“素養(yǎng)為本”的高中化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略例談

陳禮權(quán)

摘? ?要：在高中化學(xué)教學(xué)中，探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要途徑。基于“素養(yǎng)為本”的課程理念，在開展“鐵及其化合物性質(zhì)”探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，通過精心創(chuàng)設(shè)問題情境激發(fā)學(xué)生的探究興趣，重新設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)為探究性實(shí)驗(yàn)明確探究任務(wù)，并適當(dāng)拓展實(shí)驗(yàn)延伸探究?jī)?nèi)容，較好的培養(yǎng)了學(xué)生“證據(jù)推理”“科學(xué)探究”“社會(huì)責(zé)任”等方面的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué);素養(yǎng)為本;探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)

在傳統(tǒng)的教育觀念中，化學(xué)教學(xué)應(yīng)注重學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能的掌握，所以很多教師盲目追求效率，慣于采取灌輸式教學(xué)法。但隨著時(shí)代的發(fā)展，這種教學(xué)理念開始顯露弊端，最主要的表現(xiàn)就是學(xué)生“高分低能”，學(xué)生雖具備應(yīng)試能力，但卻不能將化學(xué)的知識(shí)和技能靈活地應(yīng)用到實(shí)際問題中，也不能獨(dú)立面對(duì)新的化學(xué)領(lǐng)域，這便體現(xiàn)了發(fā)展學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的重要性和迫切性。學(xué)科核心素養(yǎng)是指具有某學(xué)科特點(diǎn)的素質(zhì)和技能，這是學(xué)生在學(xué)習(xí)和實(shí)踐過程中逐漸形成的[ 1 ]?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》明確提出：“普通高中的培養(yǎng)目標(biāo)是進(jìn)一步提升學(xué)生綜合素質(zhì)，著力發(fā)展核心素養(yǎng)”，化學(xué)學(xué)科的核實(shí)素養(yǎng)則包括“宏觀辨識(shí)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(shí)”“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”等五個(gè)方面。

化學(xué)作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高中化學(xué)課堂教學(xué)中占據(jù)著重要地位，是幫助學(xué)生理解化學(xué)理論、探究化學(xué)問題的重要方法，是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的主要陣地。隨著新課標(biāo)的實(shí)施和教育改革的深入推進(jìn)，“素養(yǎng)為本”成為各學(xué)科教學(xué)的重要理念，所以高中化學(xué)學(xué)科的教學(xué)理念也應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。在“素養(yǎng)為本”的理念指導(dǎo)下，開展探究性化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生在科學(xué)探究的過程中，充分發(fā)揮自己的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，挖掘自身學(xué)習(xí)潛能，發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。本文將以“鐵及其化合物的性質(zhì)”這部分的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容為例，闡述如何通過探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)高中生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

1? 創(chuàng)設(shè)問題情境激發(fā)探究興趣，培養(yǎng)“證據(jù)推理”意識(shí)

在開展化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，首先要通過創(chuàng)設(shè)有趣的問題情境，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，并讓學(xué)生在探究性實(shí)驗(yàn)中理解化學(xué)原理，體驗(yàn)化學(xué)的樂趣，提升實(shí)驗(yàn)探究能力，最終培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。化學(xué)以研究物質(zhì)組成、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和變化規(guī)律為主，而物質(zhì)的這些特點(diǎn)不會(huì)直接呈現(xiàn)給我們，往往需要根據(jù)物質(zhì)的組成去探索其性質(zhì)，根據(jù)其性質(zhì)進(jìn)一步探究其變化規(guī)律，或者根據(jù)物質(zhì)在某種條件下的反應(yīng)現(xiàn)象去推測(cè)其結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，這就需要培養(yǎng)學(xué)生“證據(jù)推理”意識(shí)與能力[ 2 ]。 所以，在高中化學(xué)“鐵及其化合物性質(zhì)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以先根據(jù)學(xué)生已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)能激發(fā)學(xué)生探究興趣的問題情境，再引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用已掌握的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，基于證據(jù)對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)或變化進(jìn)行假設(shè)、分析和推理，從而有效提高學(xué)生的證據(jù)推理能力，并促進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)原理和知識(shí)的深度理解。

