淺談在化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動中培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)

梁招裕

【摘要】提高學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)是基礎(chǔ)教育的重要內(nèi)容，核心素養(yǎng)的培養(yǎng)應(yīng)該考慮學(xué)科的差異性。本文首先對核心素養(yǎng)和化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的概念進(jìn)行闡釋，之后分析了在化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動中，教師可以著重設(shè)置相關(guān)環(huán)節(jié)提高學(xué)生的學(xué)科、語言、信息、能力、思維等核心素養(yǎng)，最后介紹了如何在實(shí)驗(yàn)過程中提高學(xué)生的這些核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng)；實(shí)驗(yàn)；研究性活動

一、學(xué)科核心素養(yǎng)概念

2016年，教育部發(fā)布《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》，其中對于核心素養(yǎng)的界定是：“學(xué)生在接受相應(yīng)學(xué)段的教育過程中，逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力”。劉恩山認(rèn)為：“核心素養(yǎng)是一種各學(xué)科共同培養(yǎng)的關(guān)鍵、必要素養(yǎng)，適用于一切情景與場所的能力。”由于我國課程設(shè)置不同科目，教學(xué)活動按科目展開，因此，提高學(xué)生的綜合核心素養(yǎng)，需要根據(jù)不同學(xué)科的特色展開教學(xué)活動，這種具備學(xué)科特色的核心素養(yǎng)成為科學(xué)核心素養(yǎng)。科學(xué)核心素養(yǎng)包括科學(xué)學(xué)科素養(yǎng)（包括科學(xué)基本知識與技能、科學(xué)思想與方法、科學(xué)問題解決能力、科學(xué)情感、態(tài)度與價(jià)值觀、科學(xué)精神等）、科學(xué)語言素養(yǎng)、科學(xué)信息素養(yǎng)、科學(xué)能力素養(yǎng)、科學(xué)思維素養(yǎng)等。

2017年版普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)提出了化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，包括了宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識、科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任，是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的具體內(nèi)容。

圖1 化學(xué)核心素養(yǎng)的要素結(jié)構(gòu)圖

二、化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動中的核心素養(yǎng)

化學(xué)科目相比于數(shù)學(xué)、語文、英語科目更強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)活動，因此，實(shí)驗(yàn)活動是提升學(xué)生核心素養(yǎng)的一個(gè)重要過程。那么在實(shí)驗(yàn)活動中應(yīng)該著重提高學(xué)生的哪些核心素養(yǎng)？下圖是對科學(xué)核心素養(yǎng)的內(nèi)容進(jìn)行的概括，這些素養(yǎng)也是教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動中應(yīng)該著重培養(yǎng)學(xué)生的部分。具體包括：科學(xué)學(xué)科素養(yǎng)、科學(xué)語言素養(yǎng)、科學(xué)能力素養(yǎng)、科學(xué)信息素養(yǎng)以及科學(xué)思維素養(yǎng)。在教學(xué)過程中，理論與實(shí)踐的組合構(gòu)成整個(gè)化學(xué)學(xué)習(xí)體系。

圖2 科學(xué)核心素養(yǎng)組成

在實(shí)驗(yàn)之前，對于實(shí)驗(yàn)原理、步驟等的了解必不可少，此階段是對基本知識與技能，實(shí)驗(yàn)思想與方法進(jìn)行鍛煉的最佳時(shí)候，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生樹立良好的實(shí)驗(yàn)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。在實(shí)施過程中，我采用了問題導(dǎo)學(xué)法，設(shè)置“自學(xué)初探”這一環(huán)節(jié)，要求學(xué)生的實(shí)驗(yàn)前充分查閱課本或相關(guān)資料，儲備必備的實(shí)驗(yàn)常識。在實(shí)驗(yàn)活動中，以分組實(shí)驗(yàn)的方法實(shí)施，小組成員在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中會相互交流、協(xié)調(diào)、分工，這個(gè)過程可以提高學(xué)生的科學(xué)語言和能力素養(yǎng)。這一環(huán)節(jié)，我把它定義為“合作共探”。在實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和實(shí)驗(yàn)拓展中，相應(yīng)的環(huán)節(jié)是“運(yùn)用再探”，這個(gè)過程需要學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，收集大量相關(guān)信息，了解相關(guān)知識，這個(gè)過程能提高學(xué)生的科學(xué)信息素養(yǎng)；如果教師長期堅(jiān)持這種以學(xué)生為主體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的邏輯思維能力、創(chuàng)新能力也能得到極大提升。

