核心素養(yǎng)視域下高中化學(xué)實驗教學(xué)的實踐

許加海

化學(xué)是一門基于實驗的學(xué)科，化學(xué)實驗是學(xué)生獲取化學(xué)知識的重要過程。實驗是實施以訓(xùn)練學(xué)生創(chuàng)新思維和實踐能力為中心的素質(zhì)教育的有效途徑之一。在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中可以發(fā)揮實驗的導(dǎo)向功能，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識;可發(fā)揮實驗的心理功能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神;可發(fā)揮實驗的方法功能，訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維;可發(fā)揮實驗的操作功能，提高學(xué)生的實踐能力。實驗是高中化學(xué)的重要組成部分，教師需充分關(guān)注實驗教學(xué)，并通過實驗教學(xué)的開展，調(diào)動學(xué)生對化學(xué)知識學(xué)習(xí)的興趣，并對學(xué)生的創(chuàng)新能力以及探究精神進(jìn)行培養(yǎng)，以促使學(xué)生的化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)得到有效提高。本文主要對高中化學(xué)的核心素養(yǎng)內(nèi)容進(jìn)行探討，并提出核心素養(yǎng)下高中化學(xué)實驗的具體教學(xué)策略，以期能為高中化學(xué)實驗教學(xué)提供理論參考。

化學(xué)作為一門自然學(xué)科，其主要是對物質(zhì)的性質(zhì)、組成、結(jié)構(gòu)及其變化規(guī)律進(jìn)行研究。從某個角度講，化學(xué)屬于一門難懂且抽象的課程，這就使部分學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)知識的時候，容易出現(xiàn)畏懼心理。想要使學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的積極性與互動性得到有效提高，化學(xué)教師就需設(shè)置實驗活動，引導(dǎo)學(xué)生積極觀察實際生活中的化學(xué)現(xiàn)象及相關(guān)化學(xué)知識的應(yīng)用范圍，以強(qiáng)化學(xué)生對相關(guān)化學(xué)實驗敏感度以及興趣。同時，化學(xué)教師還需引導(dǎo)學(xué)生將相關(guān)化學(xué)實驗應(yīng)用于實際生活中，解決實際生活中存在的化學(xué)問題，這不僅可以使學(xué)生對化學(xué)實驗的操控力得到有效提高，而且能使學(xué)生深刻感受到化學(xué)知識具備的價值與實用性，從而使學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)得到顯著提高。

一、高中化學(xué)的核心素養(yǎng)內(nèi)容

新課標(biāo)中明確指出，高中化學(xué)的學(xué)科素養(yǎng)通常能分成五方面。第一，宏觀辨識和微觀探析。其通常指學(xué)生可以對化學(xué)學(xué)科具備的特點以及所做的實驗分類具有宏觀把握，并要求學(xué)生通過實驗操作，對實驗中的細(xì)微之處進(jìn)行仔細(xì)觀察;第二，平衡思想與變化觀念。其通常指對化學(xué)方程進(jìn)行配平，當(dāng)某個條件出現(xiàn)改變的時候，實驗的結(jié)果可能會出現(xiàn)相應(yīng)的改變，這對學(xué)生形成相應(yīng)的變化觀念以及平衡思想是極其有利的;第三，證據(jù)推理以及模型認(rèn)知。化學(xué)是具有科學(xué)性與嚴(yán)謹(jǐn)性的一門學(xué)科，對化學(xué)知識的學(xué)習(xí)，需要學(xué)生注重實驗操作。在實驗中，教師需引導(dǎo)學(xué)生對具體實驗中用到的器材、試劑等進(jìn)行詳細(xì)認(rèn)知，并通過實驗操作，引導(dǎo)學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)實施歸納和總結(jié)，從而得出相應(yīng)的實驗結(jié)論;第四，實驗探究以及創(chuàng)新意識。在實驗中，最主要的就是對學(xué)生自身的創(chuàng)新意識以及動手能力進(jìn)行培養(yǎng)。因此，化學(xué)教師可引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計相對簡單的小實驗，并讓學(xué)生親自動手;第五，社會責(zé)任和科學(xué)精神。其通常指學(xué)生對化學(xué)知識學(xué)習(xí)以及探索過程中，充分認(rèn)識化學(xué)科學(xué)的本質(zhì)，并體驗化學(xué)學(xué)科的價值，充分理解科學(xué)、社會、技術(shù)、環(huán)境的內(nèi)涵?？茖W(xué)需造福于社會，科學(xué)的主要目的就是回歸社會。因此，在化學(xué)實驗的具體教學(xué)中，教師需注重將化學(xué)知識與實際生活相聯(lián)系，促使學(xué)生真正實現(xiàn)學(xué)以致用。

