化學(xué)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀及基于核心素養(yǎng)的策略研究

張瑾 林月環(huán)

關(guān)鍵詞：化學(xué)實驗教學(xué);化學(xué)核心素養(yǎng)

一、問題的提出

《普通高中化學(xué)課程標準（2017年版）》提出：高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”5個方面。普通高中化學(xué)課程的結(jié)構(gòu)分為必修、選擇性必修和選修三類。必修課程設(shè)置了5個主題，其中之一是“化學(xué)科學(xué)與實驗探究”。選修課程設(shè)置了3個系列，其中之一是“實驗化學(xué)”。在“課程內(nèi)容”的“內(nèi)容要求”中列出了“學(xué)生必做實驗”，在“教學(xué)提示”中專門提出了“實驗與探究活動”建議，在“實施建議”中提出，要“充分認識化學(xué)實驗的獨特價值，精心設(shè)計實驗活動”。

而筆者觀察發(fā)現(xiàn)越來越多的老師嫌實驗麻煩、化學(xué)課時少，選擇了“視頻實驗”“講實驗”“畫實驗”，讓學(xué)生“背實驗”。學(xué)生的實驗技能下降，對化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣也越來越低?；瘜W(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，化學(xué)實驗對于全面發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)有著重要的作用。它能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，能幫助學(xué)生理解并掌握化學(xué)知識和基本技能，能啟迪學(xué)生的科學(xué)思維，能訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)方法，能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與價值觀。在化學(xué)教學(xué)中，如何強化教師的實驗教學(xué)觀念，充分發(fā)揮實驗的教學(xué)功能，讓實驗回歸課堂，與化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)有機融合，是一線教師要關(guān)注的一個重要問題。

二、高一新生實驗技能現(xiàn)狀調(diào)查

為了了解學(xué)生化學(xué)實驗技能的掌握情況以及化學(xué)實驗教學(xué)的開展情況，筆者對自己所任教的剛?cè)雽W(xué)的高一3個班級的學(xué)生進行了一次問卷調(diào)查，參加問卷調(diào)查的共132名學(xué)生。

“化學(xué)老師在課堂上做演示實驗嗎？”選“經(jīng)?！庇?14人，占86.4%;選“偶爾"14人，占10.6%;選“難得”4人，占3%。“化學(xué)老師在課堂上放實驗錄像嗎？”選“經(jīng)?！?5人，占72%;選“偶爾"32人，占24.2%;選“難得”5人，占3.8%。

“老師的演示實驗?zāi)憧吹那鍐?？”選“很清楚”有62人，占47%;選“還行”60人，占45.5%;選“不太清楚”8人，占6%;選“不清楚”2人，占1.5%。

由此推測，大部分老師對化學(xué)實驗?zāi)芴岣邔W(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，調(diào)動學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性，在獲得化學(xué)基礎(chǔ)知識、化學(xué)實驗基本技能，形成化學(xué)基本概念基本理論提供感性素材等方面的重要性有著清晰的認識，在課堂教學(xué)中重視做好演示實驗的同時，還會用實驗錄像和多媒體技術(shù)來彌補演示實驗現(xiàn)象觀察的局限性。

“初中你做過幾次實驗？”選“沒有做過”10人，占7.6%;選“1-3次”50人，占37.9%;選“3-5次”29人，占22%;選“5次以上”20人，占15.2%;選“經(jīng)?！?3人，占17.4%。

“做過粗鹽提純的實驗嗎？”選“做過”76人，占57.6%;選“沒做過”56人，占42.4%。

“知道怎么折濾紙并制作過濾器嗎？”選“知道”118人，占89.4%;選“不知道”14人，占10.6%。

“會用漏斗進行過濾嗎？”選“會”124人，占93.9%;選“不會”8人，占6.1%。

“知道過濾時的注意事項嗎？”選“知道”127人，占96.2%;選“不知道”5人，占3.8%。

“會使用蒸發(fā)皿加熱食鹽水，使氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶?！边x“會”119人，占90.2%;選“不會”13人，占9.8%。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，沒有做過粗鹽提純實驗，但認為自己會制作過濾器，會過濾操作，會蒸發(fā)結(jié)晶，只是學(xué)生認為看過老師做演示實驗，記住了老師說的實驗操作要領(lǐng)，自己模仿一下總是可以的。整個初中階段學(xué)生自己動手做實驗少于5次的學(xué)生占67.4%。由此猜測，初中階段學(xué)生化學(xué)實驗的開展情況并不樂觀，學(xué)生的實驗技能多來自觀察，而非親身體驗。對實驗操作的認識來自于老師的演示實驗，或者就是老師的“講實驗”“講實驗操作”，自己的“背實驗”“背實驗操作”。

