基于核心素養(yǎng)視域下的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)研究

張少文

摘要：化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的觀察能力、思維能力和實(shí)驗(yàn)探究能力，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以提升學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。本文就基于核心素養(yǎng)視域下，如何開(kāi)展高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)做一淺述。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);高中化學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué)

文章編號(hào)：1008-0546（2022）06x-0084-03?? 中圖分類(lèi)號(hào)：G632.41?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.06x.022

教育部在《關(guān)于全面深化課程改革落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)的意見(jiàn)》中，明確把核心素養(yǎng)的內(nèi)涵界定為“學(xué)生應(yīng)具備的適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展必要的必備品格和關(guān)鍵能力”[1]。高中化學(xué)核心素養(yǎng)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”五個(gè)維度，上述五項(xiàng)素養(yǎng)貫穿整個(gè)高中化學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程，各有側(cè)重，相輔相成。

化學(xué)作為一門(mén)自然科學(xué)的最鮮明的特點(diǎn)就是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)[2]?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)是高中化學(xué)的重要組成部分，是學(xué)生獲取知識(shí)的重要手段和有效途徑?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)趣味之中充滿哲理，平淡之中蘊(yùn)含神奇，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，學(xué)生可以充分領(lǐng)略化學(xué)學(xué)科的特殊魅力。筆者在教學(xué)過(guò)程中感受到，高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不局限于課本上的實(shí)驗(yàn)，還可以將課本中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，使其更好地為化學(xué)教學(xué)服務(wù)，同時(shí)也可以讓學(xué)生參與一些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，親身體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的知識(shí)與快樂(lè)，做到寓教于樂(lè)，更好發(fā)展學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

一、開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的三條途徑????? 1.完成書(shū)本實(shí)驗(yàn)，夯實(shí)實(shí)驗(yàn)技能，掌握化學(xué)知識(shí)

筆者統(tǒng)計(jì)了蘇教版化學(xué)課本中的課堂實(shí)驗(yàn)，匯總?cè)缦拢ㄒ?jiàn)表1）：

這些實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，可以使學(xué)生通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，更好、更深入理解教材的知識(shí)內(nèi)容。在教學(xué)中，可以設(shè)計(jì)問(wèn)題鏈?zhǔn)降慕虒W(xué)來(lái)完成這些實(shí)驗(yàn)。例如：金屬鈉與水的反應(yīng)，可以設(shè)計(jì)以下問(wèn)題鏈（見(jiàn)表2），通過(guò)問(wèn)題的提問(wèn)與解答，學(xué)生不但可以系統(tǒng)掌握鈉的相關(guān)性質(zhì)，還可以理解產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的本質(zhì)原因，更深入地理解金屬鈉的相關(guān)知識(shí)。

2.改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn)，拓展實(shí)驗(yàn)操作，完善知識(shí)體系

對(duì)于教材中的某些實(shí)驗(yàn)，我們可以通過(guò)改進(jìn)裝置、條件、技術(shù)等，進(jìn)行創(chuàng)新，使實(shí)驗(yàn)操作更方便、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更直觀、更真實(shí)展示在學(xué)生面前。

蘇教版高中化學(xué)必修1第49頁(yè)的課堂實(shí)驗(yàn)2：將一小塊金屬鈉放在石棉網(wǎng)上加熱，觀察現(xiàn)象。理論上的現(xiàn)象應(yīng)該是生成淡黃色固體，實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻得到了黑色的物質(zhì)（見(jiàn)圖1）。仔細(xì)觀察，也只能看到一點(diǎn)點(diǎn)的淡黃色物質(zhì)。學(xué)生馬上提出疑問(wèn)：為什么沒(méi)有生成淡黃色固體？教師想了想說(shuō)到：我也想問(wèn)問(wèn)各位同學(xué)，為什么沒(méi)有生成淡黃色的物質(zhì)？是什么原因造成的？怎樣才能得到淡黃色的過(guò)氧化鈉呢？

步驟一、研究討論出現(xiàn)黑色物質(zhì)可能的原因。

A.金屬鈉表面的煤油未擦凈，在加熱過(guò)程中，煤油中的碳元素沒(méi)有充分燃燒而出現(xiàn)炭黑。

B.石棉網(wǎng)的原因。加熱是在石棉網(wǎng)上進(jìn)行的，也許是石棉網(wǎng)中的某些物質(zhì)引起黑色物質(zhì)的出現(xiàn)。

