指向核心素养的高中化学活动课堂设计与实践

张细妹

摘 要：高中化学教材中各章各节基本都编设若干个实验，并提倡学生利用演示实验、操作实验、定性或定量实验等活动形式进行探索研究。教师创新设计化学活动课堂教学实践，开展丰富的化学探究活动，能充分发挥活动育人的积极作用，激励学生探索研究化学科学的热情，提升观察思考和动手实践能力，促进化学核心素养的有效培育。本文基于化学学科核心素养的研究视角，通过选取鲁科版高中化学选择性必修一《化学反应原理》第2章第3节《化学反应的速率》为例，针对如何在化学活动课堂中促进学生的科学探究与创新意识、科学态度与社会责任等方面素养的培养，开展探讨分析。

关键词：核心素养；高中化学；化学反应的速率；活动课堂；设计与实践

化学学科具有鲜明的活动性、实践性特点，它与现实中的生产生活有着密切的联系。但在日常化学课堂教学中，有些教师往往习惯于将化学学科当作静态的知识来传授，忽略了化学学科的实践性特征，甚至课堂中运用的教学方式陈旧滞后，对学生又过于强调要牢固识记化学符号、公式、原理等基础理论和知识点。因此，在高中化学教学中，顺应新时代素养教育需求、创新设计和实施活动课堂实践尤为重要。

一、化学活动课堂教学的内涵界定

活动课堂教学也称为活动型课堂教学，是一种围绕共同的学习目的而组建起来、致力于完成一定学习任务的交互性教学方法。活动课堂教学一般是由教师根据学科教学要求，结合学生的身心特点、认知发展规律以及探究知识的需要，为学生有目的地设置恰当的活动情境和教学过程，指引学生参与课堂阅读、合作讨论、互动游戏、动手操作等多样活动，促使他们通过活动充分开启各种知觉，获取科学知识。在高中化学教学中，倡导运用活动型课堂教学模式，具有积极的应用优势，能契合学生的综合能力和素养的培养需求，有利于鼓励他们主动学习，参加创新实践，尽情享受探索化学的乐趣，从而实现良好的化学教育成效[1]。

二、指向核心素养的高中化学活动课堂设计与实践

教師通过创设《化学反应的速率》一课教学，探索活动课堂教学在高中化学学科中的具体实践，引领学生深入探索化学科学知识，获得科学研究能力和素养的发展。

（一）活动课堂教学思路设计

1.锚定课标要求

高中化学新课标在“内容要求”中强调，要“知道化学反应速率的表示方法，了解测定化学反应速率的简单方法。通过实验探究，了解温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响。知道化学反应是有历程的。认识基元反应活化能对化学反应速率的影响”[2]。同时，新课标还强调了化学反应速率影响因素的探究实验是高中生必做的实验，并提出了应达到的学业要求。这就为探索化学活动教学指明了实施方向和实践要求。

2.把握教材内容

化学反应速率是本章教学的重点，是探究学习化学平衡的基础。鲁科版教材在第三章前两节中，重点探讨了化学能向热能、电能等其他形式的能的转化。第三节则从化学反应速率的视角进行研究化学反应，探析外界条件对化学反应速率的影响。人们可以通过改变外界条件来控制化学反应的速率，如食物的腐败（对人类社会有害的反应）要控制。

3.分析学生学情

其一，学生经过初中化学和高中化学必修一的学习，已经能从物质转化角度认识和分析化学反应。学生根据自身的学习和生活经验，能认识到化学反应有快慢之分，已初步形成了设计简单化学实验方案的能力。其二，不少学生无法从物理学中的物体运动速率类比迁移到化学反应速率，只能在定性层面上认识化学反应速率；当面对多变量的问题时，学生能调动某一变量，却无法合理调控其他变量，变量控制的意识不足。其三，学生的科学探究意识明显不足，动手操作能力还有待于加强。

4.设置活动目标

（1）从熟悉的化学现象、实验和已学的物体运动速度概念入手，引出化学反应速率的概念；通过合作实验活动，探究化学反应速率的表示方法。（2）提高学生对化学反应速率概念的理解，提升化学计算能力。（3）讨论、比较定性或定量化学反应速率快慢的方法，合作设计方案来具体测定某个化学反应速率，推介采用数字化实验测定化学反应速率的方法。（4）通过活动探究，使学生学会深入观察生活、生产和社会中有关化学反应速率的问题。

