高中化學(xué)新課標(biāo)實驗要求分析與啟示

王壽紅

摘要： 對《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》中課程理念、課程目標(biāo)、課程內(nèi)容、實施建議等方面有關(guān)實驗的要求進(jìn)行分析，闡明新課標(biāo)中的實驗教學(xué)要求與實驗內(nèi)容特點，分析其對實驗教學(xué)、教師專業(yè)發(fā)展、化學(xué)實驗室管理與建設(shè)的啟示。

關(guān)鍵詞： 高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn); 實驗要求; 實驗教學(xué); 實驗探究

文章編號： 1005-6629（2020）02-0013-06

中圖分類號： G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（簡稱新課標(biāo)）強(qiáng)調(diào)“充分發(fā)揮化學(xué)課程的整體育人功能，構(gòu)建全面發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的高中化學(xué)課程目標(biāo)體系”[1]?；瘜W(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是通過化學(xué)課程學(xué)習(xí)形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的正確價值觀念、必備品格與關(guān)鍵能力[2]。化學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，“通過實驗學(xué)化學(xué)”已成為當(dāng)前化學(xué)教育工作者的共同追求，實驗對于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的形成和發(fā)展具有不可替代的獨特作用。當(dāng)前，實驗及探究教學(xué)在實施中存在“學(xué)生實驗沒有得到應(yīng)有的重視、將實驗探究等同于簡單動手做實驗、忽視科學(xué)探究的真實性和意義性等”較為突出的問題[3]。修訂后的課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)化科學(xué)探究，突顯實驗在科學(xué)探究中的作用。本文從實驗角度對新課標(biāo)中有關(guān)實驗的要求進(jìn)行梳理與分析，總結(jié)了新課標(biāo)中的實驗內(nèi)容特點，及其對實驗教學(xué)、教師專業(yè)發(fā)展、化學(xué)實驗室管理與建設(shè)的啟示。

1? 課程標(biāo)準(zhǔn)中的實驗要求

新課標(biāo)重視開展“素養(yǎng)為本”的教學(xué)，將“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”作為化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)單獨列出，從實踐層面激勵學(xué)生勇于創(chuàng)新，并基于此確定了相應(yīng)的課程目標(biāo)，設(shè)置了內(nèi)容要求和學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，明確實驗探究能力的學(xué)業(yè)要求[4]。課程目標(biāo)明確提出，科學(xué)探究的學(xué)科指向要更強(qiáng)，內(nèi)容要更為具體。

在課程內(nèi)容中，將實驗版課標(biāo)“認(rèn)識化學(xué)科學(xué)”和“化學(xué)實驗基礎(chǔ)”兩個主題整合為“化學(xué)科學(xué)與實驗探究”主題。在該主題的內(nèi)容要求中提出了“科學(xué)探究過程”大概念，明確了化學(xué)實驗探究能力的培養(yǎng)內(nèi)涵，在學(xué)習(xí)化學(xué)實驗基本知識和基本技能的同時，強(qiáng)化實驗探究。

在學(xué)業(yè)質(zhì)量部分，將素養(yǎng)4“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”劃分為4級水平，每一級水平都描述了該素養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的具體表現(xiàn)。在實施建議中，對化學(xué)實驗和實驗探究活動的設(shè)計與實施提出了要求，強(qiáng)化了實施條件保障。

本研究利用文本分析方法，以實驗、實驗探究和科學(xué)探究為關(guān)鍵詞，將新課標(biāo)文本中有關(guān)內(nèi)容篩選出來，對其進(jìn)行整理與分析。新課標(biāo)有關(guān)實驗的要求及其內(nèi)容分布見表1。

2? 課程標(biāo)準(zhǔn)中的實驗內(nèi)容特點

2.1? 建立科學(xué)探究能力的學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)并對其素養(yǎng)水平進(jìn)行劃分

新課標(biāo)首次研制了學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并對化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)水平進(jìn)行了劃分。“學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是以化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)及其表現(xiàn)水平為主要維度，結(jié)合課程內(nèi)容，對學(xué)生學(xué)業(yè)成就表現(xiàn)的總體刻畫”[5]。依據(jù)不同水平學(xué)業(yè)成就表現(xiàn)的關(guān)鍵特征，學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)明確將學(xué)業(yè)質(zhì)量劃分為4級水平，并在每一級水平描述了5個方面的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)學(xué)習(xí)結(jié)果的具體表現(xiàn)。