步驟二、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，驗(yàn)證上述假設(shè)是否成立。

取一小塊金屬鈉，吸干表面煤油，并將六個(gè)面全部切開(kāi)，露出“新鮮的金屬鈉”，置于石棉網(wǎng)上加熱，反復(fù)實(shí)驗(yàn)了5次，依然得到黑色的物質(zhì)，沒(méi)有生成淡黃色的過(guò)氧化鈉。從而得出結(jié)論，問(wèn)題出在石棉網(wǎng)上。

步驟三、尋找石棉網(wǎng)的替代者。

用鋁片代替石棉網(wǎng)，用鑷子取出一小塊金屬鈉，用濾紙吸干表面煤油，切除鈉的表面，放在鋁片中央的凹陷處，加熱（見(jiàn)圖2）。（說(shuō)明：放置鈉的位置，要弄一個(gè)凹陷才行，以免加熱時(shí)金屬鈉熔化而四處流淌。）

蘇教版必修1第21頁(yè)的“焰色反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)，課堂演示時(shí)，坐在后面的同學(xué)觀察現(xiàn)象并不明顯，筆者做了一些改進(jìn)：將相關(guān)試劑溶于一定濃度的酒精溶液中并裝入噴霧瓶。操作時(shí)，將噴嘴對(duì)準(zhǔn)酒精燈火焰，進(jìn)行噴霧操作，現(xiàn)象非常明顯，并能有效排除試劑承載物本身焰色的干擾，學(xué)生觀察起來(lái)直觀性很強(qiáng)（見(jiàn)圖3）。

3.設(shè)計(jì)課堂實(shí)驗(yàn)，提升實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，豐富知識(shí)儲(chǔ)備

課堂實(shí)驗(yàn)是為了更好展示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，幫助學(xué)生理解、識(shí)記、掌握相關(guān)化學(xué)知識(shí)。在條件允許的前提下，可以讓學(xué)生自己動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，從而提升學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，豐富學(xué)生的化學(xué)知識(shí)體系，發(fā)展科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)素養(yǎng)。

蘇教版實(shí)驗(yàn)化學(xué)有一節(jié)內(nèi)容為：反應(yīng)速率的影響因素，教材中著重討論了“濃度”“溫度”對(duì)反應(yīng)速率的影響。能不能設(shè)計(jì)一個(gè)與生活緊密相關(guān)的與反應(yīng)速率有關(guān)的實(shí)驗(yàn)?zāi)?？蘋(píng)果汁變色就是一個(gè)很好的范例[3]。

實(shí)驗(yàn)用品：新鮮蘋(píng)果、維生素C、食鹽、飲用水、榨汁機(jī)、杯子、量杯。

實(shí)驗(yàn)記錄（見(jiàn)表3）。

這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，既貼近日常生活，又與化學(xué)相關(guān)知識(shí)聯(lián)系緊密，且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，真正做到了“源自生活的化學(xué)課堂”。

二、開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的三點(diǎn)思考

1.注重學(xué)科素養(yǎng)的提升

實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，不論是書(shū)本實(shí)驗(yàn)的完成、演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)還是課堂實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，都要注重科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)素養(yǎng)的培養(yǎng)和提升。教師應(yīng)通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，因勢(shì)利導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得新知識(shí)。教師還應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)，教育學(xué)生尊重事實(shí)，引導(dǎo)學(xué)生理性思維，激發(fā)學(xué)生探索未知世界的熱情。

例如：蘇教版必修2“化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能”的教學(xué)過(guò)程中，有一個(gè)實(shí)驗(yàn)：用導(dǎo)線將鋅片和銅片連接起來(lái)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。這時(shí)，學(xué)生會(huì)明顯看到銅片上產(chǎn)生氣泡，老師也會(huì)設(shè)計(jì)很多問(wèn)題來(lái)進(jìn)行課堂教學(xué)。這時(shí)往往會(huì)忽略鋅片上的現(xiàn)象，此刻鋅片上還是有氣泡產(chǎn)生的，可以就此讓學(xué)生思考，電子通過(guò)導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到銅片上，為何鋅片上還有氣泡呢？作為一個(gè)討論題來(lái)引發(fā)學(xué)生的思辨，提升學(xué)生的探索求知欲望。

