中学化学实验教学的体会与启发[J].化学教育，2014，35（15）：76-80.[35]吴小华.深化探究加成反应，激发学生创新精神[J].化学教学，2014，（03）：62-64.让学生通过对生活中含铁物质的观察和感受，掌握含铁物品的性质以及特点等，从而让学生掌握铁元素的性质，此外，让学生对含铁物质进行分析，培养他们的证据推理能力。通过探究的方式，让学生掌握在不同情况下Fe2+，Fe3+的检验方法，并鼓励学生在实验过程中大胆探究，提高他们的科学探究能力。此外，实验过程还要注重培养学生的“宏观辨识与微观探析”[[36]黄红梅，严海林，李树伟，黄萍，冉鸣.中学化学仿真实验的开发与实施策略[J].化学教学，2013，（12）：20-23.][36]黄红梅，严海林，李树伟，黄萍，冉鸣.中学化学仿真实验的开发与实施策略[J].化学教学，2013，（12）：20-23.（3）建构Fe2+，Fe3+的相互转化模型，进一步培养学生的“证据推理与模型认知”能力。（4）建立元素价态－物质类别二维图（以下简称“二维图”），让学生更加深入的掌握氧化还原理论，让学生逐步构建起铁及其化合物的知识体系。图5-1教学流程1.1.3教学实施过程问题1：暖宝宝在使用过程中会出现什么样的变化【情境引入】最近天气突然变冷了，老师看好多同学都受不了寒冷，带着暖宝宝来上课了，谁带了新的暖宝宝来？【学生】老师，我有。【教师】请你仔细看下它的包装，告诉其他人它的主要成分是什么。【学生】铁粉、活性炭以及盐类。【教师】刚刚这个同学说到的盐类，实际上是氯化钠。现在我们把它撕开，看看里面是什么颜色？【学生】里面是黑色的。【教师】好，现在我这有个旧的暖宝宝，我们也把它撕开了看一看，用过之后是什么颜色？【学生】变成了红棕色。【教师】通过观察使用前后的暖宝宝，可以看出他们出现了明显的变化是吧？为什么会出现这种颜色变化？【学生讨论】铁粉被空气中的氧气和水缓慢氧化……【教师】暖宝宝之所以会发热，它的原理其实是，铁粉通过原电池反应缓慢氧化生成氧化铁放出热量。原电池是后面我们将要学习到的内容，这里简单了解一下就行。问题2：暖宝宝在使用之后，其中的铁元素的价态是什么？我们如何来进行验证？【教师】暖宝宝在使用之后，铁元素有哪些价态呢？要怎么来进行验证？【学生】有三种价态，分别是Fe，Fe2+，Fe3+。【学生】①对于Fe的验证：可以直接用物理的方法，用吸铁石来验证是否有铁粉。②对于Fe2+，Fe3+的验证：首先，要先通过吸铁石等方式将暖宝宝里面的铁粉去除，然后将剩下的溶于水，使得氯化钠溶于水中后，取出滤渣，加入稀硫酸，再进行过滤，将活性炭去除，剩下的滤液用于进行化学实验，从而检验是否存在Fe2+，Fe3+（见图5-2）。图5-2使用后暖宝宝的处理流程【教师】怎么样对Fe2+和Fe3+进行检验呢？【学生】①观察颜色。②加入NaOH溶液。【教师】由于滤液很可能属于Fe2+和Fe3+的混合液，或者是其中的Fe2+浓度过小，因此，很难通过直接观察颜色的方法来进行检验，另外，有同学提出的加入NaOH溶液也可能观察不到相关的现象。基于此，我们需要借助于更加灵敏的检验剂来对Fe2+和Fe3+进行检验。具体实验中，可以在滤液中加入KSCN溶液检验，从而验证是否存在Fe3+。在滤液中加入K[Fe(CN)]溶液，来进一步验证是否存在Fe2+。【演示实验】首先用滴管吸取少量的Fe(SO)溶液放在试管中，然后滴入1～2滴KSCN溶液，此时可以观察到试管中的溶液变成了红色；同样的取FeSO溶液放在另一个试管中，滴入1～2滴Ｋ[Fe(CN)]溶液，可以观察到试管中出现了蓝色的沉淀。【归纳总结】Fe2+和Fe3+的检验方法。【学生实验验证】①用磁铁验证是否还存在铁粉。②用KSCN溶液检验是否存在Fe3+。用K[Fe(CN)]溶液检验是否存在Fe2+。【实验结论】只有少部分同学使用的暖宝宝存在Fe2+，所有的暖宝宝使用后在实验中都检验到了Fe以及Fe3+。【教师】为什么会产生Fe2+呢？【学生】①可能实验过程中，没有将铁粉除尽，铁和稀硫酸发生化学反应后出现了Fe2+。②取样时，暖宝宝没有完全氧化，还有其他的副产物。问题3：如何对暖宝宝中的铁元素进行回收【教师】同学们，你们思考一下，我们要如何对暖宝宝中的铁元素进行回收？