“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”作為化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之一，在學(xué)業(yè)質(zhì)量部分也劃分為4級水平，每一級水平都描述了該素養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的具體表現(xiàn)。從水平1到水平4，對學(xué)生在科學(xué)探究過程中的問題意識、實驗方案設(shè)計、實驗實施、實驗證據(jù)收集、實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的解釋與分析、實驗結(jié)果交流與反思等的要求逐步提高。新課標(biāo)以化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)及其表現(xiàn)水平作為主要維度來劃分化學(xué)學(xué)業(yè)質(zhì)量水平，是一種創(chuàng)新，為高中化學(xué)學(xué)科教學(xué)指明了方向[6]。

2.2? 明確規(guī)定學(xué)生必做實驗

為了改變目前教學(xué)實踐忽略學(xué)生動手做實驗的突出問題，真正落實“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)的培養(yǎng)[7]，強(qiáng)化實驗教學(xué)，此次課程標(biāo)準(zhǔn)的修訂在必修課程和選擇性必修課程中分別明確規(guī)定了9個學(xué)生必做實驗，共計18個學(xué)生必做實驗（見表2）。從實驗分布看，必修課程5個主題中有4個主題安排了學(xué)生必做實驗;選擇性必修課程3個模塊都安排了學(xué)生必做實驗，突出對學(xué)生實驗探究能力的培養(yǎng)，進(jìn)一步強(qiáng)化實驗在化學(xué)學(xué)習(xí)中的重要地位。

2.3? 提出“實驗及探究活動”建議

新課標(biāo)在必修課程和選擇性必修課程每個主題的“學(xué)習(xí)活動建議”中提出了“實驗及探究活動建議”，各主題“實驗及探究活動”數(shù)量見表3。從實驗和探究活動總數(shù)上看，新課標(biāo)必修課程為44個、選擇性必修課程為52個，總計96個。

新課標(biāo)對實驗版課標(biāo)“活動與探究建議”中的實驗內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整，增加部分實驗內(nèi)容，僅必修課程“常見的無機(jī)物及其應(yīng)用”主題，實驗及探究活動數(shù)量就由實驗版課標(biāo)的4個增加到新課標(biāo)的20個。在新增實驗中，有些是將現(xiàn)行高中化學(xué)教材中的實驗在新課標(biāo)中予以明確，例如膠體的丁達(dá)爾實驗、電解質(zhì)的電離、金屬鈉的性質(zhì)、測定某些反應(yīng)的速率等;有些是補(bǔ)充實驗，如自主設(shè)計制作元素周期表、設(shè)計制作簡易即熱飯盒、固體酒精的制備、實驗室模擬金屬的冶煉等。刪除了少部分難度較大或不易實施的實驗，如熔融鹽的導(dǎo)電性、明礬或鉻鉀礬晶體的生長條件等。

2.4? 注重現(xiàn)代實驗技術(shù)的應(yīng)用

新課標(biāo)加強(qiáng)現(xiàn)代實驗方法和實驗技術(shù)在化學(xué)中應(yīng)用的介紹。在選擇性必修課程“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”模塊，將實驗版課標(biāo)的“研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的價值”主題修訂為“研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法與價值”，強(qiáng)調(diào)把研究過程、思路與方法更加外顯出來，尤其是現(xiàn)代化學(xué)基于儀器、技術(shù)手段，對物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所做的重要推動[8]，加強(qiáng)了對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究方法和手段的介紹，如原子光譜、分子光譜、X射線衍射等現(xiàn)代化的測定物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本方法和實驗手段，其中，X射線衍射是新增內(nèi)容，以幫助學(xué)生了解現(xiàn)代化學(xué)研究的重要方式與途徑，使學(xué)生體會到物質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)是可以借助實驗手段測量的，認(rèn)識到技術(shù)手段的創(chuàng)新對化學(xué)科學(xué)的重要價值，并在該主題的實驗及探究活動中增加了“模擬利用X射線衍射研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的方法”等內(nèi)容。在“有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)”模塊，適當(dāng)加強(qiáng)儀器分析方法的介紹，例如“知道紅外光譜、核磁共振等現(xiàn)代儀器分析方法在有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)測定中的應(yīng)用”[9]。

2.5? 強(qiáng)化安全與環(huán)保意識的培養(yǎng)