2.注重教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)

真實(shí)教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)，即依據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，從學(xué)生經(jīng)驗(yàn)或自然、社會(huì)生活中選取典型的場(chǎng)景、事物，利用某種教學(xué)媒體，輔以教師的語(yǔ)言描繪，鮮明地展現(xiàn)在學(xué)生眼前，為開(kāi)展學(xué)習(xí)活動(dòng)提供場(chǎng)景，為學(xué)生提供觀察研究的客體。教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)是課堂教學(xué)的基本要素，也是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)轉(zhuǎn)型的重要前提[4]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)堅(jiān)持“以人為本”的教學(xué)理念，通過(guò)教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)參與的主動(dòng)性和積極性，讓學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中掌握知識(shí)，鍛煉能力。通過(guò)創(chuàng)設(shè)生動(dòng)、逼真的情境，可以讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)取得更佳的效果。

例如：在講解金屬鈉的性質(zhì)時(shí)，可以先引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)“金屬活動(dòng)順序表”，然后拋出問(wèn)題：若將金屬鈉投入到硫酸銅溶液中，將出現(xiàn)什么現(xiàn)象？有的學(xué)生馬上會(huì)回答：把金屬銅置換出來(lái)。此時(shí)教師便可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，是否真的可以將銅置換出來(lái)。演示實(shí)驗(yàn)完成，看到了產(chǎn)生大量氣體，得到藍(lán)色沉淀，并沒(méi)有紅色的金屬銅析出，答案一目了然。

3.注重課堂實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新

實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的核心，創(chuàng)新是實(shí)驗(yàn)的生命。不論是實(shí)驗(yàn)試劑的創(chuàng)新、實(shí)驗(yàn)儀器的創(chuàng)新還是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，都會(huì)賦予實(shí)驗(yàn)新的生命與活力。創(chuàng)新也是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的主要內(nèi)容。當(dāng)然，在實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新過(guò)程中，要遵守實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性，不能脫離實(shí)驗(yàn)教學(xué)本身，無(wú)邊無(wú)際地胡亂創(chuàng)設(shè)，看上去華麗完美，實(shí)際上只是一只“花瓶”，對(duì)教學(xué)完全沒(méi)有幫助。實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的目的是使實(shí)驗(yàn)教學(xué)更易操作，現(xiàn)象更加明顯，學(xué)生更容易理解和接受實(shí)驗(yàn)所賦予的知識(shí)。

例如：蘇教版必修2“乙醇”這一節(jié)的“乙醇的催化氧化實(shí)驗(yàn)”，筆者將這個(gè)實(shí)驗(yàn)做了改進(jìn)：在酒精燈的外焰和焰心之間上下反復(fù)移動(dòng)銅絲，當(dāng)移至外焰時(shí)，銅絲變黑，移至焰心時(shí)，銅絲又變紅，現(xiàn)象非常明顯，金屬銅的催化作用顯而易見(jiàn)。

高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究，看似一個(gè)老話題，但卻是一個(gè)永恒的話題，基于核心素養(yǎng)視域的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究，是高中化學(xué)教師在實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中孜孜以求的研究。通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的有效實(shí)施與開(kāi)設(shè)，在點(diǎn)亮化學(xué)課堂的同時(shí)，也可以充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從更深層次培養(yǎng)學(xué)生理解知識(shí)、形成分析和解決問(wèn)題的能力。對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思考和優(yōu)化過(guò)程，也是師生獲得情感、態(tài)度、價(jià)值觀的一部分。

參考文獻(xiàn)

[1]余文森.核心素養(yǎng)導(dǎo)向的課堂教學(xué)[M].上海：上海教育出版社，2018.

[2]鄭長(zhǎng)龍.化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新視野[M].北京：高等教育出版社，2004.

[3]于濤.利用蘋(píng)果汁的變色研究化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新[J]實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2019（11）：35-36.

[4]王祖浩.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)教師指導(dǎo)書(shū)（化學(xué)）[M].上海：上海教育出版社，2020.