化學實驗教學的現狀與對策

【摘 要】化學實驗對于發(fā)展學生的學科核心素養(yǎng)有著重要作用?；诤诵乃仞B(yǎng)的化學實驗教學研究主要圍繞三個方面：一是化學實驗對發(fā)展學生核心素養(yǎng)的作用，二是化學實驗教學設計與教學策略，三是不同類型化學實驗對學生某方面核心素養(yǎng)發(fā)展的貢獻。針對當前化學實驗教學中存在的問題，從四個方面提出教學對策：一是提高教師理論水平和專業(yè)素養(yǎng)，二是深化研究實驗教學策略，三是開發(fā)實驗校本課程，四是研究教學評價。

【關鍵詞】學科核心素養(yǎng);化學實驗教學;現狀;對策

【中圖分類號】G633.8? 【文獻標志碼】A? 【文章編號】1005-6009（2022）43-0016-05

【作者簡介】陳峰，浙江省杭州市塘棲中學（杭州，311000）教師，高級教師，江蘇省特級教師。

化學學科核心素養(yǎng)是化學學科育人價值的集中體現，是學生通過學科學習而逐步形成的必備品格和關鍵能力?！镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“課程標準”）明確指出：以實驗為基礎是化學學科的重要特征之一，化學實驗對于全面發(fā)展學生的化學學科核心素養(yǎng)有著極為重要的作用?；瘜W實驗有助于激發(fā)學生學習化學的興趣，創(chuàng)設生動活潑的教學情境，幫助學生理解和掌握化學知識和技能，啟迪學生的科學思維，訓練學生的科學方法，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和價值觀。[1]

雖然課程標準規(guī)定了每一教學主題的內容要求、教學提示和學業(yè)要求，并在附錄中對化學學科核心素養(yǎng)的水平進行劃分，但是教師在化學實驗的教學中仍面臨許多問題。例如，核心素養(yǎng)視域下化學實驗教學有哪些特點，化學實驗教學可以發(fā)展哪些核心素養(yǎng)，如何設計并開展“素養(yǎng)為本”的實驗教學，等等。本文對當前化學實驗教學的現狀進行梳理，針對教學中存在的問題提出相應的解決辦法，為促進化學學科核心素養(yǎng)在化學實驗教學中的落實提供借鑒。

一、核心素養(yǎng)視域下化學實驗教學的現狀

（一）理論研究顯成效

筆者梳理近三年研究論文發(fā)現，現有研究者已經達成共識——化學實驗能促進學生化學學科核心素養(yǎng)的發(fā)展，有利于“變化觀念與平衡思想”“科學探究與創(chuàng)新意識”等學科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。目前研究主要圍繞三個方面，一是化學實驗教學對發(fā)展學生核心素養(yǎng)的作用。二是學科核心素養(yǎng)視域下的化學實驗教學設計與教學策略。這是目前研究化學實驗教學與核心素養(yǎng)關系的重點，研究力度大，研究成果豐富。三是不同類型化學實驗對發(fā)展學生某類核心素養(yǎng)的獨特貢獻。

現有對化學實驗教學的研究主要集中在教學目標設定、教學情境設置、教學內容結構化、教學單元和探究實驗設計等方面，還有些研究探討某方面核心素養(yǎng)在實驗教學中的培養(yǎng)問題。目前研究中還存在一些問題，如研究教師的教學設計多，研究學生學習方式轉變的內容較少;研究“教、學”多，研究在教學中落實“教、學、評”一體化較少。

（二）實際教學有隱憂

隨著課程改革的不斷深入，越來越多的化學教育者重視化學實驗教學。但是在以分數為“指揮棒”的高考評價機制下，學校管理者、教師和學生對實驗教學的開設和實施仍存在一些錯誤認識，實驗教學還存在許多問題。

1.學校角度

學校管理者對化學實驗的重要性認識不足，實驗設施有待完善。幾乎每所學校都建有一定規(guī)模的實驗室，但實驗室內部配置參差不齊，有的學校在實驗室建設方面投入資金不足，實驗室缺少必需的儀器、試劑;有的學校連簡單的演示實驗都無法完成，多年來實驗教學都停留在“紙上談兵”階段。

學校缺少專業(yè)的化學實驗教師。專業(yè)的實驗教師能幫助化學教師設計、改進實驗，對化學實驗教學起到錦上添花的作用。但是當前不少學校的實驗教師由年齡較大的教師擔任，甚至由非化學專業(yè)教師擔任。

