基于“科学探究与创新意识”的教学设计——以“影响化学反应速率的因素”为例

曹卓琪

（聊城大学化学化工学院 山东 聊城 252000）

1.研究背景

为了提高学生的全面发展，在《普通高中化学课程标准中（2017版）》中确定了化学学科的核心素养，化学学科的核心素养是学生必备的科学素养，“科学探究与创新意识”是其中之一。科学探究在化学课堂上的体现在于运用实验，学生在实验中进行自主探究，集中注意力进行思考，运用自己可利用的资料进行信息收集，得到最终的探究结果，教师在此过程中进行指导，充分发挥学生的探究能力。创新意识是指对原有的环境进行改进、更新、完善，并基于此创造出新事物；对于学生来说，创新意识就是培养学生思维跳跃、富有想象力和创造力的思维品质。

2.传统化学实验教学存在的问题

从现阶段的传统教学中，存在着一些问题，教材与实验教学相脱节的问题严重，实验设计缺乏科学性和逻辑性，无法强化学生对化学知识的认识，并且实验设计的针对性不强，难以与化学实验理论知识相匹配，学生往往在实际实验中不知道如何去操作。化学教师往往是采用“填鸭式”的传统教学方式，以讲解课本化学知识为主，缺少对实验操作的重视，忽略了对学生核心素养的培养，缺乏科学探究与创新意识。教师的教学理念相对落后，教学效率较低，不能让学生真正的在实践中学习，在生活中学习，因此，传统化学教学需要引进新的理念提高教学效率。

3.“科学探究与创新意识”理念指导下“影响化学反应速率的因素”课例的开发与实施

3.1 教材分析

“影响化学反应速率的因素”是人教版《化学2（必修）》第六章第二节的内容，主要围绕化学反应而开展，前一节的内容主要是化学反应能量，后面的课程涉及到化学反应平衡的知识，本节课主要是讨论影响化学反应的内外因素，在本章中有承上启下的作用。

3.2 教学目标

3.2.1 理解化学反应速率的概念和影响因素，了解物质性质、温度、浓度等因素对化学反应速率的影响。

3.2.2 观察演示实验，能够对浓度这个影响因素，设计出相关实验方案，进行实验探究，总结反应现象的规律。

3.2.3 培养学生的科学探究精神，拓展学生的创新思维，形成化学学科的核心素养。

3.3 教学重难点

教学重点：影响化学反应速率的因素。

教学难点：通过问题设计，使学生自主设计实验方案，进行实验探究，验证影响化学反应速率的因素。

3.4 教学设计思路

（1）激发学生兴趣，巩固旧知识，提出影响化学反应速率的因素的相关问题。（2）帮助学生形成对新知识的认知，初露创新意识，提出影响化学反应因素的假设。（3）调动学生的主观能动性，进行知识分析及综合实验方案的创造性设计。（4）自主进行实验探究，巩固提升相关化学知识及动手操作能力。（5）搜集实验资料及证据，帮助学生拓宽思路，加深对实验的理解，验证实验假设。（6）学生进行交流思考，体现科学精神。

3.5 教学过程

3.5.1 创设生活情景，激发学生学习兴趣。

【教师活动】展示烟花绽放、溶洞形成、铁生锈的图片或视频，这些都是生活中常见的化学反应现象，他们的反应有快有慢，和什么有关呢？生活中还有哪些化学反应快慢的现象呢？

【学生活动】学生观看视频和图片，并小组讨论以上三种化学反应现象的快慢，得出化学反应的快慢受外部因素和内部因素的影响。

【设计意图】从生活中常见的化学现象入手，创设学习情景，激发学生的学习动机；通过对几种化学反应快慢的讨论，回顾旧知识，利用问题驱动及小组讨论，“观察、对比、回顾”激发学生探究影响化学反应的因素是什么，在比较中探寻新知识，培养学生细心观察、主动探究、乐于学习的态度，发展学生的科学探究的核心素养。

3.5.2 引入化学反应速率的概念。

【教师活动】教师对学生的讨论加以总结，请同学给化学反应速率下一个定义。

【学生1】化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或者是生成物浓度的增加量来表示。

【教师活动】没错，就比如说，某反应物在2min内由5mol/L变为了3mol/L，该反应物浓度的变化就表示该反应在该时间段内的平均反应速率为1mol/（L·min）。请同学们结合生活中的现象再思考一下，影响化学反应速率的内外因素具体有哪些呢？

【学生活动】学生进行小组讨论交流，得出外因素主要有浓度、温度、压力、催化剂等；内因素主要有物质本身的性质。

【设计意图】通过生活中的反应现象，让学生自己讨论出化学反应速率的概念，并且初步分析出影响化学反应速率的内外因具体有哪些；初步理解物质的化学变化是由其内部因素决定的，外部因素只能加快或延缓其反应速率，为下一步的实验探究做铺垫。