（二）活动课堂实施进程设计

1.搭建活动框架，明确活动重难点

进入课堂，教师先与学生一起搭建活动课堂教学框架，为化学课具体探究活动实践提供良好的知识体系和结构支撑，并利用多媒体展示“化学反应的速率”“四步”探究活动框架。

环节一，引入生活实例：（1）对化学反应速率的定性认识；（2）引导得出化学反应是有快慢的。

环节二，阅读课本内容：（1）了解化学反应速率的概念；（2）化学反应速率的定量表示；

（3）学生小组合作讨论。

环节三，提出探究问题：（1）运用定性观察法，学生小组讨论总结；（2）分析影响因素，学生小组实验验证。

环节四，活动拓展与总结：（1）了解实验探究的方法：控制变量法；（2）控制反应条件，提高对人类有利反应的速率，降低对人类不利反应的速率。

通过师生合作创建清晰的“四步”探究活动环节，厘清活动思路，使得学生明确了《化学反应的速率》一课活动教学的重点在于掌握化学反应速率的概念，了解影响化学反应速率的因素；难点在于设计实验活动，利用控制变量法探究化学反应速率的影响因素。

2.引入生活实例，激发参与活动兴趣

高一学生具有一定的理性思维能力，在生活中易于接受新颖知识，因此，借助引入鲜活的生活实例，便于增进学生的理解。进入本节课第一活动环节，教师先利用多媒体展示“蛋糕和面包的保质期”图例情境，并提问：“同学们经常吃蛋糕和面包，有没有发现这样一个问题，蛋糕上标有保质期（冬3天，夏1天），面包上也标有保质期（冬10天，夏4天），你们知道原因吗？为什么冬天和夏天的保质期不一样？能否举例说明？”学生们经过思考、讨论，认为有保质期是由于蛋糕和面包会发生化学反应而腐败；化学反应夏天快、冬天慢，可见化学反应是有快慢的。有些小组学生还踊跃发言，列举出现实生活中化学反应有快有慢的生动例子，促使学生初步对化学反应速率形成定性认识。

3.阅读课本内容，合作讨论交流

导入新课后，教师鼓励学生小组认真阅读课本，并在组内讨论、了解化学反应速率的概念。接着，教师指引各组学生进行合作讨论，交流有关化学反应速率的定量表示方法，并分析出物质量的变化情况。小组通过合作讨论后提出，一般用单位时间内反应物浓度的减少和生成物浓度的增加量来表示，并板书定量计算公式V=Δc/Δt（单位：mol/（LS）或mol/（Lmin））。通过加强学生之间的合作交流，使他们掌握了化学反应速率的表示方法，培育了科学探究和创新意识素养。

4.互助合作探究，创设实验验证

本环节是活动课堂探究的关键环节。教师通过创设“直观判断反应快慢的方法”“影响化学反应速率的因素有哪些”两个探究活动，鼓励各组学生通过互助合作讨论、实验探究、建立模型等活动，并设计了“温度对化学反应速率的影响”“反应物浓度对化学反应速率的影响”“固体表面积以及催化剂对化学反应速率的影响”三个循序推进的实验验证活动，引导学生深入实验探究和检验影响化学反应速率的各种因素，有效提高了实验探索、动手操作和总结评价等方面的能力，促进学生形成良好的科学探究与创新意识[3]。

探究活动一：直观判断反应快慢的方法。

学生小组通过合作讨论活动，增进了认知，他们结合已学的金属与酸的反应得到启发，可以根据产生气泡的多少来判断化学反应的快慢，可以根据燃烧反应发光的现象来判断，可以根据单位时间内产生沉淀的多少来判断，还可以根据颜色来判断。接着，各小组再次进行讨论，归纳出判断化学反应快慢时要注重运用定性观察方法，观察冒气泡快慢、颜色变化、固体量减少、浑浊程度、温度变化等情况。

探究活动二：影响化学反应速率的因素有

哪些？

各组学生继续加强合作讨论，结合自身的生活经验和认知，提出观点。第一小组学生以“面包在夏天与冬天的保质期不同”为例，认为化学反应速率与温度有关。第二小组学生利用初三年级所学的二氧化锰催化制氧气，提出化学反应速率与催化剂有关。第三小组学生联系初中的反应物知识，提出化学反应速率与反应物的浓度有关。第四小组学生根据生活观察，煤燃烧时要粉碎才能燃烧更快，提出化学反应速率与固体的表面积有关。教师在旁顺势将学生讨论分析出的“影响化学反应速率的因素”板书出来，再适时引导学生进行深入总结、归类，这些影响因素有内外之分，内因在于物质本身的性质决定的，是不可改变的，而温度、反应物浓度、固体表面积、催化剂等因素则属于外因，是可以调控的。

实验活动：验证“探究活动二：影响化学反应速率的因素”。

验证实验一：温度对化学反应速率的影响。

验证实验活动主要由教师进行演示，强调实验操作方法，初步构建起验证速率影响因素的模型，并引导学生细心观察实验现象，提出开展实验应注意的问题；接着，结合课本第48页实验2-5，提出思考问题：三种不同温度的条件下，哪个化学反应速率快？各小组学生踊跃参与讨论，结合实验观察，提出观点，认为在热水中化学反应速率最快，然后是常温，冷水最慢，这是根据气泡产生的多少来判断的。