缺少對實驗教學工作量的認可。上好一節(jié)實驗課要比上好一節(jié)理論課投入更多的時間與精力，教師在課前要準備儀器、試劑，還要嘗試做一遍實驗。但是教師考核中隱去了對教師這部分工作量的關注，使得教師付出更多精力卻得不到應有的回報。

2.教師角度

專業(yè)知識陳舊，思維僵化。無論教學改革如何風起云涌，仍有教師無動于衷，多年來仍以陳舊的甚至是錯誤的化學專業(yè)知識進行教學，教學觀念落后、思維僵化。教師只有具備創(chuàng)新思想，不斷更新專業(yè)知識，提高格局視野，才能在教學中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，落實核心素養(yǎng)。如中學化學中常見的NO2與N2O4平衡探究實驗[2]，傳統(tǒng)方法是在注射器中充入一定量的NO2氣體，迅速地內推活塞，觀察到氣體的顏色先變深后變淺。常見的解釋是，內推活塞氣體體積減小，NO2濃度變大體系顏色加深，隨后NO2與N2O4的平衡發(fā)生移動，體系顏色變淺。隨著化學教學中數字化傳感設備的普及，用壓強傳感器做這個實驗時，可以發(fā)現即使在注射器中充入空氣也可以得到相應的壓強變化圖像，顯然已不能從壓強角度來解釋實驗現象。由此可見，教師通過加強專業(yè)理論學習，不斷糾正和完善對實驗的認知是非常必要的。

弱化手動實驗的現象嚴重，進行紙上實驗、視頻實驗。這樣的教學常常導致學生出現“聽得懂、講不清、用不明、做不對”的現象，難以真正培養(yǎng)學生的思維能力和知識應用能力。多媒體技術已經在課堂教學中得到廣泛應用，對于那些在課堂教學中難以明顯觀察到實驗現象的化學實驗，或者一些有毒、易燃、易爆具有一定危險性的化學實驗，教師可利用多媒體技術，模擬、視頻展示實驗過程或實驗現象，這樣可以彌補具體實驗不足，強化實驗教學的效果。但是部分教師過多使用多媒體播放實驗視頻，用實驗視頻代替具體實驗操作，使得學生親身參與實驗的機會減少，嚴重影響了化學實驗教學的有效性。

探究實驗中缺少教師的理論指導。對學生來說，實驗能夠激發(fā)學生的學習興趣，調動其學習積極性。實驗教學中更重要的是學生在實驗過程中發(fā)現問題，并運用高階思維對問題進行深入思考，最后在教師的幫助下用理論知識解決問題，只有這樣學生對實驗的認識才能達到更深層次。遺憾的是，大多數教師只關注實驗本身，缺乏對理論的指導，使實驗室變成學生的“游樂場”，熱鬧后缺乏冷靜的思考，導致學生在實驗中的收獲大打折扣。

實驗評價的缺失?！敖?、學、評”一體化是課程標準倡導的教學策略，評價是為了診斷，更要促進教與學質量的提升。目前，中學化學實驗評價仍以化學實驗知識測試為主，注重結果評價，忽視化學實驗技能與知識應用的過程評價。在評價形式上又以紙筆測試為主，忽視對具體實驗操作的評價。在評價功能上，以甄別與選拔為主要目的，不利于實驗創(chuàng)新與學生實驗探究能力素養(yǎng)的培養(yǎng)。[3]

3.學生角度

興趣濃厚但不持久。高中學生好奇心強，對刺激的實驗現象最感興趣，但這種興趣低級而短暫，很難引發(fā)學生進一步學習。

認識水平相對較低。受高考考試方式影響，學生對實驗認識程度膚淺，在心理上不重視實驗操作，他們總是抱有“高考中實驗題只要求筆答，不考具體實驗操作”的想法。實際上，基于核心素養(yǎng)的高考實驗題中，若沒有一定的操作訓練，很難作出正確解答。

實驗素養(yǎng)技能差。實驗前，缺少實驗方案設計，沒有實驗操作規(guī)劃，小組內沒有實驗分工;實驗中，隨意裝配儀器，胡亂添加藥品，不認真觀察和記錄實驗現象;實驗后垃圾廢物亂扔亂倒，實驗桌上儀器擺放零亂無序，不會清洗實驗儀器。有的學生過分緊張和恐懼，袖手旁觀，不參與實驗;有的學生盲目冒險，藥品隨意添加，儀器隨便加熱;有的學生安全意識淡薄，不按規(guī)范進行操作。

