發(fā)展實(shí)驗(yàn)探究核心素養(yǎng)的實(shí)踐與思考

胡愛彬

摘要：高中學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)一般包括“宏微結(jié)合”“分類表征”“變化守恒”“模型認(rèn)知”“實(shí)驗(yàn)探究”“綠色應(yīng)用”等要素，實(shí)驗(yàn)探究本質(zhì)上是一種發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)，具有深刻的問題性、廣泛的參與性、豐富的實(shí)踐性與開放性，作者以學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、創(chuàng)設(shè)問題和實(shí)驗(yàn)解決問題為載體，通過學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)、教師演示實(shí)驗(yàn)等活動，發(fā)展學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)探究；核心素養(yǎng)；自主；合作

文章編號：1008-0546（2017）07-0081-03 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.07.024

高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)正朝著探究型、生活化、微型化、數(shù)字化的方向發(fā)展。如何基于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會思考？創(chuàng)設(shè)多元化實(shí)驗(yàn)、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為核心的實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)機(jī)制是我校化學(xué)教師近幾年探索研究的課題，現(xiàn)從我校學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)和教師演示實(shí)驗(yàn)兩個方面來談?wù)勅绾瓮ㄟ^實(shí)驗(yàn)探究來發(fā)展學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

一、 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)踐

1. 學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)

（1）構(gòu)建學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)體系

自主實(shí)驗(yàn)是指學(xué)生在教師引導(dǎo)下，自己確定實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，得到教師認(rèn)可的條件下開設(shè)實(shí)驗(yàn)探究的過程，實(shí)驗(yàn)可以是教材中的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，也可以是基于教材實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深度探究，也可以開設(shè)創(chuàng)造性的實(shí)驗(yàn)探究方式，具體流程如下：

經(jīng)過幾年的實(shí)踐，我們已經(jīng)建立起了三維一體的學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系：開發(fā)與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)聯(lián)的自主實(shí)驗(yàn)；與研究性學(xué)習(xí)相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)師制項(xiàng)目研究。學(xué)生的自主實(shí)驗(yàn)探究程度如何，具體要看實(shí)驗(yàn)探究中學(xué)生學(xué)習(xí)的自由度、能動度、時間度和創(chuàng)新度。自由度就是看實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、方法、現(xiàn)象以及對實(shí)驗(yàn)的深度探究多大程度上由自己決定；能動度就是看學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究是積極主動的，還是消極被動的；時間度就是實(shí)驗(yàn)探究能否在預(yù)設(shè)時間內(nèi)完成，深度實(shí)驗(yàn)探究是否有充足時間；創(chuàng)新度就是看這節(jié)課中學(xué)生是否有創(chuàng)新。一般來說，實(shí)驗(yàn)探究可以創(chuàng)新，但不是每個實(shí)驗(yàn)探究都能有創(chuàng)新。

（2）開展合作實(shí)驗(yàn)、深度探究活動

合作實(shí)驗(yàn)是基于學(xué)生化學(xué)探索的興趣和日常生活中的實(shí)際問題，激發(fā)學(xué)生深度學(xué)習(xí)探知欲，在教師的指導(dǎo)下開展和進(jìn)行的。在學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)探究中存在的問題就是實(shí)驗(yàn)以學(xué)生為個體開展，無法培養(yǎng)學(xué)生合作探究能力，同時實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選取隨意性較大，教師在指導(dǎo)和檢查時難以找到一個抓手。合作實(shí)驗(yàn)、深度探究活動過程中有指導(dǎo)，有檢查，有匯報(bào)，有評價?？紤]學(xué)生學(xué)習(xí)時間和實(shí)驗(yàn)難度等問題，將自主實(shí)驗(yàn)與研究性學(xué)習(xí)活動聯(lián)系起來進(jìn)行整體的設(shè)計(jì)、結(jié)合專題教學(xué)開展的學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)活動進(jìn)行實(shí)驗(yàn)再開發(fā)的合作、深度實(shí)驗(yàn)探究。在學(xué)校編制的學(xué)習(xí)手冊中，每專題的學(xué)習(xí)內(nèi)容之后都有探究實(shí)驗(yàn)菜單，詳見表1。

合作實(shí)驗(yàn)深度探究，采用小組或團(tuán)隊(duì)合作的方式進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)活動。它以組內(nèi)異質(zhì)、組間同質(zhì)的分組原則建立的實(shí)驗(yàn)小組為基本形式，通過系統(tǒng)利用教學(xué)動態(tài)因素之間的互動，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)。實(shí)驗(yàn)探究合作學(xué)習(xí)效度如何，主要看小組的選題是否科學(xué)；分組是否合理；是否互賴互動；是否有預(yù)設(shè)生成。同時合作實(shí)驗(yàn)探究選題要科學(xué)，所選主題符合重要性、探究性、開放性和生活化這四個標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)探究的過程能促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)；合理的分組一般以組內(nèi)異質(zhì)、組間同質(zhì)為原則，人數(shù)也不能過多，以4-6人為宜，每人都應(yīng)有明確的分工；互賴強(qiáng)調(diào)每個小組成員的努力都是小組成功所需要的和不可取代的，他們對共同努力都有自己的獨(dú)特的貢獻(xiàn)，小組的成功是建立在每個人成功的基礎(chǔ)上的，有一個人不成功，小組就沒有成功；互動強(qiáng)調(diào)的是面對面的交流、幫助、支持；沒有預(yù)設(shè)的實(shí)驗(yàn)是不負(fù)責(zé)任的實(shí)驗(yàn)，沒有生成的實(shí)驗(yàn)是不精彩的實(shí)驗(yàn)，合作實(shí)驗(yàn)深度探究是在預(yù)設(shè)中有生成，在生成中有預(yù)設(shè)。