二、核心素養(yǎng)下高中化學(xué)實驗教學(xué)實踐

（一）基于鼓勵的學(xué)生化學(xué)探究興趣激發(fā)

在新課標(biāo)推行后，高中化學(xué)課本實驗安排增多，落實實驗教學(xué)亦成為培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。具體來講，高中化學(xué)教師應(yīng)改變傳統(tǒng)教學(xué)觀念，注重實驗教學(xué)。在實驗教學(xué)前，引導(dǎo)學(xué)生明確實驗?zāi)繕?biāo)，詳細(xì)地向?qū)W生講解實驗流程與操作注意事項，提高學(xué)生實驗安全意識。在日常實驗教學(xué)中，化學(xué)教師應(yīng)鼓勵學(xué)生養(yǎng)成實驗與記錄同步的學(xué)習(xí)習(xí)慣，積極引導(dǎo)學(xué)生將自己所學(xué)與實驗過程相聯(lián)系，并進(jìn)行分析探討，進(jìn)而實現(xiàn)理論知識與實踐現(xiàn)象的完美結(jié)合。比如，在學(xué)習(xí)“鈉與水的反應(yīng)”內(nèi)容時，在實驗前，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生掌握實驗?zāi)康?、實驗原理。在實驗過程中，教師引導(dǎo)將實驗理論按照實驗步驟進(jìn)行實驗，并做好觀察記錄。學(xué)生通過觀察實驗現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，鈉與水反應(yīng)會出現(xiàn)“浮”“熔”“游”“響”“紅”等現(xiàn)象，并且水溫升高。教師可鼓勵學(xué)生分析實驗現(xiàn)象是否與教材講解相符，如果不同，是什么原因?qū)е碌?。針對不同的問題，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)置不同的實驗檢驗工藝，幫助學(xué)生得出正確的實驗結(jié)論，通過引導(dǎo)學(xué)生邊實驗邊思考，利于學(xué)生養(yǎng)成勤于思考、敢于實踐的學(xué)習(xí)習(xí)慣，使學(xué)生感受到化學(xué)的魅力，繼而激發(fā)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)積極性。

（二）基于實驗自主設(shè)計的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識培養(yǎng)

探究性實驗與“照葫蘆畫瓢”式的驗證性動手實驗截然不同。探究性實驗教學(xué)能深入地培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、思維能力特別是創(chuàng)造性思維能力、設(shè)計實驗的能力以及根據(jù)實驗分析，綜合得出正確結(jié)論的能力，有效地促進(jìn)學(xué)生理解和掌握知識，并能拓寬已知的、發(fā)現(xiàn)未知的知識。親身動手實驗是化學(xué)教育的重要媒介。通過實驗教學(xué)體系的構(gòu)建，可以加強(qiáng)學(xué)生的社會認(rèn)知能力，達(dá)到探索發(fā)現(xiàn)教育的需要?？茖W(xué)逐漸開始向生活滲透和進(jìn)化，使科學(xué)涵養(yǎng)成為一種社會共識。學(xué)生自己也有強(qiáng)烈的探索欲望，加強(qiáng)科學(xué)涵養(yǎng)在動手實驗中的整合，將極大地豐富學(xué)生的認(rèn)知，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)涵養(yǎng)和科學(xué)思維的形成。從化學(xué)動手實驗教學(xué)的角度出發(fā)，通過動手實驗培養(yǎng)手段，推動化學(xué)科學(xué)活動在動手實驗中的滲透與實踐，從而推動化學(xué)實驗涵養(yǎng)的可持續(xù)發(fā)展。實驗課堂引入新形式可以節(jié)省教學(xué)時間，快速吸引學(xué)生的眼球，使化學(xué)教學(xué)多樣化。可視化和生動的化學(xué)內(nèi)容輕松帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入狀態(tài)，主動并認(rèn)真思考問題，從而達(dá)到教育的目的。實現(xiàn)教學(xué)與實驗的深度融合，使學(xué)生不知不覺得出實驗中反映出的理論，提高教學(xué)實踐質(zhì)量。高中化學(xué)的實驗教學(xué)中，通常以演示實驗為主。學(xué)生只要依據(jù)化學(xué)教師給出的操作流程按部就班地操作，并對已經(jīng)知道的實驗結(jié)果進(jìn)行驗證。該實驗方式通常具有較高的安全性，對教師和學(xué)生提出的要求也相對較低。