【学生】可以将铁粉溶于酸中，再回收其中的FeSO或Fe(SO)。【教师】在对某物质进行回收过程中，需要对其在生活中的价值加以考虑。【PPT显示资料】硫酸铁：可以用于银的分析，以及对糖进行测定。不仅如此，硫酸铁还能用于制作染料、墨水，可以用于净水和消毒等。硫酸亚铁能够用于色谱分析试剂，在铁氧体的制作方面也有作用，不仅如此，其同样也可以用于净化水质，可以用于制作聚合催化剂等。【学生】因此，回收FeSO和Fe(SO)都有价值【教师】在回收FeSO或Fe(SO)的过程中，实际上存在Fe2+，Fe3+的相互转化。从前面的实验我们已经知道，Fe能被稀硫酸氧化为Fe2+，被氧气氧化为Fe3+。那如果我们想要将Fe2+转化为Fe3+，需要借助什么物质来实现呢？【学生】需要强氧化剂，如氯水、高锰酸钾等。【教师】那反过来，如果要将Fe3+转化为Fe2+呢？【学生】则需要强还原剂。【教师】需要注意的是，还原剂的量必须要进行合理控制，如果过量则会把Fe3+直接还原为Fe。（1）回收Fe(SO)———将Fe2+转化为Fe3+【实验探究1】设计实验方案，实现Fe2+向Fe3+的转化。试剂：FeSO溶液、KSCN溶液、HO(H)、氯水、KMnO(H)。【学生】方案1：将少量FeSO溶液加入试管中，然后再滴入1滴KSCN溶液，此时可以看到溶液没有明显变化，在此基础上，再加入几滴HO溶液，可以观察到试管中的溶液变为红色，如此证明了HO可以让Fe2+转化为Fe3+。方案2：将少量FeSO溶液加入试管中，再加入几滴HO溶液，在此基础上再加入1滴KSCN溶液，此时可以观察到试管中的溶液变为红色，说明用HO溶液能够实现Fe2+转化为Fe3+。【教师】在上述两个实验方案中，哪一个更好一些？为什么？【学生】方案1更好一些，因为Fe2+很可能会被氧气氧化为Fe3+，所以先加入几滴KSCN溶液，可以排除原溶液中Fe3+的干扰。【实验验证】各个小组进行实验，从而验证结果。【得出结论】过氧化氢、高锰酸钾等能够将Fe2+转化为Fe3+。【教师】如果从实际生产方面来进行考虑，要实现对硫酸铁的回收，要从哪些方面来考虑氧化剂的选择？【学生讨论】经济、效率以及环保角度。【学生】从上述三个角度出发，对相关的资料进行分析，从常见的强氧化剂中加以筛选，得出最优氧化剂（见表5-1）。表5-1对氧化剂进行多角度分析[[][]侯前进.简评“中学化学实验教学专题研讨会”——兼评当下中学化学实验教学弱化现象[J].化学教学，2013，（10）：81.通过对上表的分析可以看出，过氧化氢不仅环保，而且价格更为实惠，所以在三者当中，选择其作为最佳氧化剂。（2）回收FeSO———实现Fe3+转化为Fe2+【实验探究2】设计Fe3+转化为Fe2+的实验方案试剂：Fe(SO)溶液、KSCN溶液、铁粉、铜粉、淀粉－KI试纸。【学生】将少量Fe(SO)溶液加入到试管中，在加入1滴KSCN溶液，此时可以观察到试管中的溶液变为红色。在此基础上，再进一步加入铁粉，试管中颜色变浅或消失，如此可以看出，铁粉可以将Fe3+转化为Fe2+。【实验验证】通过学生小组展开实验来进行验证。【得出结论】铁粉、铜粉等还原剂可以将Fe3+转化为Fe2+。【学生】同样从上述三个角度来选择最优还原剂（见表5-2）。表5-2对还原剂进行多角度分析从上表可以看出，在这三类还原剂中，铁粉不仅环保，而且价格更为实惠，因此，选择铁粉作为最佳还原剂。【板书】如图5-3所示。图5-3板书【教师】在同学们的共同努力下，我们已经掌握了如何对暖宝宝中的铁元素进行回收，即利用转化思想来实现铁元素的回收。实际上，在工业生产中，同样会运用转化思想来将废铁屑转化为硫酸亚铁，从而回收其中的铁元素。【学生活动】结合铁及其化合物等的相关知识，以氧化还原理论等作为基础，从元素价态和物质类别2个角度构建二维图（见图5-4）。图5-4二维图【归纳总结】在学习元素化合物相关知识的过程中，为提高学习的效率，需要充分借助于二维图来进行，从元素价态以及物质类别角度来进行学习，掌握物质间的相互转化等知识。学习过程中，要注意两个方面：第一个方面是要结合元素价态来对其性质进行预测；第二个方面是要以氧化还原理论作为基础来实现转化。在教学活动中，要注重对学生的表现进行评价，设定相应的评价目标。在评价过程中，老师可以直接进行点评，也可以要求学生之间进行互评，还可以让学自己进行自评。