基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)高中生化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略

崔宇博 包陽(yáng)陽(yáng) 昭日格圖[2]*

（[1]內(nèi)蒙古民族大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院 內(nèi)蒙古·通遼 028000；[2]國(guó)家級(jí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)示范中心 內(nèi)蒙古·通遼 028000）

化學(xué)作為一門自然科學(xué)要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)。人類從認(rèn)識(shí)自然到改造世界，從發(fā)現(xiàn)物質(zhì)到制造合成新的化學(xué)物質(zhì)，都與化學(xué)實(shí)驗(yàn)密切相關(guān)。本文從五個(gè)核心素養(yǎng)的教學(xué)視角出發(fā)，探究高中化學(xué)如何更好的改進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

1 培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

1.1 培養(yǎng)學(xué)生的宏觀辨識(shí)與微觀探析能力

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師以宏觀現(xiàn)象為出發(fā)點(diǎn)，以微觀分子結(jié)構(gòu)分析作為落腳點(diǎn)，把宏觀現(xiàn)象和微觀分子結(jié)構(gòu)分析結(jié)合在一起，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中逐漸形成觀察、識(shí)別化學(xué)現(xiàn)象的能力，以及探究微觀分子結(jié)構(gòu)的能力。這樣，化學(xué)實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)出來(lái)的是宏微結(jié)合的具體內(nèi)容，學(xué)生通過(guò)觀察宏觀現(xiàn)象與分析微觀分子結(jié)構(gòu)，更好地理解并記憶化學(xué)知識(shí)點(diǎn)。

如在“乙烯的加成反應(yīng)”學(xué)習(xí)過(guò)程中，教師可要求學(xué)生入手在“C2H4會(huì)導(dǎo)致Br的CCl4溶液褪色”的宏觀現(xiàn)象將C2H4與Br的CCl4溶液會(huì)有反應(yīng)產(chǎn)生推斷出來(lái)；隨后，立足于C2H4與Br的分子結(jié)構(gòu)上對(duì)該反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行分析、理解，同時(shí)將C2H4與Br加成反應(yīng)的化學(xué)方程式寫(xiě)出來(lái)，并對(duì)C2H4與H2O、H2和HBr之間相同的加成反應(yīng)進(jìn)行推測(cè)。這樣的教學(xué)非常注重宏微相結(jié)合，原本冰冷抽象的化學(xué)方程式轉(zhuǎn)化成了宏微結(jié)合載體。如此也能有效培養(yǎng)學(xué)生的“宏觀辨識(shí)與微觀探析”素養(yǎng)。

1.2 培養(yǎng)學(xué)生的變化觀念與平衡思想能力

化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，常有實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不符合預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或理論知識(shí)的情況出現(xiàn)，“變化觀念”這一哲理便蘊(yùn)含在其內(nèi)。教師應(yīng)當(dāng)將這類現(xiàn)象靈活抓住，引導(dǎo)學(xué)生積極地開(kāi)展思考、討論，在提問(wèn)、解疑并總結(jié)后，完成知識(shí)的掌握。

例如，做“CH4與Cl2的取代反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先，教師讓學(xué)生按照正確的方法和步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到的現(xiàn)象是：試管內(nèi)的黃綠色逐漸變淺，試管內(nèi)壁上出現(xiàn)黃色的油狀物質(zhì)。此時(shí)，學(xué)生不禁發(fā)出疑問(wèn)：“CH4與Cl2反應(yīng)生成的油狀物質(zhì)應(yīng)是無(wú)色的，為什么會(huì)是黃色呢？”教師就此情況引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考與探究，得到的原因是：過(guò)多的Cl2溶解在CHCl3、CCl4中才出現(xiàn)黃色的油狀物。其次，教師把水槽中的水換成飽和的食鹽水，再讓學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)，得到水槽中出現(xiàn)白色晶體的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。最后，教師告訴學(xué)生飽和食鹽水中存在溶解平衡的化學(xué)知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)平衡角度思考白色晶體出現(xiàn)的原因，得到最終的正確答案。通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的變化與原因探究，能使學(xué)生對(duì)化學(xué)中的變化觀念和平衡思想有一個(gè)形象認(rèn)知，增強(qiáng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

1.3 培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知能力

培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知能力，教師在高中實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可以借助發(fā)現(xiàn)探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生大膽猜想，進(jìn)行科學(xué)推理和論證，讓學(xué)生收集實(shí)驗(yàn)中的證據(jù)并進(jìn)行處理，建立相應(yīng)的模型，使其結(jié)合模型進(jìn)行科學(xué)的推理分析與論證，以形成證據(jù)推理與模型認(rèn)識(shí)能力。

如講“原電池”內(nèi)容時(shí)，教師先組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)銅片與鋅片在H2SO4溶液中接觸而造成銅片表面出現(xiàn)氣泡的現(xiàn)象，引起學(xué)生的探究興趣。其次，讓學(xué)生大膽猜測(cè)，提出“銅片表面放出氣泡是鋅失去電子轉(zhuǎn)移到銅上面了嗎？”。最后，讓學(xué)生收集證據(jù)并進(jìn)行處理，構(gòu)建原電池的工作原理模型，并驗(yàn)證猜想，得出結(jié)論。在這一過(guò)程中，不僅使學(xué)生形成了證據(jù)搜集與模型認(rèn)知能力，也使其形成了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神。

1.4 提高學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)能力

化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與學(xué)科核心素養(yǎng)中，探究能力的地位十分重要，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)期間，應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題，圍繞問(wèn)題進(jìn)行相關(guān)資料的查詢，并假設(shè)實(shí)驗(yàn)步驟，細(xì)致觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程。具體來(lái)說(shuō)，教師可要求學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果預(yù)測(cè)，并在完成實(shí)驗(yàn)后及時(shí)總結(jié)、分析并評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過(guò)這種方式，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力進(jìn)行培養(yǎng)，落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)。