三、化學(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.對實驗教學(xué)的重視程度不夠，有理念、少行動

筆者通過訪談身邊的一些化學(xué)老師，發(fā)現(xiàn)老師們對化學(xué)實驗的教學(xué)功能的認識、理解都很到位，認為實驗在化學(xué)教學(xué)和化學(xué)學(xué)習(xí)中有著無可替代的作用。但在實際教學(xué)中，卻由于“種種原因”“有理念、少行動”：課時少，教學(xué)進度來不及，沒有課時安排學(xué)生實驗;實驗藥品有毒，實驗準備麻煩，實驗操作繁瑣，實驗現(xiàn)象觀察范圍小，不如看實驗錄像清楚;做實驗費時，學(xué)生看看熱鬧啥也沒記住，不如在黑板上“畫實驗”，讓學(xué)生“背實驗”效益高。學(xué)生進實驗室做實驗的機會很少，實驗提供的感性材料不足，學(xué)生對實驗的感知只停留在課本或是多媒體上，更談不上實驗技能的培養(yǎng)和訓(xùn)練。

2.實驗教學(xué)方式單一，重知識、輕素養(yǎng)

為了防止學(xué)生實驗過程中出現(xiàn)不必要的錯誤和事故，大多數(shù)老師采用的是演示實驗，邊做實驗邊指導(dǎo)學(xué)生觀察，“有沒有沉淀生成”“溶液顏色有沒有變化”“有沒有氣泡產(chǎn)生”等等。這種實驗教學(xué)方式雖然能讓學(xué)生清楚地觀察到實驗流程，記住實驗現(xiàn)象，但不能培養(yǎng)學(xué)生實驗操作能力、探究能力和創(chuàng)新能力。單一的實驗教學(xué)方式，重視的是化學(xué)知識的識記，忽略了化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

3.實驗藥品不足，重驗證、少探究

由于藥品管控，采購限制，實驗室藥品不足，老師只能在有限的實驗條件下進行實驗教學(xué)。實驗也往往是驗證性，而非探究性。教學(xué)中教師先介紹有關(guān)的知識，再用實驗進行驗證。就算是學(xué)生實驗，老師也會將實驗原理、操作步驟詳細地羅列出來，學(xué)生“照方抓藥”就可以。這種驗證性的實驗教學(xué)，表面看著熱鬧，實驗結(jié)束時有的學(xué)生甚至連實驗原理都沒搞清楚，更談不上實驗的探究性和實驗的自主性。

4.實驗設(shè)備落后，多定性，少定量

整個中學(xué)階段涉及的大多數(shù)是定性實驗，定量實驗較少：配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液、中和熱的測定、酸堿中和滴定。如酸堿中和滴定實驗，利用傳感器和計算機，可以繪制酸堿中和滴定曲線，讓學(xué)生直觀地感知在滴定終點前后溶液pH的突變。但由于學(xué)校實驗設(shè)備的落后，尤其缺少先進的數(shù)字化教學(xué)設(shè)備，老師只好在課堂上引導(dǎo)學(xué)生通過計算分析“少加一滴氫氧化鈉溶液、多加一滴氫氧化鈉溶液，混合溶液的pH變化”，讓學(xué)生對比滴定終點前后溶液pH的突變，既繁瑣又費時，學(xué)生還不一定能完全理解，可謂吃力不討好。

5.缺少實驗教學(xué)評價，做與不做一個樣

目前的高中階段沒有對學(xué)生化學(xué)實驗操作技能的考核，有的只是試卷上有關(guān)實驗的“筆試題”。沒有了考核要求的化學(xué)實驗教學(xué)就被“看實驗”“聽實驗”“畫實驗”“背實驗”取代了，實驗的教學(xué)功能被弱化了。中考、高考的壓力又讓老師們更加重視“應(yīng)試教育”，化學(xué)教學(xué)變得只重視知識的傳授，重視知識的邏輯性和系統(tǒng)性，忽視了知識獲得、實驗過程蘊含的核心素養(yǎng)教育價值。