3.5.3 演示内部因素的实验，初步探究化学反应速率的因素。

【演示实验】探究内部因素对化学反应速率的影响，教师进行演示实验：在相同条件下，分别探究钠、镁与冷水的反应速率快慢；在实验过程中讲解所要注意的事项。

【学生活动】学生注意观察实验现象并及时做好记录，根据实验现象进行对比，进行小组讨论。

【教师提问】根据刚才的两组实验，大家观察到什么实验现象呢？根据现象又有怎样的结论呢？

【学生2】在与水反应时，金属镁反应缓慢，只有少量气泡产生；金属钠与水反应可以总结为浮、熔、游、响、红，反应比较剧烈。因此物质本身的性质可以决定其化学反应速率的大小。

【设计意图】让学生从宏观的现象探析到化学反应的微观本质，让学生从视觉、听觉的角度上感受化学反应的速率的快慢，加深学生的印象，通过两个对比实验，更加直观生动验证了内部因素决定了化学反应的速率，提高学生的创新思维，为下一步的实验进行铺垫。

3.5.4 打开创新思维，自主设计浓度对化学反应速率的影响的实验方案。

【教师提问】反应物浓度的不同会对化学反应的速率产生影响吗？请同学们根据书中的温度的相关实验，设计一个关于反应物浓度的不同对化学反应速率的影响的实验方案，可以小组讨论交流。

【学生活动】学生们根据已有的实验试剂和器材设计相关方案。

【学生1】我们小组设计了一组对比实验：在两支试管中分别加入大理石，在第一支试管中加入0.2mol/L的盐酸10mL，在第二支试管中加入2mol/L的盐酸10mL，观察实验现象进行对比，就可以反应物浓度对化学反应速率的规律。

【学生2】我们小组设计的实验为：取两支试管，分别加入4mL的0.01mol/L的高锰酸钾溶液。向第一支中加入2mL的0.3mol/L的草酸，向第二支试管中加入2mL的0.1mol/L的草酸，分别记录高锰酸钾褪色的时间，来推断出反应物浓度对化学反应速率的影响。

【设计意图】让学生从研究的问题入手，依据实验要求进行实验设计，通过小组讨论反应物浓度对化学反应速率的影响，设计出不同的实验方案来进行探究。让学生打开创新思维，提供一些创新例子，也使学生更加深入的了解化学反应速率的相关知识。

3.5.5 自主进行实验探究，搜集资料。验证实验猜想。

【教师活动】同学们，根据刚才的小组设计方案，请同学们利用手中的实验材料进行实验探究。在学生探究期间，教师应巡查学生实验，提醒学生注意实验安全，并对学生进行相应的指导。

【学生探究】经过学生的实验探究，由相关的实验现象得出相关结论。

【学生1】我们小组的实验观察到第一支试管中有少量气泡，而第二支是试管中有大量的气泡产生。

【学生2】我们小组通过实验观察到，第一支试管草酸浓度较高，高锰酸钾褪色时间较快；第二支试管草酸浓度较低，高锰酸钾溶液褪色时间较慢，因此反应物浓度对化学反应速率产生了影响。

【学生总结】根据两组对比实验，可以得知，浓度对化学反应速率产生了影响。当其他条件不变时，浓度越大，化学反应速率越大；浓度越小，化学反应速率越小。

【教师总结】同学们总结的非常好！当反应物浓度增大时，活化分子数相应的增加，单位体积内分子数也增多，所以反应速率必然增加。

【设计意图】通过学生的自主探究，验证了自己的猜想，得出了实验结论，培养了学生观察能力与科学探究的能力，拓展了学生的创新思维，树立了化学的学科核心素养。

3.5.6 归纳总结，知识拓展应用。

【教师活动】通过PPT展示归纳影响化学反应速率的主要的几个因素，引导学生利用所学的化学知识解决生活中的实际问题。提问：

（1）在生活中，苹果和柿子放在一起，为什么可以加快柿子的成熟？

（2）在二氧化碳与氧化钙的反应中，如何改变反应条件加快反应速率？

【学生活动】观看、听讲、理解影响化学反应速率的因素及其原因，并思考老师提出的问题，将化学与生活联系到一起，提高创新意识。

【设计意图】归纳知识重点，将化学与生活联系到一起，加深学生对化学反应速率的因素的理解，是上一步科学探究的总结与延伸，做到学以致用。

4.教学反思

总之，提高学生的科学素养并不是一蹴而就的，是需要日积月累的，在本节课当中，采用了科学探究的模式，使学生在问题驱动下积极地参与实验设计，自主进行合作探究，促进学生创新思维的提高。学生在做中学，加强了理论与实践的结合，培养了学生的动手能力，提高了课堂的教学效果，在完成本课目标的同时，做到了知识拓展，使学生将知识与实际生活联系到一起，培养了学生的化学学科核心素养。