通过评价来获取素养目标达成情况的反馈信息，通过对这些信息的分析得出学生对知识的掌握情况，进而有针对性的改进教师的教学方法，针对性的指导学生的学习。基于此，本课题设定了如下表5-3所示的教学评价目标、方式及评价水平。表5-3教学评价目标、评价方式及评价水平1.2评价与反思1.2.1评价先由学生展示学习成果，然后其他学生对其进行评价；其次，教师对各个小组的学习成果进行逐个点评；最后学生自我反思学习的情况。教学评价与反思主要总结如下：情境的选择与创设对于提高学生化学学科核心素养有着非常重要的作用，应当作为教学工作的重点内容。教师在教学情境的创设过程中，要重视其“价值”。[[38]宋心琦.再谈中学化学实验教学改革（下）——在《化学教学》“中学化学实验教学高级研修班”上的讲话[J].化学教学，2013，（04）：3-5+18.][38]宋心琦.再谈中学化学实验教学改革（下）——在《化学教学》“中学化学实验教学高级研修班”上的讲话[J].化学教学，2013，（04）：3-5+18.从上面的教学过程可以看出，本次探究式实验教学让学生之间相互合作意识得到了加强，也提高了他们学习的积极性，但还是有一些问题需要进行总结和反思。1.2.2反思通过对本次课程设计的反思，基于核心素养下，主要从以下三个层面实施了化学实验教学策略的应用。（1）围绕教学与评价目标，设计连贯的教学情境在课程设计中充分将亚铁盐与铁盐的相关教学知识融入到问题设计中，将复杂的化学问题转化为Fe2+和Fe3+的检验化学问题中，通过情景设定，帮助课程设计层层递进，赋予课程严谨的逻辑性，促进学生化学学科核心素养的发展。（2）凸显二维图的建构，强化学生思维能力在课程设计中，适当的引导学生科学分类含铁物质，同时对铁元素常见的化合价进行复习，构建无机物质思维主线，将补铁剂与药物的作用机理进行解决，帮助学生构建二维图。（3）借助情境贯穿整个化学学科核心素养教学通过课程设计，以“暖宝宝”作为案例情境，分别创设了三个情境问题，通过学生思维引导，培养学生掌握教学知识内容的能力，同时解决问题，进而在此基础上培养学生“宏观辨识与微观探析”“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”等化学学科核心素养。1.3教学实践成效分析为了进一步验证化学核心素养导向下的教学成效，笔者本次选择A高中学校2个班级的学生进行对照试验，2个班级的学生成绩相当，大多数学生的学习能力与成绩也相当，因而对其进行实验，一个班级（一班）为对照组，另一个班级（二班）为实验组，实验组采用上文的化学学科核心素养教学策略进行教学，对照组按照以往的上课模式进行教学，并在教学后，对连个班级进行教学后反馈测试，2个班级共计110人，发放问卷，回收有效问卷110分，并对回收的成绩进行统计，对错题进行分析然后对学生进行访谈。本次试卷测试题目共计9道题目，具体如附录2所示。通过教学后试卷测试，对试卷进行批改，并对成绩进行数据处理，结果图表1.4和1.5所示。表1.4教学反馈卷成绩统计量班级人数平均值标准偏差标准误差平均值成绩对照班实验班545611.480113.87543.438404.162620.477520.56588表1.5教学反馈卷中两个班成绩的独立样本T检验结果方差方程的Levene均值方程的t检验FSigTDfSig（双侧）均值差值标准误差值差分的95%置信区间下限上限假设方差相等2.5590.232-3.677103.1120.000-2.6050.838-4.02-1.62假设方差不相等-3.689101.6320.001-2.6050.836-4.01-1.27根据上表1.4结果介意得知，在平均成绩中，对照组得分为11.4801分，实验班为13.8754分，后者比前者高2.3953分，两个班级平均值标准差差值不大，说明考题的难易程度对成绩的影响一致。根据表1.5可知，假设方差想等时，sig.为0.000，假设方差不相等时，sig.为0.001，得分均远大于0.05，均支持验证，即可以判定，对照班与实验班成绩存在显著差异，且实验班教学效果要优于对照班。为了进一步分析学生总体教学成效，现对考题答错情况进行分析，结果如表1.6所示。