學(xué)科核心素養(yǎng)視域下高中化學(xué)實驗教學(xué)策略

盧偉

摘 要：隨著課程改革的不斷推進(jìn)，教育部對于核心素養(yǎng)的概念進(jìn)行了著重強(qiáng)調(diào)，化學(xué)是高中階段的重要學(xué)科，其中包含了大量的理論性、抽象性內(nèi)容，尤其是化學(xué)實驗教學(xué)，具有一定復(fù)雜性與危險性，學(xué)生學(xué)習(xí)難度相對較大。將學(xué)科核心素養(yǎng)引進(jìn)高中化學(xué)教學(xué)領(lǐng)域，能夠在一定程度上提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與積極性。本文通過對相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行查閱，從設(shè)計原則、實驗方式選擇等方面對學(xué)科核心素養(yǎng)視域下高中化學(xué)實驗教學(xué)策略進(jìn)行了綜合分析，并結(jié)合實際案例提出了針對性的優(yōu)化策略。希望本文的研究內(nèi)容能夠為高中化學(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量提升提供一定理論參考。

關(guān)鍵詞：學(xué)科；核心素養(yǎng)；高中化學(xué)實驗；教學(xué)策略

2018年，教育部正式發(fā)布了《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》，在該文件中，將“化學(xué)核心素養(yǎng)”正式納入了教育課程改革的框架體系中，體現(xiàn)了以人為本的教育思想。在此背景下，對學(xué)科核心素養(yǎng)視域下高中化學(xué)實驗教學(xué)策略進(jìn)行研究具有一定現(xiàn)實意義。

一、概念界定

（一）核心素養(yǎng)

對于核心素養(yǎng)的研究在國內(nèi)外早就開展，但是至今還沒有形成一個統(tǒng)一的概念。具體而言，核心概念這一名詞概念最早起源于國外，其中的核心英文譯文為“Key”，代表最重要、最關(guān)鍵的部分。在我國相關(guān)學(xué)術(shù)文獻(xiàn)中，不同學(xué)者對于核心素養(yǎng)的定義普遍存在一定差異，根據(jù)《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》項目組的定義可知，核心素養(yǎng)指的是學(xué)生應(yīng)當(dāng)具備的，能夠適應(yīng)社會發(fā)展需要、終身發(fā)展的必備品格與關(guān)鍵能力，這一概念在理論界具有較強(qiáng)的認(rèn)可度[1]。

（二）化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)指的是化學(xué)學(xué)科領(lǐng)域的核心素養(yǎng)，其基本含義是學(xué)生在接受化學(xué)學(xué)科教育的過程中潛移默化形成的品格或者能力。根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容可知，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括以下幾點。

宏觀辨識與微觀探析。新課標(biāo)要求學(xué)生在觀察物質(zhì)形態(tài)、物質(zhì)形態(tài)化學(xué)變化的時候，能夠正確理解宏觀、微觀的關(guān)系，正確描述實驗中物質(zhì)變化的本質(zhì)特征以及正確書寫化學(xué)反應(yīng)方程式[2]。

變化觀念與平衡素養(yǎng)。即隨著環(huán)境的變化，物質(zhì)同樣會產(chǎn)生變化，最終達(dá)到平衡，這在化學(xué)實驗中能夠得到充分體現(xiàn)。

證據(jù)推理與模型認(rèn)知。化學(xué)實驗結(jié)果是固定的，能夠通過已知要素推斷出具體結(jié)果，這能夠提升學(xué)生的邏輯思維能力，同時，化學(xué)課程已經(jīng)形成了完整的模型，學(xué)生應(yīng)當(dāng)能夠在特定情形下，運用模型有效解決實際問題。

科學(xué)探究與創(chuàng)新意識。實驗探究泛指所有實踐活動過程中，學(xué)生應(yīng)當(dāng)能夠根據(jù)實驗情況，提出具有研究性的問題。