四、基于核心素養(yǎng)的化學(xué)實驗教學(xué)策略

為了改變化學(xué)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀，在具備必需的實驗設(shè)備和條件之后，提高化學(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵在于——教師要轉(zhuǎn)變觀念，重視并充分發(fā)揮化學(xué)實驗的教學(xué)功能。化學(xué)教師要重新認識化學(xué)實驗在學(xué)生認識化學(xué)物質(zhì)及其變化規(guī)律過程中的重要作用：學(xué)生可以從化學(xué)實驗中獲取感性知識，提高學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣;可以創(chuàng)設(shè)生動的教學(xué)情境，幫助學(xué)生理解化學(xué)知識和技能;可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、思維能力、分析問題和解決問題的能力;可以啟迪學(xué)生的科學(xué)思維，訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和價值觀，提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

1.轉(zhuǎn)變應(yīng)試教學(xué)觀念，強化實驗教學(xué)功能

為了應(yīng)對中考、高考，教學(xué)中重理論、輕實驗的現(xiàn)象普遍存在。有的老師認為做實驗不如“背實驗、背過程、背方法”實惠。化學(xué)實驗是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識、研究化學(xué)問題的方法和途徑，是培養(yǎng)學(xué)生探究意識、提高探究能力的載體和手段。教師要轉(zhuǎn)變功利的應(yīng)試教學(xué)觀念，重視化學(xué)實驗，重視化學(xué)實驗的教學(xué)功能，以學(xué)生為主體進行化學(xué)實驗教學(xué)，讓學(xué)生真正走進實驗、走進化學(xué)，更好地認識化學(xué)、理解化學(xué)，從而培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

例如，三個基本操作，學(xué)生總是描述不到位：怎樣判斷沉淀已經(jīng)完全？怎樣洗滌沉淀？怎樣證明沉淀已經(jīng)洗滌干凈？學(xué)生從沒見過老師過濾沉淀、洗滌沉淀，沒有自己做過，怎能描述到位？在必修1專題1的教學(xué)中，我給學(xué)生布置“粗鹽的提純”實驗課題，課前布置預(yù)習(xí)：小明在實驗室分裝氯化鈉固體試劑的時候，不小心裝到了殘留硫酸鈉固體的試劑瓶中，請幫小明回收、制取純凈的氯化鈉固體。課堂上組織學(xué)生分組實驗，完成固體試劑的溶解、除雜、過濾、蒸發(fā)結(jié)晶等操作，學(xué)生練習(xí)了實驗基本操作，明確了操作的注意事項，對這三個基本操作的描述就不再是空對空了。

再如：經(jīng)常出現(xiàn)的實驗試題：下列實驗操作、現(xiàn)象及結(jié)論是否正確，（1）向淀粉溶液中加入少量稀硫酸，加熱幾分鐘，冷卻后再加入新制氫氧化銅，加熱，沒有看見磚紅色沉淀生成，證明淀粉沒有發(fā)生水解。（2）向某一鹵代烴中加入少量氫氧化鈉溶液并加熱幾分鐘，冷卻后向其中加入硝酸銀溶液，沒有得到淺黃色沉淀，證明不含溴元素。這些實驗操作和現(xiàn)象學(xué)生經(jīng)常混淆，如果能讓學(xué)生在實驗室中親自動手實驗，如果學(xué)生因為忘記了中和這一步驟，沒有得到預(yù)期的結(jié)果，相信學(xué)生會在改正錯誤操作的同時對這些實驗操作及現(xiàn)象有更深刻的認識。

2.優(yōu)化實驗教學(xué)方式，提高實驗教學(xué)效益

《普通高中化學(xué)課程標準（2017年版）》在“課程內(nèi)容”的“內(nèi)容要求”中列出了“學(xué)生必做實驗”，在“教學(xué)提示”中提出了“實驗與探究活動”建議。在教學(xué)中，我將一些操作簡單、試劑無毒無害、現(xiàn)象明顯的實驗設(shè)計為學(xué)生分組實驗，如氯水中所含微粒的探究、金屬鈉與水的反應(yīng)、二氧化硫的性質(zhì)、Fe2+和Fe3+的轉(zhuǎn)化、物質(zhì)的檢驗、配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液、原電池工作原理等等，邊講邊實驗，邊實驗邊學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在實驗中習(xí)得化學(xué)知識，在實驗中提高實驗技能，在實驗中培養(yǎng)化學(xué)思維。

例如，物質(zhì)檢驗分組實驗的時候，學(xué)生發(fā)現(xiàn)：向滴有酚酞的Ba（OH）2溶液（顯紅色）中分別滴加Na2S04、K2S04溶液，均有沉淀出現(xiàn)，但溶液的紅色都沒有褪去。教師引導(dǎo)學(xué)生“宏觀辨識”實驗現(xiàn)象，進而引導(dǎo)學(xué)生進行“微觀探析”：溶液中的離子重新組合，Ba2+和SO2結(jié)合生成BaS04沉淀，OH-并沒有真正參加反應(yīng)，從而更好地理解離子反應(yīng)的本質(zhì)。