例如，在探究鐵單質(zhì)的還原性時(shí)，先給學(xué)生創(chuàng)設(shè)如下問題情境：“小明為了探究鐵單質(zhì)的性質(zhì)，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：將適量CuSO4溶液置于試管中，然后將一段鐵絲插入CuSO4溶液中，靜置一段時(shí)間后，將鐵絲取出。請(qǐng)問，小明可能會(huì)看到什么現(xiàn)象？這一現(xiàn)象又說明了什么？”在問題的驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生開始進(jìn)行分析和推理。首先，根據(jù)當(dāng)前討論的話題，學(xué)生聯(lián)想到之前學(xué)習(xí)的“氧化還原反應(yīng)”，根據(jù)已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生了解到在Fe與CuSO4的反應(yīng)中，F(xiàn)e會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，進(jìn)而，學(xué)生嘗試寫出化學(xué)方程式：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。根據(jù)以上信息，學(xué)生推測(cè)道：“小明應(yīng)該會(huì)發(fā)現(xiàn)鐵絲表面析出紅色物質(zhì)?！睜柡笞寣W(xué)生選擇相應(yīng)的試劑和器材，親自驗(yàn)證自己的推理結(jié)果。通過這種“證據(jù)推理+實(shí)驗(yàn)探究”的方式，可以激活學(xué)生的科學(xué)思維，使學(xué)生在分析推理過程中對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)以及化學(xué)反應(yīng)的過程產(chǎn)生透徹的理解，進(jìn)而有效培養(yǎng)學(xué)生的“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)。

2? 重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)明確探究任務(wù)，培養(yǎng)“科學(xué)探究”意識(shí)

“科學(xué)探究”包括提出問題和假設(shè)、制定實(shí)驗(yàn)方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作等內(nèi)容，是學(xué)生順利完成探究性實(shí)驗(yàn)所必須具備的品質(zhì)。但是，“科學(xué)探究”意識(shí)必須在思考、探究、實(shí)踐的過程中得以萌芽和發(fā)展。然而一直以來，很多教師習(xí)慣將整理好的實(shí)驗(yàn)方法和過程直接展示給學(xué)生，或者讓學(xué)生根據(jù)教材上的實(shí)驗(yàn)步驟按部就班地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這演示性實(shí)驗(yàn)雖然節(jié)省了學(xué)生的時(shí)間和精力，但學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣低，嚴(yán)重抑制了學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力和科學(xué)探究意識(shí)的發(fā)展。因此，教師必須要對(duì)純演示性實(shí)驗(yàn)重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，將演示性實(shí)驗(yàn)改為探究性實(shí)驗(yàn)，明確實(shí)驗(yàn)探究的任務(wù)，讓學(xué)生帶著任務(wù)開展科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)[ 3 ]。 在高中化學(xué)“鐵及其化合物性質(zhì)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過重新設(shè)置實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)置探研問題，將探究任務(wù)移交給學(xué)生，讓學(xué)生親自經(jīng)歷提問、假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)操作等一系列過程，以培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)探究”意識(shí)與能力。

例如：在探究亞鐵鹽的性質(zhì)時(shí)，首先設(shè)置探究問題：“亞鐵鹽具有氧化性還是還原性？”這時(shí)學(xué)生給出不同的觀點(diǎn)，筆者趁勢(shì)引導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，以小組為單位完成探究任務(wù)。在這一過程中，學(xué)生們先是提出假設(shè)，然后根據(jù)問題和假設(shè)，設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)方案。如其中一組學(xué)生的假設(shè)是“亞鐵鹽具有氧化性”，根據(jù)化學(xué)原理：Fe2++Zn=Fe+Zn2+，設(shè)計(jì)如下探究性實(shí)驗(yàn)方案：

（1）在試管中加入3 ml FeCl2溶液，然后加入幾小塊鋅片;