教师于是启发，能否将该实验进行改进，判断起来更直观？各小组学生再进行讨论分析，有的小组合作提出利用2～3ml、5%的双氧水和1～2滴1mol/L的FeCl3溶液进行改进。他们的这种改进方法得到了教师的充分肯定和评价。之后学生总结得出结论：温度越高化学反应速率越快，温度越低化学反应速率越慢。教师顺势强调提出，该实验是在其他条件相同时进行的，要注重运用控制变量法的实验方法，并提醒学生要在总结结论之前加上“其他条件相同时”。在此，学生利用控制变量法研究化学反应，认识了化学变化是有条件的，以及控制反应条件在生产和科学研究中的作用，促进了证据推理与模型认知素养的培养。

验证实验二：反应物浓度对化学反应速率的影响。

教师先鼓励各小组学生进行合作，自主设计实验“0.25mol/L盐酸和0.50mol/L盐酸分别与CaCO3粉末的反应”，完成操作，体会控制变量法的实验方法。各小组完成实验后开展讨论。第一小组提出，0.25mol/L的盐酸化学反应速率快；第二小组提出，0.50mol/L的盐酸化学反应速率快。此时，实验中出现的现象不同（实验失败），于是教师指导学生分析其中的原因，重新设计、操作实验。学生经过合作分析，查找到实验失败的原因，实验中必须确保温度，CaCO3粉末的质量、盐酸的体积量等其他变量完全相同。然后，学生小组重新设计了实验“5mL、0.25mol/L盐酸，5mL、0.50mol/L盐酸，1.0gCaCO3粉末”，并完成实验，得到了相同的结果，最终学生总结得出结论：其他条件相同时，增大浓度反应速率增大，减小浓度反应速率减小。

至此，学生通过这一验证实验环节，分析失败原因，再合作，再设计，再实验，成功得出了结论，这不仅使学生对控制变量法的实验方法认识更加深刻到位，培养了学生的科学探究与创新意识素养，而且让学生理解了科学实验是一个需要反复研究的过程，要有坚持不懈的奉献精神才会获得正确的科学理论来服务社会，从而落实培育了科学态度与社会责任素养。

验证实验三：固体表面积以及催化剂对化学反应速率的影响。

学生小組开展合作设计实验“1.0g石灰石颗粒、1.0gCaCO3粉末、5mL、0.50mol/L盐酸”，完成探究活动，并得出相关结论：其他条件相同时，增大固体表面积，反应速率增大；减小固体表面积，反应速率减小。进入验证实验三时，学生的操作更加规范了，更加自信地进行试验，其他同学也完整地分享到实验现象和结论，呈现了良好的课堂效果。

5.拓展实验探究，总结活动成果

最后的活动拓展与总结环节至关重要。教师必须通过拓展本节课实验探究，引领学生进一步熟练掌握控制变量法的实验探究方法，领悟实验探究化学反应速率的影响和作用。例如，进入结课时，教师又适时插入开课时预设的探究问题：蛋糕和面包如果没有吃完，该怎么保存？学生纷纷将保存的方法娓娓道来，还能利用本节课学到的调控化学反应速率的知识进行解释，比如通过放置于冰箱、降低温度就可以减小食物腐败的速度（减小化学反应速率）；利用内装还原剂的小袋，可以减少食物包装内氧气的浓度，从而减小化学反应速率。学生争相发言，课堂中洋溢着一阵阵活泼灵动的探索学习激情。在这样的化学活动课堂，学生理解了应积极探求科学知识，提高对人类有利反应的速率，降低对人类不利反应的速率，来更好地服务社会和生活，增强了他们初步应用化学知识解决生活问题的意识，提升了科学态度和社会责任素养。

同时，教师还要及时全面总结化学活动课堂的实效，梳理、巩固好活动成果。本节课，教师带领学生一起设计、开展的“引入生活实例→合作讨论交流→创设实验验证→获得实验结论”活动课堂模型，有效锻炼了学生的实验探究和操作能力，增强了学生的证据推理和建立模型意识，实现了素养培养。

结束语

化学科学知识的产生和发展必须经历提出问题、做出假设、利用证据或实验进行验证、探索得出结论等研究学习过程。教师应坚持创新运用活动课教学思想，激励学生主动参与化学活动课堂，引领他们亲历有序的探索研究过程，习得丰富的化学科学知识，养成积极的科学态度和严谨的理性思维，逐步提升化学学科核心素养。

参考文献

[1]赵铭燕.指向深度学习的高中化学教学研究[J].数理化解题研究，2022（30）：134-136.

[2]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[3]钱忠锋.核心素养视角下高中化学教学活动的指导策略[J].读写算，2021（29）：116-117.