科學(xué)精神與社會責(zé)任。化學(xué)屬于典型的現(xiàn)代科學(xué)學(xué)科，其核心是理性、實證性，因此，學(xué)生應(yīng)當(dāng)具有探索、實踐精神。其次，化學(xué)也是一把雙刃劍，錯誤使用化學(xué)材料會對社會造成嚴(yán)重危害，如環(huán)境污染、食品安全問題等，學(xué)生應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)社會責(zé)任，正確使用化學(xué)知識[3]。

二、學(xué)科核心素養(yǎng)視域下高中化學(xué)實驗教學(xué)策略分析

（一）化學(xué)實驗設(shè)計原則

在化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)視域下，化學(xué)實驗設(shè)計應(yīng)當(dāng)遵循以下幾個基本原則：（1）安全性原則?；瘜W(xué)實驗本身存在較強(qiáng)的危險性，在進(jìn)行試驗設(shè)計時應(yīng)當(dāng)充分考慮到可能存在的安全隱患，如果有條件，也可以提前進(jìn)行預(yù)實驗。（2）趣味性原則。即化學(xué)實驗應(yīng)當(dāng)具有一定趣味性，能夠喚起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生享受化學(xué)學(xué)習(xí)過程，這是推動化學(xué)核心素養(yǎng)形成的重要動力。（3）可行性原則。即化學(xué)實驗應(yīng)當(dāng)具有可行性，應(yīng)當(dāng)充分考慮學(xué)生能力、實驗器材、實驗材料等，這是化學(xué)實驗順利進(jìn)行的基本前提。（4）目標(biāo)性原則。即化學(xué)實驗需要同時達(dá)成核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)、知識傳授目標(biāo)、能力培養(yǎng)目標(biāo)等。（5）順序性原則。即化學(xué)實驗設(shè)計應(yīng)當(dāng)遵循學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律、教材編排順序等內(nèi)容，這有助于學(xué)生更好地理解知識。（6）環(huán)保性原則。化學(xué)實驗所需要的物質(zhì)以及生成物可能存在一定毒性，因此，在進(jìn)行實驗設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)充分考慮化學(xué)實驗是否能夠?qū)W(xué)生人身安全、環(huán)境造成一定危害，這對于培養(yǎng)學(xué)生社會責(zé)任也具有一定促進(jìn)作用[4]。

（二）化學(xué)實驗教學(xué)方式選擇

化學(xué)實驗教學(xué)方式選擇也是非常重要的，在實踐中比較常見的化學(xué)實驗教學(xué)方式主要包括以下幾種方法。

演示實驗教學(xué)。指的是教師主導(dǎo)進(jìn)行實驗、學(xué)生觀察的一種實驗方法，在此過程中，教師應(yīng)當(dāng)提前布置一定的觀察任務(wù)，學(xué)生根據(jù)教師布置的觀察任務(wù)進(jìn)行實驗過程、實驗數(shù)據(jù)記錄，并根據(jù)數(shù)據(jù)、物質(zhì)變化情況回答教師問題，采用此試驗方法能夠培養(yǎng)學(xué)生的宏觀辨識與微觀探析素養(yǎng)。但是，該方法缺陷在于趣味性較差，無法充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，同時無法提升學(xué)生的創(chuàng)新思維[5]。

隨堂實驗教學(xué)。指的是教師在臺上講解，指導(dǎo)學(xué)生在臺下完成的一種教學(xué)方法。該方法的優(yōu)勢在于，教師的知識講授、學(xué)生實驗?zāi)軌蛲竭M(jìn)行，讓學(xué)生及時將理論知識應(yīng)用到實踐應(yīng)用中，能夠激發(fā)學(xué)生主動性，采用此試驗方法能夠培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識素養(yǎng)、變化觀念與平衡素養(yǎng)。但是，該方法的缺陷在于要求較高，主要體現(xiàn)在學(xué)生素質(zhì)要求高、儀器試劑材料要求高、教學(xué)時間控制要求高等，實現(xiàn)難度與成本較大。