教師要認真研究教學(xué)內(nèi)容，積極挖掘教材中的實驗內(nèi)容，選擇合適的方式，開展演示實驗、學(xué)生隨堂實驗、驗證性實驗、探究性實驗等多種形式的實驗教學(xué)。改進一些現(xiàn)象不明顯的實驗，設(shè)計一些貼近生活、有趣味的實驗，同時兼顧定性實驗和定量實驗。優(yōu)化實驗教學(xué)形式，提高學(xué)生在實驗中的參與度，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性，規(guī)范學(xué)生的實驗技能。還可以利用多媒體技術(shù)進行實驗教學(xué)，用實物展臺放大細微的實驗現(xiàn)象，提高演示實驗的可視范圍。

3.體驗實驗探究過程，開展深度學(xué)習(xí)

如果學(xué)生只是按規(guī)定的實驗步驟照方抓藥，對實驗?zāi)芰Φ奶岣卟]有多大幫助。在教學(xué)中教師要大膽放手讓學(xué)生自主實驗、自主探究。

例如，在利用A1C13溶液、NaOH溶液制備A1（OH）3沉淀的分組實驗中，有的學(xué)生手腳麻利，向盛有AICl3溶液的試管中倒入NaOH溶液，發(fā)現(xiàn)有一點白色沉淀生成但馬上消失了，再倒試劑，還是沒有沉淀生成。有的學(xué)生小心翼翼地用膠頭滴管滴加NaOH溶液，看到了白色沉淀的生成就停止實驗。有的學(xué)生連試劑瓶上標簽都沒看，隨手拿起一個把試劑倒到試管中，再倒另一個，結(jié)果啥也沒看見。學(xué)生“隨意搭配”的實驗往往可以收獲“驚喜”，借助實驗中出現(xiàn)的“驚喜”，可以引導(dǎo)學(xué)生討論、分析原因，更好地認識化學(xué)物質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)和原理。

再如，在檢驗Na202與水生成的NaOH時，學(xué)生有了新的發(fā)現(xiàn)：向反應(yīng)后的溶液中滴加酚酞試液，溶液變紅，振蕩試管，紅色褪去。再滴加幾滴酚酞試液，溶液又變紅，振蕩后又褪色。

面對學(xué)生產(chǎn)生的疑惑，教師引導(dǎo)學(xué)生建立思維模型：溶液顯紅色是氫氧化鈉和酚酞共同作用的結(jié)果，溶液紅色褪去應(yīng)該與兩個因素有關(guān)：①氫氧化鈉;②酚酞。因此可以猜測：①紅色褪去與氫氧化鈉溶液有關(guān);②紅色褪去與酚酞失效有關(guān)。

老師提供“酚酞”資料：“酚酞在酸性和中性溶液中為無色，在堿性溶液中為紫紅色，極強堿性溶液中為無色”。于是學(xué)生有了猜想①：溶液變紅，振蕩后褪色可能是因為氫氧化鈉溶液濃度過大。

教師：怎樣設(shè)計實驗證明你的猜想？

學(xué)生：在褪色后的溶液中加水，如果溶液變稀后恢復(fù)紅色，證明溶液紅色褪去是由于生成的氫氧化鈉溶液濃度過大造成。

實驗驗證：在褪色后的溶液中加水稀釋，溶液并沒有恢復(fù)紅色。

猜想②：紅色溶液振蕩后褪色應(yīng)該與酚酞有關(guān)。

討論：反應(yīng)后的溶液中存在哪些物質(zhì)能與酚酞反應(yīng)。

學(xué)生：從元素組成看，也許過氧化鈉與水反應(yīng)生成了過氧化氫，將酚酞氧化了。

討論：怎樣證明反應(yīng)后的溶液中是否存在過氧化氫？

學(xué)生：加二氧化錳，使過氧化氫分解。

實驗驗證：向反應(yīng)后的溶液中加少量二氧化錳，有大量氣泡產(chǎn)生，產(chǎn)生的氣體可以使帶火星的木條復(fù)燃。等氣泡消失后，再向溶液中加入酚酞試液，溶液變紅色，振蕩后也不消失。