（2）振蕩試管，過一陣后觀察現(xiàn)象。

在按照計(jì)劃進(jìn)行操作后，該組學(xué)生記錄的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為：溶液由淺綠色逐漸變成無色。接著，該組學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析和討論，最終驗(yàn)證了Fe2+具有氧化性這一觀點(diǎn)。而其他小組也同樣得到Fe2+具有還原性這一結(jié)論，于是讓各小組共享探究過程、討論探究結(jié)果。通過這種方式，可以讓學(xué)生深入到實(shí)驗(yàn)探究的各個(gè)環(huán)節(jié)，從而有效培養(yǎng)了學(xué)生的“科學(xué)探究”核心素養(yǎng)。

3? 適當(dāng)拓展實(shí)驗(yàn)延伸探究?jī)?nèi)容，培養(yǎng)“社會(huì)責(zé)任”意識(shí)

化學(xué)的很多理論和規(guī)律是人們對(duì)生活現(xiàn)象和生活經(jīng)驗(yàn)的概括與總結(jié)，而成熟的化學(xué)技術(shù)又回饋于人類的生產(chǎn)生活，并且在很多重要領(lǐng)域發(fā)揮著極大的作用，推動(dòng)了人類文明的進(jìn)步。所以，化學(xué)教學(xué)應(yīng)體現(xiàn)化學(xué)與社會(huì)、生活的聯(lián)系，應(yīng)貫徹“綠色化學(xué)”“健康化學(xué)”的基本理念，注重培養(yǎng)學(xué)生的“社會(huì)責(zé)任”意識(shí)，樹立學(xué)生利用化學(xué)科學(xué)造福人類社會(huì)的理想信念。在開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，需要適當(dāng)將化學(xué)實(shí)驗(yàn)拓展到生產(chǎn)、生活領(lǐng)域，適當(dāng)延伸化學(xué)探究實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，從而將化學(xué)學(xué)習(xí)與生產(chǎn)生活、社會(huì)問題聯(lián)系起來，以培養(yǎng)學(xué)生的“社會(huì)責(zé)任”意識(shí)。在高中化學(xué)“鐵及其化合物性質(zhì)”的教學(xué)中，我們將實(shí)驗(yàn)和探究的內(nèi)容適當(dāng)拓展延伸到生產(chǎn)領(lǐng)域，并引導(dǎo)學(xué)生思考相關(guān)的社會(huì)與生活問題，利用所掌握的知識(shí)和技術(shù)尋求解決辦法，從而提高學(xué)生的化學(xué)應(yīng)用意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

例如：在學(xué)生完成對(duì)鐵離子的檢驗(yàn)后，可將實(shí)驗(yàn)探究問題進(jìn)行了適當(dāng)拓展延伸：氯化亞鐵應(yīng)用于織物印染、顏料染、制造等多個(gè)行業(yè)，可以說在我們的生產(chǎn)生活中發(fā)揮著巨大的作用。但是，某工廠因工作人員的疏忽，使得一批氯化亞鐵粉末長(zhǎng)久暴露在空氣中，為了不造成浪費(fèi)，該工廠決定先檢驗(yàn)這批粉末的氧化程度，然后再?zèng)Q定其用途。你能幫助他們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)完成這一任務(wù)嗎？這一生活化問題馬上引起了學(xué)生的興趣，學(xué)生根據(jù)Fe2+和Fe3+的性質(zhì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，大體思路是先檢驗(yàn)氯化亞鐵是否被氧化，再探究氯化亞鐵被氧化的程度。通過以上拓展延伸的探究過程，可以讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)在人類生產(chǎn)生活中的重要性，培養(yǎng)學(xué)生節(jié)約以及合理利用資源的意識(shí)，并促使學(xué)生積極參與化學(xué)相關(guān)的社會(huì)問題的討論，以升華化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意義，培養(yǎng)學(xué)生的“社會(huì)責(zé)任”核心素養(yǎng)。

綜上所述，在落實(shí)新課程標(biāo)準(zhǔn)的過程中，教師要立足于學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，重視化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)來優(yōu)化教學(xué)方案，更新教學(xué)理念，運(yùn)用新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式與手段，落實(shí)培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的課程目標(biāo)，以真正實(shí)現(xiàn)高中化學(xué)教學(xué)的育人價(jià)值。

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