新課標(biāo)注重通過實驗和實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的安全與環(huán)保意識，在課程目標(biāo)中提出“具有安全意識和嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度，認(rèn)識環(huán)境保護(hù)和資源合理開發(fā)的重要性，具有‘綠色化學(xué)觀念和可持續(xù)發(fā)展意識”[10]。與課程目標(biāo)相呼應(yīng)，在“化學(xué)科學(xué)與實驗探究”主題下增加內(nèi)容要求“樹立安全和環(huán)保意識，熟悉化學(xué)品安全使用標(biāo)識，知道常見廢棄物的處理方法，知道實驗室突發(fā)事件的應(yīng)對措施，形成良好的實驗工作習(xí)慣”[11]。并依此制定了相應(yīng)的“學(xué)習(xí)活動建議”和“學(xué)業(yè)要求”。

在選修課程“實驗化學(xué)”的教學(xué)提示中要求教師“指導(dǎo)學(xué)生遵守實驗規(guī)則，如實記錄實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，形成良好的實驗習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度”[12]。并將“實驗安全與環(huán)境保護(hù)意識”作為“學(xué)業(yè)要求”單獨列出。

2.6? 強(qiáng)化實驗探究教學(xué)的要求和條件保障

新課標(biāo)“實施建議”強(qiáng)化對實驗探究教學(xué)的要求和實施的條件保障。

2.6.1? 強(qiáng)化實驗探究教學(xué)的要求

新課標(biāo)“教學(xué)與評價建議”第3條明確提出“充分認(rèn)識化學(xué)實驗的獨特價值，精心設(shè)計實驗探究活動”，指出“化學(xué)實驗對于全面發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)有著極為重要的作用，教師應(yīng)認(rèn)真組織學(xué)生完成本標(biāo)準(zhǔn)中要求的必做實驗”[13]。并對實驗探究教學(xué)提出了明確要求，即“實驗探究教學(xué)要講究實效，不能為了探究而探究，應(yīng)避免探究活動泛化、探究過程程式化和表面化;應(yīng)把握好探究的水平，避免淺嘗輒止或隨意提升知識難度的做法;應(yīng)避免實驗探究過程中教師包辦代替或?qū)W(xué)生放任自流的現(xiàn)象”[14]。倡導(dǎo)創(chuàng)設(shè)真實問題情境，促進(jìn)學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變。

2.6.2? 加強(qiáng)化學(xué)實驗室和化學(xué)學(xué)科專用教室建設(shè)

化學(xué)實驗室和化學(xué)學(xué)科專用教室是師生開展實驗和科學(xué)探究活動的主要場所，能夠為開展各層次、各類型的實驗教學(xué)與科學(xué)探究活動提供基本的條件保障[15]。與實驗版課標(biāo)相比，新課標(biāo)增加了化學(xué)學(xué)科專用教室建設(shè)，提出“應(yīng)重視化學(xué)學(xué)科專用教室建設(shè)，為學(xué)生選擇不同的化學(xué)課程，教師開展分層教學(xué)、加強(qiáng)化學(xué)教學(xué)的實踐性和探究性創(chuàng)造良好條件”[16]。并從人員、機(jī)制、硬件設(shè)施等對化學(xué)實驗室和化學(xué)學(xué)科專用教室建設(shè)提出了具體要求：“應(yīng)按照相關(guān)要求配齊實驗員，注重提高實驗員素質(zhì);制定完善的實驗室工作制度和安全守則，建立科學(xué)的實驗室運(yùn)行機(jī)制;配置必需的化學(xué)實驗設(shè)備、儀器、藥品和基礎(chǔ)設(shè)施，有條件的地方和學(xué)校應(yīng)逐步引進(jìn)一些現(xiàn)代化儀器設(shè)備”[17]。

3? 啟示

3.1? 提高實驗探究教學(xué)的實效性

3.1.1? 注重實驗探究教學(xué)的過程設(shè)計

實驗探究是科學(xué)探究的重要途徑，通過實驗探究可以使學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、建立假設(shè)、設(shè)計實驗方案、進(jìn)行實驗、得出結(jié)論的過程中開展實驗研究，在此過程中使學(xué)生體驗科學(xué)探究、理解科學(xué)探究，在潛移默化中逐步形成科學(xué)探究能力。