虛擬教學(xué)實驗。即教師是用多媒體、VR等技術(shù)模擬試驗教學(xué)的一種教學(xué)方法。該方法的優(yōu)勢在于，能夠在條件不滿足的情況下進(jìn)行一些虛擬化學(xué)實驗，滿足學(xué)生的實驗學(xué)習(xí)需求。但是，該方法的缺陷在于很難完全模擬實驗中的全部過程，真實性相對較差[6]。

趣味實驗教學(xué)。即教師在原有知識、教學(xué)綱要的基礎(chǔ)上，結(jié)合物質(zhì)的特殊化學(xué)性質(zhì)，對實驗過程進(jìn)行趣味性改造的一種教學(xué)方法。該方法的優(yōu)勢在于，能夠提升實驗的趣味性，能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識素養(yǎng)。但是，該方法對于教師能力的要求相對較高[7]。

實地實驗教學(xué)方式。即教師在條件允許的情況下，帶領(lǐng)學(xué)生實地參觀工廠、科研機(jī)構(gòu)等，近距離觀察化學(xué)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，并講解不同環(huán)節(jié)存在的化學(xué)原理。這種教學(xué)方式能夠顯著提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識。但是，該方法需要消耗大量時間以及精力，在高中階段的實現(xiàn)難度相對較大。

三、化學(xué)實驗教學(xué)案例分析

為了提升研究綜合質(zhì)量與價值，本文結(jié)合實際案例，對學(xué)科核心素養(yǎng)視域下高中化學(xué)實驗教學(xué)設(shè)計策略進(jìn)行分析。

（一）教材與學(xué)情分析

在本次研究中，決定對“焰色反應(yīng)”這一內(nèi)容進(jìn)行實驗教學(xué)方案設(shè)計，該課程屬于人教版高中化學(xué)必修1第二章第一節(jié)的內(nèi)容，該課程之前的內(nèi)容為鈉的幾種重要化合物[8]。

學(xué)生群體為某市重點高中普通班，班額為53人，在學(xué)習(xí)該課程之前，學(xué)生已經(jīng)基本掌握了鈉單質(zhì)、鈉的幾種化合物的性質(zhì)，那么，金屬材料在灼燒之后會產(chǎn)生什么現(xiàn)象呢，其基本原理又是什么，本節(jié)實驗主要對這一問題進(jìn)行深入研究與分析。

（二）教學(xué)目標(biāo)與評價目標(biāo)分析

本次實驗教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)為：（1）使學(xué)生了解焰色反應(yīng)的基本概念與原理；（2）使學(xué)生熟記幾種常見金屬物質(zhì)的焰色反應(yīng)狀態(tài)；（3）使學(xué)生掌握焰色反應(yīng)改進(jìn)后試驗的操作步驟以及優(yōu)缺點。

本次實驗教學(xué)的評價目標(biāo)為：（1）理解焰色反應(yīng)是由于原子核外電子躍遷所引起的，提升學(xué)生的宏觀辨識與微觀探析素養(yǎng)。（2）提出問題，讓學(xué)生分析焰色反應(yīng)實驗裝置改進(jìn)前后的優(yōu)缺點，讓學(xué)生在實驗中嘗試解決問題，提升學(xué)生的科學(xué)探究、創(chuàng)新意識的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。（3）討論焰色反應(yīng)在實踐中的應(yīng)用，如煙花，并對其危害性、價值進(jìn)行深入闡述，引導(dǎo)學(xué)生注意煙花燃放背后的環(huán)境保護(hù)問題，提升學(xué)生的科學(xué)精神與社會責(zé)任素養(yǎng)。

（三）教學(xué)重難點分析

本次實驗教學(xué)的重難點為：（1）教學(xué)重點。分析實驗裝置改進(jìn)前后的優(yōu)缺點以及問題解決辦法。（2）教學(xué)難點。分析實驗裝置改進(jìn)前后的優(yōu)缺點。