該過程中，學(xué)生的想象思維與創(chuàng)造思維都受到相應(yīng)的影響。而對高中化學(xué)的核心素養(yǎng)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析，學(xué)校需積極引導(dǎo)學(xué)生對實驗活動進(jìn)行自主設(shè)計，并根據(jù)化學(xué)教師的指導(dǎo)，讓學(xué)生對相對簡單的實驗進(jìn)行自主設(shè)計，并為學(xué)生提供相應(yīng)的化學(xué)器械與原料，引導(dǎo)學(xué)生親自操作自己設(shè)計的實驗。這不僅有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力，而且能使學(xué)生的動手能力得到有效提高，從而使學(xué)生的學(xué)習(xí)效率得到顯著提高。例如，[Fe（OH）3] 膠體制備的實驗，首先，在沸水中添加[FeCl3]飽和溶液，然后繼續(xù)煮沸到顏色呈紅褐色，并停止加熱。該實驗所涉及的方程式為[Fe3++3H2O△FeOH3膠體+3H+]。該實驗通常有三個地方需要注意，首先，用等號;其次，明確標(biāo)注膠體而非沉淀;最后，加熱。該實驗在教材上已經(jīng)具有明確的實驗步驟，化學(xué)教師在強(qiáng)調(diào)了需注意的地方后，就能引導(dǎo)學(xué)生自己做實驗。這不僅有助于學(xué)生自主實踐能力的提高，而且能使學(xué)生形成相應(yīng)的創(chuàng)新意識。

（三）基于化學(xué)實驗的宏觀辨識和微觀辨析力培養(yǎng)

化學(xué)作為宏觀與微觀相結(jié)合的一門學(xué)科，化學(xué)教學(xué)中每項元素都能從各個角度實施分類，并從宏觀角度，以原子、分子進(jìn)行分類，從微觀角度，從元素類型進(jìn)行分類?；瘜W(xué)學(xué)科具備的獨特特征，通?？梢允箤W(xué)生形成良好的宏觀辨識與微觀探析的能力。學(xué)生做實驗前，教師需引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真做好實驗前的相關(guān)準(zhǔn)備工作，準(zhǔn)備好實驗所用的化學(xué)器械與試劑。學(xué)生需通過自身的觀察，對實驗的流程及其熟悉的實驗結(jié)果進(jìn)行掌握。在做實驗的時候，首先，學(xué)生需在宏觀角度對實驗方向與性質(zhì)進(jìn)行大致把握;其次，在實驗具體操作中，需引導(dǎo)學(xué)生細(xì)致觀察，比如，哪個環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)問題，怎樣記錄實驗步驟;最后，獲得相應(yīng)的實驗結(jié)果。通過該化學(xué)實驗的教學(xué)過程，通常對學(xué)生具備的宏觀辨識與微觀探析的素養(yǎng)培養(yǎng)有著重要影響。除此之外，學(xué)生在對高中化學(xué)相關(guān)知識進(jìn)行系統(tǒng)化學(xué)習(xí)后，需對化學(xué)實驗的相關(guān)知識進(jìn)行總結(jié)，依據(jù)不同實驗的不同步驟，對實驗實施歸納與總結(jié)。例如，對哪些實驗會用到溫度計進(jìn)行總結(jié)。教師可依據(jù)學(xué)生做出的實驗報告得出：測蒸氣溫度、測水浴溫度、測反應(yīng)混合物溫度等?；蜉^為常見的需塞棉花的實驗，通常包括制乙炔和收集[NH3]、加熱[KMnO4]制氧氣，其主要作用是避免[KMnO4]粉末進(jìn)入導(dǎo)管，避免實驗中出現(xiàn)的泡沫都進(jìn)入導(dǎo)管、避免氨氣和空氣之間對流，以此使[NH3]的收集時間得到有效縮短。