實驗探究活動要注重過程，更好地體現(xiàn)過程性，避免“探”而不“究”。實驗探究活動應(yīng)緊密結(jié)合具體的化學(xué)知識教學(xué)來進(jìn)行，教師在教學(xué)中應(yīng)重視創(chuàng)設(shè)真實且富有價值的問題情境，設(shè)計多樣化的實驗探究學(xué)習(xí)任務(wù)，結(jié)合具體的化學(xué)教學(xué)內(nèi)容特點和學(xué)生實際，引導(dǎo)學(xué)生開展分類與概括、證據(jù)與推理、模型與解釋、符號與表征等具有學(xué)科特色的學(xué)習(xí)活動，引導(dǎo)學(xué)生通過小組合作、實驗探究、討論交流等多樣化方式解決問題[18]，促進(jìn)學(xué)生實驗探究能力的發(fā)展。

3.1.2? 注重在實驗探究活動中培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力

科學(xué)探究的過程是思維與操作的統(tǒng)一體，只有這樣的探究過程才是科學(xué)的、真實的科學(xué)探究過程[19]。在探究活動中不僅要體現(xiàn)探究操作環(huán)節(jié)上的過程，更應(yīng)體現(xiàn)問題解決的思維過程，注重學(xué)生思維品質(zhì)的培養(yǎng)。

高階思維是指超越簡單回憶事實性知識的過程，是發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動[20]。新課標(biāo)要求教師在教學(xué)中改變在實驗中注重動手但缺少思考的現(xiàn)狀，強(qiáng)調(diào)高階思維過程，建立解決某類化學(xué)實驗問題的特定思路與方法，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展動手能力和高階思維能力[21]。學(xué)生化學(xué)高階思維能力的形成與發(fā)展，離不開化學(xué)高階思維活動[22]。教師應(yīng)注重高水平實驗探究活動的設(shè)計，充分利用實驗觀察和啟迪思維的教學(xué)策略，引導(dǎo)學(xué)生積極主動地參與實驗探究活動，并在活動中注重引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行概括關(guān)聯(lián)、分析比較、解釋說明、推斷預(yù)測、設(shè)計驗證等高階思維活動，在建構(gòu)知識的同時，促進(jìn)學(xué)生高階思維能力和化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的有效發(fā)展。

3.2? 提高化學(xué)教師的實驗教學(xué)能力

在現(xiàn)實的高中化學(xué)教學(xué)中仍普遍存在輕視實驗的現(xiàn)象。不少教師以課時緊、資源缺、學(xué)生多、安全性等為理由，不做或少做學(xué)生實驗[23]，存在以講實驗代替做實驗、以教師演示實驗代替學(xué)生實驗、以視頻實驗代替真實實驗等現(xiàn)象，在實驗中如何有效地組織學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，引導(dǎo)學(xué)生在假設(shè)、觀察、分析和推理基礎(chǔ)上解決問題，仍然存在較大的改進(jìn)空間[24]。新課標(biāo)強(qiáng)化了實驗的要求，規(guī)定了學(xué)生必做實驗，實驗類型更加豐富，注重將現(xiàn)代實驗技術(shù)融入教學(xué)中，注重信息技術(shù)與化學(xué)實驗的深度融合，實施“教、學(xué)、評”一體化，靈活運(yùn)用活動表現(xiàn)、紙筆測驗等多樣化的評價方式。因此，化學(xué)教師應(yīng)不斷提高自身的實驗教學(xué)能力，以適應(yīng)新課標(biāo)對實驗及實驗教學(xué)提出的更高要求。

3.2.1? 通過學(xué)習(xí)和實踐促能力提升

教師實驗教學(xué)能力的提升，需要教師自身不斷學(xué)習(xí)與實踐。首先，應(yīng)加強(qiáng)化學(xué)實驗教學(xué)理論的學(xué)習(xí)，平時注重多動手做實驗，增強(qiáng)實驗教學(xué)意識和實驗操作技能。其次，還要掌握一些現(xiàn)代實驗儀器的使用和實驗方法，嘗試將現(xiàn)代信息技術(shù)融入化學(xué)實驗教學(xué)中，如數(shù)字化實驗等，不斷挖掘貼近社會和學(xué)生生活實際的實驗素材，優(yōu)化改進(jìn)化學(xué)實驗，設(shè)計微型實驗、家庭小實驗和創(chuàng)新實踐活動等，通過學(xué)習(xí)和親身實踐使自身的實驗教學(xué)能力得到提升。