（3）開展導(dǎo)師制項(xiàng)目研究

為了更深入地開展實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)，我們嘗試采取導(dǎo)師制的方式開展項(xiàng)目研究，主要形式是組建一個研究團(tuán)隊(duì)，教師擔(dān)任導(dǎo)師，學(xué)生自由報(bào)名參加，定期圍繞項(xiàng)目開展研究活動。目前化學(xué)教研主要構(gòu)建創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（如表2），開展了近一年的研究活動。

（4）開展科技周及創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)大賽活動

作為科技節(jié)比賽項(xiàng)目之一，筆者嘗試通過理科實(shí)驗(yàn)競賽來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力，營造濃厚的校園科學(xué)氛圍，進(jìn)而凸顯科學(xué)的魅力與探究的樂趣。競賽對象為高一年級全體學(xué)生。競賽形式分為“步步為贏”實(shí)驗(yàn)競賽（長期題競賽）和“同臺競技”實(shí)驗(yàn)競賽（即興題競賽）?！安讲綖橼A”實(shí)驗(yàn)競賽分兩個環(huán)節(jié)，第一環(huán)節(jié)是實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)競賽，第二環(huán)節(jié)是實(shí)驗(yàn)操作競賽。只有通過第一環(huán)節(jié)的參賽小組，才可以參加第二環(huán)節(jié)的競賽?！巴_競技”實(shí)驗(yàn)競賽采用現(xiàn)場出題實(shí)驗(yàn)競賽形式，提供實(shí)驗(yàn)所用器材、藥品。各小組在規(guī)定的時間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，包括設(shè)計(jì)、操作、記錄和填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這樣的競賽使學(xué)生實(shí)驗(yàn)從模仿走向創(chuàng)新，發(fā)展了學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)操作能力，提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的核心素養(yǎng)。

2. 教師演示實(shí)驗(yàn)

（1）傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)創(chuàng)新

教材中的實(shí)驗(yàn)是一些專家和編書工作者以及一線教師多年教學(xué)后選取的實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)主要功能是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)和學(xué)科能力，在這些化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)中要體現(xiàn)化學(xué)知識與技能目標(biāo)，更要突出過程與方法、情感態(tài)度與價值觀的目標(biāo)取向，突出探究性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的編排和注重過程的科學(xué)化設(shè)計(jì)。

如：氯氣的實(shí)驗(yàn)室制備：

制備氣體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)：發(fā)生裝置、凈化裝置、收集裝置、尾氣處理裝置。

包含學(xué)科素養(yǎng)：實(shí)驗(yàn)探究、綠色應(yīng)用等。

（2）數(shù)字化實(shí)驗(yàn)探究創(chuàng)新

楊振寧教授曾經(jīng)指出：“中國的小孩在動手的興趣和能力方面明顯不如歐洲和美國的小孩，主要是沒有動手的機(jī)會”[1]。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)旨在通過現(xiàn)代技術(shù)把現(xiàn)象和反應(yīng)微觀變化過程體現(xiàn)出來，幫助學(xué)生理解化學(xué)反應(yīng)，加深化學(xué)反應(yīng)原理、本質(zhì)的理解，同時提升學(xué)生的技術(shù)意識。近幾年來數(shù)字化實(shí)驗(yàn)開設(shè)從無到有，從基本實(shí)驗(yàn)到探究型數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，筆者順利完成常州市教育科學(xué)“十二五”重點(diǎn)課題《高中DIS實(shí)驗(yàn)的開發(fā)與應(yīng)用研究》，為了進(jìn)一步拓展研究，已經(jīng)成功申報(bào)江蘇省教育科學(xué)“十二五”專項(xiàng)課題《高中數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的開發(fā)與應(yīng)用研究》，開設(shè)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)多次獲獎，一些數(shù)字化實(shí)驗(yàn)還進(jìn)一步推廣。如：基于原理解讀的鐵吸氧腐蝕實(shí)驗(yàn)再設(shè)計(jì)[2]，從原理分析上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑、勤于探究、勇于思考的能力。為了更好地闡述某些化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)、變化特征等，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和探究欲望，開設(shè)一些數(shù)字化實(shí)驗(yàn)探究課堂，如《基于DIS實(shí)驗(yàn)探究離子反應(yīng)的生長課堂》[3]，不僅教學(xué)和實(shí)驗(yàn)中鍛煉師生創(chuàng)新能力，還培養(yǎng)了觀察和符號表征的能力，有利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)探究不僅要創(chuàng)新，還要培養(yǎng)觀察和符號表征的能力，這就需要教師具有一定的專業(yè)技能，這是創(chuàng)造者所必備的直接動力。這種能力越強(qiáng)，其創(chuàng)造能力就越大，通過實(shí)驗(yàn)操作使學(xué)生手腦并用，學(xué)做結(jié)合，這是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的必由途徑。