如何在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透跨學(xué)科理念VIP

摘要：筆者對教材中關(guān)于探究“蘇打兄弟”（即碳酸鈉與碳酸氫鈉）熱穩(wěn)定性原有實(shí)驗(yàn)裝置的分析，認(rèn)為Na2CO3與NaHCO3的熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)對比性弱。因此結(jié)合實(shí)際教學(xué)的應(yīng)用，立足化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)與實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的教學(xué)目標(biāo)，基于文獻(xiàn)研究，針對實(shí)際實(shí)驗(yàn)中存在的問題，對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，并適當(dāng)將跨學(xué)科理念滲透到實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中，通過改進(jìn)后，通過使用雙頭酒精燈對“蘇打兄弟”熱穩(wěn)定性的對比實(shí)驗(yàn)更能體現(xiàn)對比性、探究性、簡約性、創(chuàng)新性和實(shí)用性的特點(diǎn)，有助于更好地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。關(guān)鍵詞：熱穩(wěn)定性"跨學(xué)科理念"雙頭酒精燈"實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與設(shè)計(jì)"實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新一、引言在2019年，教育部發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見》，其核心在于推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的完善與創(chuàng)新?；瘜W(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中明確指出，教育應(yīng)致力于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新意識(shí)。實(shí)驗(yàn)作為化學(xué)教學(xué)的基石，扮演著至關(guān)重要的角色，它不僅是提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)思維和創(chuàng)新思維的橋梁，更是培育學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新能力的核心途徑。[1]其中，“蘇打兄弟”——碳酸鈉與碳酸氫鈉的熱穩(wěn)定性對比實(shí)驗(yàn)，因其能夠生動(dòng)展示兩種化合物在加熱條件下的不同行為，而成為眾多教材中不可或缺的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)之一。然而，隨著教育理念的持續(xù)演進(jìn)和教學(xué)方法的不斷創(chuàng)新，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置及教學(xué)模式所存在的局限性變得越來越明顯。在實(shí)際教學(xué)過程中，我們發(fā)現(xiàn)，盡管“蘇打兄弟”熱穩(wěn)定性對比實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛑庇^反映兩者的熱穩(wěn)定性差異，但原實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)往往存在對比性不夠鮮明、實(shí)驗(yàn)過程缺乏足夠的探究性、裝置復(fù)雜且操作繁瑣等不足，這在一定程度上影響了教學(xué)效果，也制約了學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂茖W(xué)素養(yǎng)的全面提升。[2]此外，本實(shí)驗(yàn)還嘗試將跨學(xué)科理念融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中，通過引入物理學(xué)中的熱傳導(dǎo)原理、工程學(xué)中的裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)等思想，進(jìn)一步拓寬學(xué)生的科學(xué)視野，促進(jìn)其綜合素質(zhì)的全面發(fā)展。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置采用雙頭酒精燈作為熱源，不僅實(shí)現(xiàn)了對兩種物質(zhì)的同時(shí)加熱，還通過巧妙的設(shè)計(jì)增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的對比效果，使得實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加鮮明，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。二、問題的提出Na2CO3和NaHCO3熱穩(wěn)定性的對比實(shí)驗(yàn)是高中化學(xué)（人教版）必修1第二章第一節(jié)的內(nèi)容，教材實(shí)驗(yàn)方案是：如下圖所示，分別加熱Na2CO3和NaHCO3，觀察現(xiàn)象，比較Na2CO3和NaHCO3的熱穩(wěn)定性。三、“蘇打兄弟”熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)已有的改進(jìn)裝置為更好地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新，查閱了文獻(xiàn)資料及相關(guān)教輔資料，為增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的對比性和簡約性，主要以套管實(shí)驗(yàn)最為常見。實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示，在具支試管中套一個(gè)小試管，分別裝入等量的Na2CO3和NaHCO3固體，用酒精燈加熱，將可能生成的氣體通入澄清石灰水中。實(shí)驗(yàn)之前必須引導(dǎo)學(xué)生分析兩種固體藥品如何放置。學(xué)生根據(jù)已學(xué)知識(shí)把受熱不易分解的Na2CO3固體放在溫度較高的外管，把易分解的NaHCO3固體放在溫度較低的內(nèi)管。四、跨學(xué)科理念滲透化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)（一）相關(guān)學(xué)科核心素養(yǎng)的共性（二）相關(guān)學(xué)科理念對該實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的啟示五、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新與演進(jìn)鑒于以上實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理念、操作或現(xiàn)象上仍存在不足之處，為使該實(shí)驗(yàn)具有較好的對比性、探究性、簡約性和創(chuàng)新性，筆者引導(dǎo)學(xué)生對此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行新的改進(jìn)，并將跨學(xué)科理念融合在實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中。（一）實(shí)驗(yàn)儀器與藥品[儀器試管、雙頭酒精燈、導(dǎo)管、燒杯、鐵架臺(tái)藥品Na2CO3、NaHCO3、澄清的石灰水]（二）實(shí)驗(yàn)裝置圖（三）實(shí)驗(yàn)操作（四）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論六、實(shí)驗(yàn)反思與評價(jià)（一）實(shí)驗(yàn)操作簡單，所用儀器少，組裝方便，現(xiàn)象明顯，便于學(xué)生觀察。（二）雙頭酒精燈可同時(shí)加熱Na2CO3和NaHCO3固體，受熱均勻，加熱時(shí)間相同、溫度相同，實(shí)驗(yàn)對比性強(qiáng)，使學(xué)生了解科學(xué)探究的方法。（三）該實(shí)驗(yàn)裝置簡單，用做學(xué)生實(shí)驗(yàn)或者教師演示實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)象明顯，具有推廣性。（四）滲透了科學(xué)探究與實(shí)踐、科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。七、展望高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為化學(xué)教育的重要組成部分，其創(chuàng)新不僅是教學(xué)方法與技術(shù)手段的革新，更是教育理念的深刻轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)往往側(cè)重于驗(yàn)證理論知識(shí)，學(xué)生按照既定的步驟操作，雖能鞏固課堂所學(xué)，但在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、探究精神及科學(xué)素養(yǎng)方面存在局限性。[3]因此，高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新迫切需要打破這種常規(guī)思維模式，深入挖掘?qū)嶒?yàn)教學(xué)的育人功能，積極探索化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的雙重創(chuàng)新之路。首先，化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的創(chuàng)新意味著要超越教材上的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)更多開放性、探究性和情境性的問題導(dǎo)向?qū)嶒?yàn)。這類實(shí)驗(yàn)鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，預(yù)測實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，甚至面對實(shí)驗(yàn)失敗時(shí)能夠自我反思，尋找原因并調(diào)整方案。通過這樣的過程可以鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維和批判性思維能力。[4]其次，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，創(chuàng)新教學(xué)方式同樣至關(guān)重要。教師應(yīng)摒棄傳統(tǒng)的講授式教學(xué)法，轉(zhuǎn)而采用引導(dǎo)式和合作式學(xué)習(xí)模式，諸如小組合作、翻轉(zhuǎn)課堂和項(xiàng)目式學(xué)習(xí)等，鼓勵(lì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)前深入預(yù)習(xí)并展開熱烈討論，實(shí)驗(yàn)中相互協(xié)助，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后則進(jìn)行成果展示和深入反思總結(jié)。這樣的教學(xué)模式能夠極大激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)動(dòng)力，促進(jìn)知識(shí)與技能的高效融合，同時(shí)也有助于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和有效的溝通表達(dá)能力。綜上所述，高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，它要求教育者在教學(xué)理念、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)方法以及技術(shù)應(yīng)