3.2.2? 通過培訓(xùn)促能力提升

培訓(xùn)是提升在職中學(xué)化學(xué)教師實驗教學(xué)能力的重要途徑和方法。學(xué)校、教育行政主管部門及教師培訓(xùn)機(jī)構(gòu)應(yīng)為促進(jìn)教師實驗教學(xué)實踐的深入開展創(chuàng)造環(huán)境、搭建平臺，增加教師化學(xué)實驗教學(xué)實踐機(jī)會，促進(jìn)教師在實踐中思考提升，引進(jìn)競賽機(jī)制或更新考核辦法，促進(jìn)教師對實驗教學(xué)的深入思考[25]。教師培訓(xùn)機(jī)構(gòu)也應(yīng)根據(jù)新課標(biāo)對實驗的要求，結(jié)合不同階段教師特點和教師化學(xué)實驗教學(xué)能力現(xiàn)狀，研究開發(fā)指向“化學(xué)實驗教學(xué)能力提升”的教師培訓(xùn)課程[26]和培訓(xùn)模式，通過培訓(xùn)組成學(xué)習(xí)共同體，建立化學(xué)實驗教學(xué)交流平臺，促進(jìn)教師與教師、教師與培訓(xùn)者間的交流，使教師的實驗教學(xué)能力得到有效提升。

3.3? 加強(qiáng)化學(xué)實驗室管理與建設(shè)

化學(xué)實驗室是師生開展實驗教學(xué)和實驗探究活動的場所，能夠為師生開展活動提供條件保障。新課標(biāo)從實驗室人員、運(yùn)行機(jī)制、配置等對化學(xué)實驗室建設(shè)提出了要求。

3.3.1? 加強(qiáng)人員保障

新課標(biāo)提出“應(yīng)按照相關(guān)要求配齊實驗員，注重提高實驗員素質(zhì)”[27]。各學(xué)校不僅要配備專職實驗員，而且教育行政主管部門和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)還應(yīng)加強(qiáng)對他們的培訓(xùn)，不斷提高他們的業(yè)務(wù)水平。合格的實驗員應(yīng)具備實驗室管理、化學(xué)實驗基本操作、實驗準(zhǔn)備、實驗創(chuàng)新和開放實驗室、組織開展實驗探究活動等能力，以適應(yīng)新課標(biāo)要求。

3.3.2? 加強(qiáng)機(jī)制和物質(zhì)等條件保障

要制定完善的實驗室工作制度和安全守則，強(qiáng)調(diào)實驗室安全管理和制度管理，以此為前提實現(xiàn)實驗室科學(xué)運(yùn)行，為開展各類實驗教學(xué)活動提供條件保障。各學(xué)校還應(yīng)按照有關(guān)規(guī)定配置必需的化學(xué)實驗設(shè)備、儀器、藥品和基礎(chǔ)設(shè)施，有條件的地方和學(xué)校應(yīng)逐步引進(jìn)一些現(xiàn)代化儀器設(shè)備，保證所有化學(xué)實驗和實驗探究活動安全、順利進(jìn)行。

高中化學(xué)新課標(biāo)更加強(qiáng)化實驗的要求。教師要認(rèn)真學(xué)習(xí)新課標(biāo)，深刻領(lǐng)會新課標(biāo)的基本理念和內(nèi)容要求，不斷提升自身專業(yè)素養(yǎng)和實驗教學(xué)能力，充分發(fā)揮實驗在化學(xué)教學(xué)中的作用，提高化學(xué)教學(xué)質(zhì)量，全面培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

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[19]王磊. 基于培養(yǎng)學(xué)生高級思維和創(chuàng)新能力的化學(xué)探究教學(xué)發(fā)展趨勢[J]. 化學(xué)教育， 2014， 35（7）： 5～9.

[25]何彩霞， 姜麗莉. 國內(nèi)中學(xué)化學(xué)教師實驗教學(xué)能力研究文獻(xiàn)綜述[J]. 教育與裝備研究， 2018， （2）： 25～30.

[26]何彩霞. 指向化學(xué)實驗教學(xué)能力提升的教師培訓(xùn)課程設(shè)計與實踐[J]. 化學(xué)教學(xué)， 2019， （5）： 11～15.