【課例1】溶液積木

（一）自學(xué)初探

1.什么是極性分子和非極性分子？

2.高中階段常見的極性分子和非極性分子

3.極性分子和非極性分子的簡單判斷方法

4.相似相溶原理

（二）合作共探

實(shí)驗(yàn)儀器：試管、膠頭滴管

實(shí)驗(yàn)藥品：四氯化碳、苯、硫酸銅溶液、碘水

實(shí)驗(yàn)步驟：往一支試管中加入2mL四氯化碳，再小心加入1mL水和1mL苯，使溶液出現(xiàn)分三層的現(xiàn)象，利用膠頭滴管往水層中分別滴加硫酸銅溶液和碘水，觀察現(xiàn)象。振蕩后，再觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

（三）運(yùn)用再探

1.請描述并解釋實(shí)驗(yàn)過程在你觀察到的現(xiàn)象

2.是否有其他組與你們的現(xiàn)象不同？如果有，你分析是什么原因？

3.本實(shí)驗(yàn)是否有替代試劑或改進(jìn)措施？

4.試從生活中的一些例子說明“相似相溶”原理的運(yùn)用

三、化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動中提高學(xué)生核心素養(yǎng)的方法

在具體實(shí)驗(yàn)活動中，提高學(xué)生核心素養(yǎng)可以從以下幾個(gè)方面著手。

1.認(rèn)識到不同學(xué)生的差異性，制定多維度教學(xué)目標(biāo)

“個(gè)體在成長過程中，受遺傳和環(huán)境的交互影響，在生理、心理和社會等方面表現(xiàn)出相對穩(wěn)定但又不同于他人的特點(diǎn)”，這就是個(gè)體差異。在提升學(xué)生的核心素養(yǎng)時(shí)，教師應(yīng)該將個(gè)體差異性與教學(xué)方式相結(jié)合，采取差異化的方式培養(yǎng)不同學(xué)生的核心素養(yǎng)。在實(shí)驗(yàn)活動中，教師應(yīng)該對學(xué)生的個(gè)性差異有一定的認(rèn)識，給予溝通能力弱的同學(xué)更多發(fā)言機(jī)會，指導(dǎo)邏輯思維能力弱的同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，讓動手能力強(qiáng)的同學(xué)幫助動手能力弱的同學(xué)，實(shí)驗(yàn)過程中，教師應(yīng)該遵循“學(xué)生本位”的原則，對同學(xué)們答疑解惑，進(jìn)行細(xì)節(jié)指導(dǎo)，并重視學(xué)生們的自尊與自信心的保護(hù)和提高。

2.從實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)入手，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新性

實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在這四個(gè)環(huán)節(jié)中，教師可以對其中某一個(gè)或者幾個(gè)環(huán)節(jié)加以改變，增強(qiáng)過程的創(chuàng)新性。從實(shí)驗(yàn)?zāi)康膩砜矗梢詫Ⅱ?yàn)證性實(shí)驗(yàn)變?yōu)樘骄啃詫?shí)驗(yàn)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生用不同的實(shí)驗(yàn)方式來探究不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，讓學(xué)生們在探究中獲取更多經(jīng)驗(yàn)。從實(shí)驗(yàn)原理來看，可以在書本上的單一原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行發(fā)散。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)原理并不唯一，通過對某個(gè)實(shí)驗(yàn)的多種原理進(jìn)行對比分析，結(jié)合以不同原理為基礎(chǔ)產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生們可以對一個(gè)實(shí)驗(yàn)有更深刻的認(rèn)識。從實(shí)驗(yàn)步驟上來看，注意實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性和嚴(yán)謹(jǐn)性的培養(yǎng)，注意文字表述和試劑用量的準(zhǔn)確性。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，教師可以引導(dǎo)學(xué)生不以得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果為主要目的，而是根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果思考產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因并鼓勵(lì)學(xué)生再探究，再實(shí)驗(yàn)，這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生的批判思維能力以及創(chuàng)新性。