（四）基于化學(xué)實驗的實踐操作力培養(yǎng)

化學(xué)是一種與化學(xué)實驗相關(guān)或動手操作設(shè)計的基本科目，教師應(yīng)將讓學(xué)生把握化學(xué)實驗的主線，帶領(lǐng)和指導(dǎo)學(xué)生在化學(xué)實驗設(shè)計的步驟、整體實驗的結(jié)構(gòu)和記錄化學(xué)反應(yīng)等方面操作。教師更應(yīng)該結(jié)合學(xué)生自身的水平和興趣，有針對性地開設(shè)實驗練習(xí)實踐教學(xué)課程，對課程進(jìn)行專業(yè)的指導(dǎo)，這對學(xué)生來說會受益匪淺。然而，一些化學(xué)實驗課程的設(shè)計在思維培訓(xùn)方面仍然有缺陷。師資是學(xué)校教育的主導(dǎo)支柱，其思想認(rèn)識能力和水平直接影響著教學(xué)實踐的效果。如果教師沒有正確的教學(xué)理念的引導(dǎo)，對整個實驗設(shè)計的各個流程沒有進(jìn)行嚴(yán)格的把控和指導(dǎo)，一系列的教學(xué)項目可能會低效或無效。在高中化學(xué)實驗教學(xué)的過程中，不同學(xué)生在同一實驗中會遇到不同的問題。有些學(xué)生會在操作上出問題，有些學(xué)生會在化學(xué)試劑的量上產(chǎn)生問題。但是當(dāng)學(xué)生在實際的操作中感知時，往往很難發(fā)現(xiàn)自己的問題。因此，教師要在這個時候?qū)W(xué)生充分進(jìn)行個別指導(dǎo)，讓每一個學(xué)生都能在自己的實驗中得到有針對性的指導(dǎo)，這樣學(xué)生就能認(rèn)識到自己的問題所在。除此之外，教師還要根據(jù)學(xué)生在實驗中的表現(xiàn)和實驗教學(xué)中的思維進(jìn)行引導(dǎo)和激發(fā)，從而將學(xué)生引向新的知識探索方向，讓學(xué)生在實驗教學(xué)中充分發(fā)現(xiàn)知識的互通性和知識之間的轉(zhuǎn)變，并且能通過對知識的探究獲得動力，激發(fā)學(xué)生不斷學(xué)習(xí)。在學(xué)生探索的過程中，教師要與學(xué)生平等地溝通，為學(xué)生解決他們遇到的問題，讓學(xué)生恍然大悟，了解自己與知識之間的距離，發(fā)現(xiàn)更加廣闊的知識天地。