二、 核心素養(yǎng)視域下化學實驗教學的對策

（一）提高教師理論水平和專業(yè)素養(yǎng)

化學實驗的變化趨勢必然是真實情境下對實驗原理、裝置、操作等知識和方法的認知理解、重構和再運用。面對這一變化趨勢，照本宣科、死記硬背或盲目的題海戰(zhàn)術等教學模式已經行不通。中學教師只有不斷更新教學觀念，不斷學習化學專業(yè)知識，不斷提升專業(yè)能力，才能在教學中創(chuàng)設真實問題情境、創(chuàng)造出理性思考、創(chuàng)設有效評價的育人環(huán)境。

閱讀是教師專業(yè)發(fā)展的基礎。[4]朱永新曾指出：“閱讀是專業(yè)教師發(fā)展的重要源泉，是提高教師專業(yè)發(fā)展的有效措施?！被瘜W教師要閱讀化學專業(yè)類書籍，更新專業(yè)知識，拓寬專業(yè)視野，提升專業(yè)素養(yǎng)。據統(tǒng)計，每過十年專業(yè)知識就更新超過50%，可當前還有教師在課堂上告訴學生“世界上物質種類3000萬種”，殊不知物質種類已經過億了;當我們還在講“兩個雙鍵不能連在同一碳原子上”時，大學已有實驗室專門研究丙二烯了。所以，化學教師要結合自身教學實踐，對教育學理論知識進行再認識;要經常翻閱教育教學刊物，了解先進的教育理念和教學模式;要閱讀一些人文類“閑書”，提升人文素養(yǎng)，更好地落實“立德樹人”目標。

校本培訓是教師專業(yè)發(fā)展的必由之路。布萊克曼提出：“教師專業(yè)發(fā)展是一種學習，通過校本培訓，教師與專家對話，教師與教師對話，教師與學生對話，教師與心靈對話。”[5]教師要在對話中學會理解，在對話中學會交流，在對話中取長補短。

區(qū)域研訓是教師專業(yè)發(fā)展的“催化劑”?！八街?，可以攻玉”，教師參與不同區(qū)域的研訓工作，可以與不同學校的教師交換教學方法和教學理念，分享教學經驗和教學資源，討論教學中的疑難問題，探討未來教育發(fā)展的方向，優(yōu)化教學設計和專業(yè)知識。當我們跳出自己任教的學校再看自己教學的時候，一些平時沒有解決的問題就有可能豁然開朗。

（二）深化研究實驗教學策略

以真實的、有意義的，能夠引發(fā)學生探究興趣的典型實驗探究活動為例，研究真實問題，研究以“手腦并用、高階思維”為特征的實驗設計、呈現、評價，是未來基于核心素養(yǎng)實驗教學的研究方向。[6]

項目式教學是最具有核心素養(yǎng)融合發(fā)展效力的教學。[7]化學學科核心素養(yǎng)一方面需要在真實的問題情境下才能體現出來，另一方面也只有在分析和解決真實問題任務的過程中才能得到培養(yǎng)和發(fā)展。項目式教學是學生在教師的指導下，通過完成項目式學習的驅動性問題和持續(xù)探究驅動性問題來達到深度理解知識、發(fā)展能力、培養(yǎng)態(tài)度和價值觀的素養(yǎng)目標。

數字化實驗技術在實驗中的應用也是今后化學實驗教學研究的方向。[8]隨著科學技術的不斷發(fā)展，新技術、新儀器、新設備在化學實驗中不斷被應用，使得化學實驗從傳統(tǒng)的定性實驗走向以數據采集、圖像分析為主的定量推理。此外，在“互聯(lián)網+”時代，化學實驗課程與現代信息技術的有效整合也可以提升學生的信息素養(yǎng)。

（三）開發(fā)符合學校實際的實驗校本課程

教材作為知識呈現的主要載體，也要隨著教育改革深入和現代教育技術發(fā)展而與時俱進。傳統(tǒng)教材對化學實驗較少進行形象、直觀、動態(tài)、多維度的闡述。目前我國尚無獨立的實驗教材，各類化學實驗分散在知識教學的章節(jié)中，相關實驗與學生生活聯(lián)系不緊密，專業(yè)性太強，趣味性較低。在傳統(tǒng)紙質教材的基礎上，利用現代教育技術開發(fā)符合當前學校教學實際的校本課程，成為教育工作者的一項重要任務。