3.多開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究性活動

為了使學(xué)生能深刻體會到每個(gè)科學(xué)探究背后的思想方法、觀念以及價(jià)值實(shí)現(xiàn)的三維目標(biāo)的融合，教師應(yīng)該更多引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究性活動。教師應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，指導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)資料，設(shè)計(jì)方案，實(shí)施實(shí)驗(yàn)過程，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)流程，再實(shí)驗(yàn)與再記錄，分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。這一系列的過程能提高學(xué)生的信息收集能力、操作能力、溝通能力、邏輯思維能力等，對于自信心的提高也是大有好處。因此，教師應(yīng)該給予學(xué)生更多思考、動手、操作的機(jī)會，使得學(xué)生學(xué)會基本的科學(xué)探究的方法，養(yǎng)成良好的科學(xué)實(shí)踐的意識。

【課例2】膠體的制備及性質(zhì)

（一）自學(xué)初探

1.膠體的定義是什么？

2.膠體的有哪些分類方法？

3.膠體的具有哪些性質(zhì)？

（二）合作共探1：氫氧化鐵膠體的制備

實(shí)驗(yàn)儀器：燒杯、膠頭滴管、激光筆、石棉網(wǎng)、三腳架、酒精燈

實(shí)驗(yàn)藥品：飽和氯化鐵溶液

實(shí)驗(yàn)步驟：在一小燒杯中加入50mL蒸餾水，煮沸。逐滴滴入5-6滴飽和氯化鐵溶液，繼續(xù)煮沸至溶液呈紅褐色，停止加熱。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

（三）合作共探2：觀察膠體并檢驗(yàn)?zāi)z體的性質(zhì)

實(shí)驗(yàn)儀器：燒杯、試管、激光筆、穩(wěn)壓電源、U型管、石墨、導(dǎo)線、膠頭滴管

實(shí)驗(yàn)藥品：Fe（OH）3膠體、CuSO4溶液、KNO3溶液

實(shí)驗(yàn)步驟：

1.分別取少量Fe（OH）3膠體和CuSO4于試管中，用激光筆照射，對比觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

2.往U型管中注入一定量的Fe（OH）3膠體，分別往兩端各滴入2滴管的KNO3溶液，插入石墨電極，用導(dǎo)線連接電源，一段時(shí)間后觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

3.將步驟1中的Fe（OH）3膠體和CuSO4溶液混合，靜置，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

（四）運(yùn)用再探

1.膠體為何有丁達(dá)爾效應(yīng)，而溶液則沒有？

2.電泳這個(gè)現(xiàn)象說明了什么？有何作用？

3.滲析和鹽析有何區(qū)別？鹽析和聚沉如何區(qū)分？

4.生活中還有那些膠體？或是膠體性質(zhì)的運(yùn)用？

學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)至關(guān)重要，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)可以得到提高，但是這需要教師的幫助。教師在以學(xué)生為主體的前提下，發(fā)現(xiàn)和尊重個(gè)體差異，結(jié)合同學(xué)們的不同采取不同的方法對學(xué)生進(jìn)行教學(xué)。根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，通過“自學(xué)初探”了解所學(xué)內(nèi)容，對實(shí)驗(yàn)原理形成初步認(rèn)識，在實(shí)驗(yàn)活動中，通過小組學(xué)習(xí)，設(shè)置“合作共探”這一環(huán)節(jié)，主要應(yīng)該從創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究性活動等方面下手，提高學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，“運(yùn)用再探”采用問題設(shè)問的方法總結(jié)實(shí)驗(yàn)，提煉實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并聯(lián)系生活實(shí)際，提升學(xué)生的能力。

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