表1.6教学反馈测试卷具体情况题目涉及的知识与所承载的素养正确率和出错情况说明实验班对照班第一题：主要从“宏观辨识与微观探析”素养角度来对铁盐和亚铁盐化学反应进行考察第一题正确率：73%第一题正确率：55%选A和D两个错误选项的人较多，选择A的同学，大多只分析了铁盐和亚铁盐的化学表面现象，选择D的同学虽然认清了铁盐和亚铁盐微观内容，但并没有从宏观与微观两个层面进行问题分析，因而从这一问题可以发现，学生在“宏观辨识与微观探析”上海有待进一步提高第二题、第三题、第八题：主要给出铁盐和亚铁盐的反映概念模型，让学生根据模型去了解铁盐和亚铁盐如何进行化学反映，是进行的何种化学反映，主要考察化学核心素养的两个方面，即“宏观辨识与微观探析”素养，简单来讲，就是通过微观层面发现铁盐和亚铁盐如何进行组成和变化的，“证据推理与模型认知”素养主要是通过模型来了解化学反映变化模式第二题正确率：100%第二题正确率：94%本体难度较低，错误率基本为0，但对照班错了三个同学，都是选C，从这一情况可以得知个别同学不能完全理解概念模型第三题正确率：100%第三题正确率：98%本体实验班错误率为0，对照版中只错了一个同学，数据上来看，基本没有区别，因此该题目不能充分反映出明显问题第八题正确率：80%第八题正确率：65%本题难度较低，考察的知识点较少，化学方程式简单明了，但是正确率较低，实验班有80%的准确率，但对照班的正确率只有65%，跟多学生方程式错写为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，这不仅是错信，同时也把铁原子反应后的变化存在认知不足问题第四题：该提主要是对铁盐和亚铁盐的事实性知识，尤其是化学性质进行考察，主要是对“宏观辨识与微观探析”素养进行分析第四题正确率：69%第四题正确率：55%两个班在第四题上错误率都非常高，错误选项主要是A和C，主要是混淆了铁盐和亚铁盐的氧化反应与取代反应，没有充分掌握两个标准，从这一题可以发现，两个班的学生在知识盲点上还有很大程度的提高。第五题和第七题：这两个题目主要是对“宏观辨识与微观探析”素养进行考察，主要是了解铁盐和亚铁盐的结构和性质第五题正确率：79%第五题正确率：62%第五题实验班人的正确率比较高，对照班的准确率很低，通过错题来判断，大部分对照班学生没有掌握典型的知识点第七题正确率：56%第七题正确率：43%这道题的正确率不高，错误选项集中在C选项，认为NaOH和KSCN、HO（H）、氯水、KMnO（H）等褪色的原理是一样的。从宏微结合的角度分析来看，一旦信息较多，学生就会混淆信息，主要是知识点掌握的不牢固。第六题：主要是对“宏观辨识与微观探析”素养和“证据推理与模型认知”素养两个方面进行考察，也就是通过宏观的化学符号分析，结合模型来进行实验推导第六题正确率：75%第六题正确率：71%本题两个班级准确率都比较高，虽然学生都是首次触铁盐和亚铁盐的知识，，但由于是多项选择，因此题目为中等难度，但从准确率来看，相对较高。说明学生学习效果良好第九题：主要是对“证据推理与模型认知”素养进行考察，也就是通过化学事实，根据给定的理论模型，来进行推导第九题平均得分：4.6第九题平均得分：2.9本题总分十分，对照班均值仅2.9分，实验班均值为4.6分，根据调研来看，对照班许多学生说题目不会，很难联想，而实验班多数学生表示能够联想，但联想度不高根据上表结果可以看出，在教学反馈测试卷成绩结果统计上，实验班的教学效果明显好于对照班，相较于传统的教学模式，化学核心素养下的化学课程教学效果更好，有利于学生知识和能力的培养。1.4教学后反馈问卷调查分析在教学实践结束后，为了进一步了解学生对教学的看法，本次在一班发放教学问卷56份，回收有效问卷56份，主要是根据学生对教学情况进行访谈，结果主要如下。1.4.1学生对新教学设计的态度在化学核心素养导向下的探究实验课，学生更容易接受这种教学方式，接受度、参与度都有着不同程度的提高，结果如图1.5所示。图1.5新教学设计以及上课模式的接受度图1.6新的教学设计增多了学生合作交流和自主探究图1.7新的授课模式使学生的学习兴趣增强图1.8学生渴望学习更多化学知识，并运用在生活中从句图1.6、1.7及1.8所示分析可以发现，绝大多数学生喜欢以化学学科核心素养为导向的教学模式，学生