高中化學(xué)的實驗教學(xué)，也是對學(xué)生具備的實踐操作力進(jìn)行鍛煉。大部分學(xué)生對化學(xué)實驗的具體操作步驟以及實驗結(jié)果的被動記憶較為牢固，并在考試中獲得高分。但是，這通常會影響學(xué)生自身操作能力的提高。因此，在化學(xué)實驗具體教學(xué)中，教師需注重對學(xué)生的實踐操作力進(jìn)行培養(yǎng)，將學(xué)生作為課堂教學(xué)的主體，并在情況允許的狀況下，引導(dǎo)學(xué)生實施實驗操作，并發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，對實驗流程進(jìn)行指導(dǎo)。這不僅可以使學(xué)生的動手能力得到有效提高，還能使學(xué)生形成良好的實踐操作力。例如，對氨氣的實驗室制法開展教學(xué)時，首先，教師需將該實驗的具體反應(yīng)原理講解給學(xué)生，如[2NH4Cl+CaOH2CaCl2+2NH3↑+2H2O];其次，學(xué)生需充分理解與明確氨氣收集的方法是朝下的排空氣法;最后，教師需引導(dǎo)學(xué)生充分了解實驗驗滿的方法，把濕潤紅色的石蕊試紙置于試管口，如果試紙變成藍(lán)色，表明氨氣已收滿，或把蘸著濃鹽酸的玻璃棒逐漸向試管口靠近，如果出現(xiàn)了大量白煙，其表明氨氣已經(jīng)收集滿。上述的三個步驟通常是缺一不可的。這種化學(xué)實驗通常較為復(fù)雜，教師更需注重對學(xué)生操作的實驗流程進(jìn)行親自指導(dǎo)，從而使學(xué)生正確操作實驗流程的同時，獲得正確的實驗結(jié)果，并促進(jìn)自身實踐能力的提高。

（五）基于數(shù)字化實驗的教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化

實驗作為高中化學(xué)的重要學(xué)習(xí)方法，尤其是隨著化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的逐漸更新與完善，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)已無法與新課改下的化學(xué)內(nèi)容需要相適應(yīng)，就致使實驗結(jié)果存有相應(yīng)缺陷。數(shù)字化實驗則能有效彌補(bǔ)該不足，數(shù)字化的化學(xué)實驗開展中，通過數(shù)字化解釋，學(xué)生就能更好地理解課程中無法理解的概念與原理，實驗結(jié)論與以往相比更加明晰，學(xué)生對知識的理解也更加透徹。例如，化學(xué)實驗的“酒精燈火焰溫度的變化”教學(xué)中，傳統(tǒng)化教學(xué)法通常是教師反復(fù)強(qiáng)調(diào)在加熱過程中，需運(yùn)用高溫與加熱塊外部的火焰，這通常只能是理論上的結(jié)果，而缺乏相應(yīng)的數(shù)據(jù)支持。而學(xué)生在課堂上，更多的是死記硬背，對理論知識沒有真正理解與消化。但是，數(shù)字化實驗的開展，則能有效解決相關(guān)問題，在實驗過程中獲取的數(shù)據(jù)也更有說服力。這不僅能深化學(xué)生對知識的印象，還能充分掌握相關(guān)化學(xué)知識。由此可知，數(shù)字化實驗可以有效解決傳統(tǒng)化實驗中不能解決的問題，以促使化學(xué)實驗的教學(xué)水平得到切實提高。同時，數(shù)字化實驗中，通過大數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜問題的解決優(yōu)勢更加明顯。通過計算機(jī)及有關(guān)軟件系統(tǒng)的運(yùn)用，則能準(zhǔn)確地處理傳感器所獲取的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的處理過程與結(jié)果也屬于整個實驗開展的基礎(chǔ)，使學(xué)生充分掌握實驗的全過程，并促進(jìn)學(xué)生實驗?zāi)芰Φ奶岣摺?/p>

總之，化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)下，化學(xué)教師在具體教學(xué)時，需積極實施實驗教學(xué)，并將新理念、新課改作為教學(xué)要求，注重教學(xué)模式的創(chuàng)新，遵循以生為本的教學(xué)原則，從而實現(xiàn)教學(xué)方案的完善。因此，化學(xué)教師需通過有效的教學(xué)手段調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識的興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性與積極性，并通過教學(xué)方法的創(chuàng)新，對學(xué)生的分析與探究能力實施全面培養(yǎng)，從而深化學(xué)生認(rèn)知的同時，促使學(xué)生核心素養(yǎng)的提升。

注：本文為甘肅省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃年度一般課題“科學(xué)探究素養(yǎng)視角下以實驗為‘境脈’構(gòu)建‘多彩’高中化學(xué)課堂的實踐研究”（課題立項號：GS[2020]GHB4384）的研究成果。

（宋行軍）

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