以小组合作学习培养化学学科的关键能力

甘伶艳

【摘要】科学、合理地建立学习小组，并根据教学内容和学情设计学习活动开展小组合作学习，让学生“动”起来，让课堂“活”起来。设计前置学案引导学生自主学习和合作学习，课堂上利用小组讨论、小组交流、小组探究、小组展示等活动形式让学生主动参与学习，在讨论交流和动手实践中获取知识，在问题解决过程中逐步发展化学学科的關键能力。

【关键词】小组合作学习;中和热的测定;化学学科关键能力

教学过程中不仅要引导学生获取知识，也要着力发展学生化学学科的关键能力。化学学科关键能力是学生在面对与学科相关的各类问题时，高质量地认识问题、分析问题、解决问题所具备的能力。关键能力是高水平人才适应时代要求并支撑其终身发展的能力。高考评价体系的化学学科关键能力包括理解与辨析能力、分析与推测能力、归纳与论证能力、探究与创新能力。

一、建立学习小组是合作学习的基础

课程标准（2017年版）提倡学生要善于合作。而合作学习是指学生为了完成共同的任务，有明确的责任分工和互助性学习。小组合作学习先要建立学习小组，每个学习小组应该由6位学生组成比较合适，划分原则是组间同质、组内异质、同质结对、异质帮扶。本班学生为美术特长生，文化科基础很薄弱，由于专业课学习占用了较多时间，所以他们学习文化科的时间紧，学习化学的兴趣也不浓，但学生的动手能力较强，绘画基础较好。因此，教学中要注重激励学生和唤醒学生主动学习。本文将以人教版高中化学选择性必修1第一章第二节第一课时《反应热》为例，以小组为单位设计、制作简易量热计测定中和热，引导学生在设计方案、画装置图、实验操作、记录并分析实验数据、分享等方面进行组内分工，在合作学习中获取知识，解决问题，在问题解决中发展学生的化学学科关键能力。

二、学案导学是小组合作学习的抓手

小组合作学习能充分调动学生的积极性，让学生成为知识和能力的主动获取者。教师根据教学内容和学情设计前置学案，引导学生进行旧知识的回顾和新知识的预习，鼓励学生先独立思考，后小组讨论解决学案中的问题。本节课的前置导学任务设置为：（1）可以用什么仪器来测定温度？（2）通过阅读教材与查阅资料，设计简易量热计，寻找制作简易量热计的材料，并画出设计简图，课前制作好简易量热计。（3）根据你制作的量热计设计实验测定中和热，课堂上完成实验。学生在课前围绕学案内容进行思考、讨论、合作完成学习任务。

三、学习活动是小组合作学习的主阵地

为突出以学生发展为中心，突出以学生为主体的教学理念，本节课设计一系列小组合作学习活动，引导学生主动获取知识，建构知识体系，逐步发展学生解决问题的能力。

1.设计简易量热计，发展学生的理解与辨析能力

理解能力是整个能力发展的基础，在化学学科学习过程中必须系统全面深入地掌握化学的基本概念、基本反应，并能融会贯通，才能在真实情境中分析解决问题、在科学探究中发展化学理论。引导学生通过阅读教材，小组讨论等，理解反应热的概念，辨识体系与环境的含义，认识到在化学反应前后，如果环境的温度没有变化，则反应放出的热量就会使体系的温度升高。可以根据实验测得体系反应前后温度的变化和反应物的质量、比热容等来计算反应热。而实验成功的关键是要确保热量不散失，量热计的设计要尽量做到绝热。学习小组为此展开讨论，并从身边寻找到各种保温材料用于设计简易量热计。以下是学生以小组为单位设计的简易量热计（部分小组的设计图）。

引导学习小组针对简易量热计的简图，从装置的密封性、仪器的作用、材料的保温效果，实验的可操作性等方面展开讨论，选出最适合测定中和热的装置图。从装置的完整性和密封性来考虑，用橡胶塞、厚纸皮、厚泡沫或超轻粘土制作盖子密封盖性会比较好。从反应容器来考虑材料的保温效果来考虑，塑料保温杯和陶瓷保温杯具有较强的耐腐蚀性，能用于强酸和强碱的反应。从材料的保温效果来考虑，泡沫碎、木屑、纸巾和厚毛巾的保温效果更好些。学生在交流讨论中完善自己的设计，为后面的制作做好准备。