例如，我校開發(fā)了“生活大揭秘——用實驗解密生活現象”“抗疫先鋒——常見消毒劑的制備與性質”等校本課程?！吧畲蠼颐亍脤嶒灲饷苌瞵F象”課程設計了“固體酒精制備”“自熱鍋原理”“暖寶寶成分探究”“消字靈的秘密”等實驗;“抗疫先鋒——常見消毒劑的制備與性質”課程設計了“84”、乙醇、過氧乙酸等消毒物質的制備與性質實驗。

這些學習材料較好地體現了學科核心素養(yǎng)的要求，如在“無機物制備及性質”實驗中可以體現“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”等素養(yǎng)。通過這部分內容的學習，學生學會從微觀角度解釋宏觀現象方法，建立“結構決定性質”的觀念，形成能量轉化與化學平衡的思想。在有機物結構、性質與應用實驗中培養(yǎng)學生“證據推理與模型認知”“科學探究與創(chuàng)新意識”等素養(yǎng)?！翱茖W態(tài)度與社會責任”素養(yǎng)則貫穿在整個學習過程中。

（四）開展實驗教學評價研究，實現“教、學、評”一體化[9]

課程標準提出：依據化學學業(yè)質量標準，評價學生在不同學習階段化學學科核心素養(yǎng)的達成情況，積極倡導“教、學、評”一體化，使每個學生的化學學科核心素養(yǎng)得到不同程度的發(fā)展。

評價主體方面，評價的主體對象不再是單一的學生，也包括教師，兩者在評價中的地位和評價方式需要進一步研究。評價取向方面，評價取向主要有目標取向和過程取向——目標取向以教學結果和目標達成情況為評價標準，過程取向以學生在實驗過程中的表現為評價標準。在實驗過程中兩種評價的比重如何確定是未來研究的課題。評價內容方面，化學學科核心素養(yǎng)的后天習得性決定了在學習過程中能夠測評學生的化學學科核心素養(yǎng)。在實驗教學過程中學生外顯的行為表現，可以反映出學生化學學科核心素養(yǎng)水平的高低，通過評估這些表現可評價學生的核心素養(yǎng)水平。學生在化學實驗中的哪些表現與核心素養(yǎng)有關聯(lián)、關聯(lián)程度有多大等問題，都值得今后研究。

化學實驗教學可以發(fā)展學生五個方面的學科核心素養(yǎng)，提升學生各項關鍵能力?；瘜W新課程教學要在“立德樹人”觀念指引下，著力研究化學實驗的育人功能，真正體現并實現化學教育教學的育人價值、學科價值和核心素養(yǎng)發(fā)展價值。

【參考文獻】

[1]教育部.普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020：72.

[2]陸燕海.化學動力學理論視角下實驗教學心像的矯正——以幾則高中化學實驗的疑難探究與教學分析為例[J].化學教學，2019（4）：84-88.

[3]李剛.基于核心素養(yǎng)的高中化學實驗教學評價研究[J].實驗教學與儀器，2020（5）：3-6.

[4]謝喜樓，范艷花.中學化學教師核心素養(yǎng)現狀調查及研究[J].化學教與學，2021（21）：81-84.

[5]何升超，萬燕.指向化學教師學科素養(yǎng)提升的校本培訓模式探索[J].中學化學教學參考，2018（4）：76.

[6]黃恭福，鄒海龍.學科核心素養(yǎng)視域下的中學化學實驗教學研究綜述[J].化學教學，2020（2）：24-28，50.

[7]拓夢佼，楊華，侯淑君，等.項目式教學在含氮物質轉化教學中的應用[J].中學化學教學參考，2021（6）：23-24.

[8]周文榮.利用數字化實驗探究鐵粉型“暖寶寶”的發(fā)熱原理——兼談初中化學實驗創(chuàng)新中的信息素養(yǎng)[J].化學教學，2018（1）：63-68.

[9]黃丹青，賴增榮.指向“教學評一體化”的化學實驗測評與教學反思[J].化學教育（中英文），2021（5）：15-19.