由此可以得出結(jié)論：在過氧化鈉與水反應(yīng)的溶液中，有過氧化氫存在，將酚酞氧化，紅色溶液褪色。

化學(xué)教學(xué)不僅僅是為了傳授化學(xué)知識，教師要主動開發(fā)實驗中具有探究價值的問題，引導(dǎo)學(xué)生進行科學(xué)探究，開展深度學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的“科學(xué)探究和創(chuàng)新意識”。

4.結(jié)果與過程并重，形成化學(xué)思維

化學(xué)實驗教學(xué)不僅僅在于讓學(xué)生知道化學(xué)實驗的結(jié)果，更在于讓學(xué)生體驗化學(xué)實驗的過程，經(jīng)歷獲得實驗結(jié)果的過程，形成化學(xué)思維，養(yǎng)成科學(xué)方法。

例如，學(xué)生觀察老師演示實驗的時候發(fā)現(xiàn)：銅和濃硝酸反應(yīng)后的溶液呈深綠色，銅和稀硝酸反應(yīng)后的溶液呈藍色。產(chǎn)生了疑問：都是硝酸銅溶液，為什么顏色會不同？

學(xué)生：也許是與濃硝酸反應(yīng)的銅多，生成的硝酸銅多，導(dǎo)致溶液濃度大，溶液顏色就深一些。

老師：怎樣設(shè)計實驗證明你的猜想？

學(xué)生：稱取相同質(zhì)量的銅，分別與足量濃硝酸、稀硝酸反應(yīng)，等銅全部反應(yīng)完，看看溶液的顏色是否一樣。如果一樣，證明假設(shè)是正確的。

學(xué)生：直接利用實驗室里的硝酸銅固體，配制不同濃度的溶液，看看硝酸銅溶液濃度不同時溶液顏色有沒有區(qū)別。

老師：還有沒有別的原因？

學(xué)生：可能與生成的氣體有關(guān)，銅和濃硝酸生成的是紅棕色的N02，它溶解在溶液里，對溶液顏色有影響。

老師：為什么你會有這樣的想法？

學(xué)生：藍色溶液+紅棕色氣體，會不會像藍色+黃色是綠色一樣。

老師：怎樣設(shè)計實驗證明你的猜想？

學(xué)生：往藍色的硝酸銅溶液中通N02氣體，看溶液顏色是否變成綠色，或者將綠色的溶液加熱，將N02排盡，看溶液顏色是否變藍。

課后，我?guī)ьI(lǐng)學(xué)生在實驗室進行了實驗驗證：

（1）實驗室試劑瓶中倒出已經(jīng)部分潮解的硝酸銅，呈藍色。配成溶液，加水稀釋，溶液還是藍色。

（2）加熱反應(yīng)后的綠色溶液（在通風(fēng)櫥里進行），并將氣體通入藍色硝酸銅溶液中（注意防止倒吸）。加熱2分鐘后，試管中的紅棕色氣體變多，氣體顏色變深。加熱5分鐘后，溶液開始變藍色，溶液上方氣體變無色，停止加熱。試管內(nèi)溶液上方氣體又變?yōu)榧t棕色，溶液又顯綠色。將加熱后的試管在通風(fēng)櫥中放置一天后再觀察，溶液變藍色。得出結(jié)論，銅和濃硝酸反應(yīng)后的溶液呈綠色，是由于紅棕色的N02溶于藍色的硝酸銅溶液中造成的。

我國著名化學(xué)家戴安邦先生一貫重視實驗教學(xué)，他認為“化學(xué)是一門實驗科學(xué)，學(xué)習(xí)化學(xué)特別需要從實驗入手。只傳授化學(xué)知識和技術(shù)的化學(xué)教育是片面的，全面的化學(xué)教學(xué)要求既傳授化學(xué)知識和技術(shù)，更訓(xùn)練科學(xué)方法和思維，還培養(yǎng)科學(xué)精神和品德。學(xué)生在化學(xué)實驗室中是學(xué)習(xí)的主體，在教師指導(dǎo)下進行實驗，訓(xùn)練由實驗解決化學(xué)問題，使各項智力因素皆得以發(fā)展，故化學(xué)實驗是實施全面化學(xué)教育的一種最有效的教學(xué)形式”。

作為一名化學(xué)教師，要充分認識化學(xué)實驗的獨特價值，精心設(shè)計實驗教學(xué)活動，認真組織好、開展好實驗教學(xué)，提高實驗教學(xué)能力，讓實驗回歸課堂，回歸學(xué)生，在化學(xué)實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。