如講“苯的分子結(jié)構(gòu)”時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生提出“苯的分子結(jié)構(gòu)中是否存在碳碳雙鍵”這一探究問(wèn)題，設(shè)計(jì)苯與酸性KMnO4溶液、Br2的 CCl4溶液反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案。然后讓學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)，根據(jù)現(xiàn)象得到“苯的分子結(jié)構(gòu)中不存在碳碳雙鍵”這一結(jié)論。通過(guò)這樣的探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，能很好地培育學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力與創(chuàng)新精神。

1.5 增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任

為增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任，教師在課堂做演示或?qū)W生做分組實(shí)驗(yàn)時(shí)，時(shí)刻要有強(qiáng)烈的安全意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，對(duì)于教材上一些設(shè)計(jì)不合理或存在安全隱患的實(shí)驗(yàn)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)教材內(nèi)容，在可行性、安全性等前提下查閱文獻(xiàn)資料，選擇合適的儀器和藥品，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，以達(dá)到更好的實(shí)驗(yàn)效果，這樣可以增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任。

2 提高學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的相關(guān)方案

2.1 合理設(shè)定化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)情境

化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的主要內(nèi)容是通過(guò)實(shí)踐對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行分析，所以，教師應(yīng)在開(kāi)始實(shí)驗(yàn)前，根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容和要求，對(duì)實(shí)驗(yàn)情境進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和細(xì)節(jié)進(jìn)行合理設(shè)置，讓學(xué)生帶著問(wèn)題和目標(biāo)去實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。根據(jù)學(xué)生個(gè)性情況將他們進(jìn)行合理分組，設(shè)計(jì)合理的實(shí)踐問(wèn)題，要求學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)化學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行觀察，在實(shí)踐中解決問(wèn)題。還可以讓各小組間形成一種良性競(jìng)爭(zhēng)模式，從而營(yíng)造出理想化的化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)氛圍。這樣做既可以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，讓學(xué)生充分體會(huì)合作的力量，還可以讓學(xué)生在合作過(guò)程中提高自己的操作技能，使學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握更加深刻，從而將知識(shí)和理論進(jìn)行有效結(jié)合。通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)情境的設(shè)計(jì)，可以使學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵有更深刻的體會(huì)，提高學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的熱情，有效強(qiáng)化學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

2.2 強(qiáng)化化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的概念教學(xué)

進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)課時(shí)，教師應(yīng)提高對(duì)化學(xué)概念教學(xué)的重視程度。熟練掌握理論知識(shí)，是進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作的前提。教師可應(yīng)用多媒體課件對(duì)化學(xué)概念教學(xué)進(jìn)行動(dòng)態(tài)演示，多媒體課件可以讓學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程有更加直觀的感受。通過(guò)多媒體動(dòng)畫(huà)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行提前演示，并且對(duì)實(shí)驗(yàn)中需要注意的部分做出強(qiáng)調(diào)，將培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)滲透在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。例如，在《氧化還原反應(yīng)》一課中，教師應(yīng)當(dāng)一一講解氧化還原反應(yīng)、被還原、被氧化、還原劑和氧化劑等概念的原理和內(nèi)涵，然后再使學(xué)生們由實(shí)驗(yàn)來(lái)對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)事物本質(zhì)與現(xiàn)象間的關(guān)系進(jìn)行親自感知。

2.3 合理創(chuàng)造條件進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)行高中化學(xué)教材中的實(shí)驗(yàn)，要求教師隨堂做演示實(shí)驗(yàn)或者學(xué)生自己動(dòng)手做，通過(guò)課堂實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，使學(xué)生更深刻地認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法及操作規(guī)范，幫助學(xué)生理解教師對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)的意義，從而啟發(fā)學(xué)生自行設(shè)計(jì)和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)。如Fe(OH)2的制備實(shí)驗(yàn)，教材采用取少量新制備的FeSO4溶液于試管中，用長(zhǎng)膠頭滴管吸少量NaOH溶液，將滴管尖端插入試管里溶液的底部，然后再慢慢擠出NaOH溶液，并認(rèn)真觀察擠出瞬間及后面幾秒鐘Fe(OH)2顏色的變化。這個(gè)實(shí)驗(yàn)操作起來(lái)很簡(jiǎn)單，現(xiàn)象非常明顯，能激發(fā)起學(xué)生強(qiáng)烈的興趣。教師可追問(wèn)：為什么FeSO4要新制？為什么滴管要另類操作？思考評(píng)價(jià)過(guò)后，就可以布置學(xué)生設(shè)計(jì)Fe(OH)2制備實(shí)驗(yàn)更加理想的改進(jìn)方案。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)和查閱資料，就會(huì)設(shè)計(jì)出各種各樣的方案。此時(shí)，教師要做好對(duì)各種方案的評(píng)價(jià)，并將近年高考對(duì)Fe(OH)2制備實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新考查與學(xué)生共同討論分析。

3 結(jié)束語(yǔ)

新時(shí)代化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要著眼于學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展，要引導(dǎo)學(xué)生改變從聽(tīng)講到死記的學(xué)習(xí)程序，指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作探究化學(xué)知識(shí)、運(yùn)用化學(xué)知識(shí)。教師要挖掘?qū)嶒?yàn)教學(xué)內(nèi)容在提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)方面的獨(dú)特價(jià)值，正對(duì)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題原因，探究改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，自主建構(gòu)化學(xué)知識(shí)，改進(jìn)學(xué)習(xí)方式，在實(shí)驗(yàn)中提高學(xué)生化學(xué)實(shí)踐能力，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。