2.制作简易量热计，发展学生的探究与创新能力

新课程标准提出：“化学探究与创新能力要求学生根据实验目的和要求，设计简单实验方案，并将创意和方案转化为有形物品，创新性地解决问题。”制作教具对学生来说就是一种创造性劳动，有助于提高学生的创新能力与实践能力。学生在清楚各种材料的功能与装置的结构后，以小组为单位动手制作简易量热计。在制作过程中学生发现直接用小刀切割泡沫塑料，切口会很不工整，学生后来想到了很好的办法，例如用锯刀、加热后的小刀（或细铁丝）来切割，切得很快，而且切口很工整。要固定泡沫碎屑制作保温外筒并不容易，有学生想到了用白乳胶固定效果也不错，而用纸巾或厚毛巾的制作保温外筒更容易成型，也有学生想到用保温杯套做成保温层。保温杯内胆的大小与要与反应物的体积相匹配，太大或太小都会影响保温效果。温度计和环形玻璃搅拌棒的安装厚泡沫塑料盖子上时也要很细心，反复穿插会导致孔径变大，影响盖子的保温效果。小组分工合作，依靠着集体的智慧克服一个个的困难，最终完成了制作任务。以下是学生以小组为单位设计的简易量热计（部分）。

学生在探究过程中把设计做成了实物，体验到了创造的喜悦，增强学习化学的自信与热情，调动了学生动手动脑的积极性和主动性，一定程度上激活了学生的创造力和创新能力，加强了学生的沟通与协作能力。

3.测定中和热，发展学生的分析与推测能力

实验设计能力的培养不可能一蹴而就，加上学生的实验基础薄弱，难以完成整个实验设计，所以本节课采用半开放形式，从反应原理、仪器和试剂、实验步骤和实验数据记录等方面引导学生进行实验设计与操作，准确记录实验数据。

学生通过阅读教材和小组讨论，完善实验设计，并进行实验。其中一个学习小组的实验设计和实施过程引起了学生们的注意，该小组的创新之处在于用注射器量取盐酸并注入反应容器内，很好地减少了热量的散失。

《中和反应热的测定》实验设计

一、反应原理：OH-（aq）+ H+（aq）=H2O（l）   ΔH=-57.3 kJ/mol

二、仪器和试剂：0.5mol/L盐酸、0.55mol/LNaOH溶液

三、實验步骤

1.用量筒量取50mL0.5mol/L盐酸，插入温度计，测量并记录盐酸的温度后倒入简易量热计的内筒里。

2.用另一个量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液，插入温度计，测量并记录NaOH溶液的温度;再用注射器把NaOH溶液注入简易量热计的内筒里，用环形玻璃棒进行搅拌。

3.密切关注温度变化，记录最高温度，即为反应后体系的温度。

4.重复上述步骤2次。

四、实验数据记录

实验次数 反应物的温度 反应前体系的温度 反应后体系的温度 温度差

依据上述实验数据进行计算，该实验测得的中和反应放出的热量为：

（50+50）×4.18J/（g.℃）×3.1℃=1295.8J    由于该实验生成的水为0.25mol，所以生成1mol水时放出的热量为 ：1295.8J ÷0.25mol=51.84KJ/mol

五、为提高测定的准确度采取的措施

1.隔热层、杯盖等的使用;

2.要使用同一支温度计;

3.使用不同的量筒量取酸、碱溶液;

4.量热计的内筒用黑色保温套套紧，用注射器量取盐酸并注入反应容器内，减少了热量的散失;

5.正确读取数据，取平均值;

6.操作时动作要快;

7.为使盐酸反应充分，NaOH溶液要稍过量。

这组学生的实验操作规范，实验得出的数据比较合理，计算的中和热也实际值较接近。学生在实验过程中，细心关注并分析了每个可能出现热量散失的细节而采取了有效的措施减少了反应体系内热量的散失，提高了中和热测定的精确性。再运用分析、归纳、推测等方法对实验数据进行了处理，算出了中和热。在实验过程中不仅锻炼了学生的实验设计能力、实验操作能力，还发展了学生的分析与推测能力。

4.探索中和反应放出热量的本质，发展学生归纳与论证能力

化学归纳与论证能力是从具体的实验现象或者数据等证据，对物质的组成、结构及反应变化规律进行分析推理，揭示实验现象、反应数据的内在联系与本质。在前面的实验中，学生从实验数据中定量得出了中和反应放出的热量，知道了化学反应会伴随着能量的变化，但化学反应中能量变化的原因却不得而知。这时可以从化学反应的微观角度设计问题引导学生思考与讨论。问题设置如：中和反应中放出的热量是从哪里来的？请你从化学键的角度来分析HCl和 NaOH反应生成H2O的能量变化？

学生从化学键的断裂与形成的微观角度分析、归纳化学反应中能量变化的本质，构建分析化学反应中能量变化的认知模型，运用模型解释、论证复杂问题，在问题解决过程中逐步发展学生的归纳与论证能力。

小组合作学习、合作探究，有效调动每一个学生参与课堂活动的积极性与主动性，有效激发了学生的学习兴趣，增强了学生学习化学的热情，使小组合作学习的优势发挥到最大。学生从测定中和热的实验原理、方法、简易量热器的设计、制作，到动手实验观察化学反应伴随着能量变化的表象，再从微观角度探索其本质的过程中，构建分析化学反应中物质变化与能量变化的认知模型，运用模型和化学科学思维、方法解决问题，在获取必备知识和解决问题的过程中逐步提高解决问题的关键能力。

参考文献：

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