（四）教學(xué)過程分析

在實驗之前，學(xué)生已經(jīng)通過預(yù)習(xí)完成了焰色反應(yīng)理論知識的初步學(xué)習(xí)，本文的教學(xué)實驗過程設(shè)計如下。

1.創(chuàng)設(shè)情境導(dǎo)入環(huán)節(jié)

教師可以通過播放煙花視頻的方式進(jìn)行導(dǎo)入，其具體問答思路為：（1）教師問：你們知道為什么煙花有很多種顏色嗎？引導(dǎo)學(xué)生答：煙花在燃燒過程中發(fā)生了焰色反應(yīng)。（2）教師問：嗯，那么經(jīng)過課前預(yù)習(xí)之后，哪位同學(xué)能給老師簡單闡述一下焰色反應(yīng)的具體含義呢？引導(dǎo)學(xué)生答：焰色反應(yīng)指的是金屬、金屬化合物在火焰中燃燒時，產(chǎn)生具有特殊顏色火焰的一種表現(xiàn)。（3）教師問：顏色反應(yīng)屬于化學(xué)反應(yīng)嗎？為什么？引導(dǎo)學(xué)生答：焰色反應(yīng)不屬于化學(xué)反應(yīng)，而是物理變化，其反應(yīng)原理為原子核外電子躍遷[9]。

在該環(huán)節(jié)，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)思路為：從煙花著手激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并設(shè)置問題引導(dǎo)學(xué)生思考焰色反應(yīng)在微觀層面產(chǎn)生的本質(zhì)，有助于提升學(xué)生的宏觀辨識與微觀探析素養(yǎng)。

2.新課講授環(huán)節(jié)——焰色反應(yīng)

教師可以引導(dǎo)學(xué)生觀看焰色反應(yīng)實驗操作視頻，其具體問答思路為：（1）教師問：請同學(xué)們根據(jù)視頻上的內(nèi)容，嘗試總結(jié)焰色試驗的操作步驟？引導(dǎo)學(xué)生答：顏色反應(yīng)主要包括灼燒金屬鉑絲材料、蘸取試樣、再次灼燒、鹽酸清洗四個關(guān)鍵步驟。（2）教師問：請同學(xué)們根據(jù)視頻上的內(nèi)容，分析鈉、鉀、鈣、鋇四種金屬的焰色反應(yīng)結(jié)果。引導(dǎo)學(xué)生答：鈉、鉀、鈣、鋇的焰色反應(yīng)結(jié)果分別為黃色、淺紫色、磚紅色、黃綠色。（3）教師問：大家認(rèn)為視頻中鉀離子的焰色反應(yīng)是否存在一定問題？如果有，請指出其中存在的不足之處。引導(dǎo)學(xué)生答：存在問題，主要包括操作煩瑣、實驗效果不明顯，需要借助藍(lán)色鈷玻璃進(jìn)行濾光。

在該環(huán)節(jié)，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)思路為：讓學(xué)生通過教學(xué)視頻，自行分析金屬元素的焰色，能夠提升學(xué)生的觀察能力，同時，讓學(xué)生自主分析焰色反應(yīng)操作的不足，能夠讓學(xué)生敢于質(zhì)疑權(quán)威，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識素養(yǎng)。

3.新課講授環(huán)節(jié)——實驗創(chuàng)新與指導(dǎo)試驗

教師需要在視頻缺陷的基礎(chǔ)上，對焰色反應(yīng)實驗內(nèi)容進(jìn)行完善，并指導(dǎo)學(xué)生，2人一組在教師的幫助下完成實驗操作，最后需要分析改進(jìn)后實驗存在的優(yōu)缺點。改進(jìn)后實驗的具體操作方式包括：（1）實驗用品準(zhǔn)備。主要包括玻璃棒、飽和碳酸鉀溶液、無水乙醇、脫脂棉、酒精燈、坩堝鉗、蒸餾水、火柴。（2）取5mL飽和碳酸鉀溶液、5mL無水乙醇，將其放置在燒杯容器中，并用玻璃棒對其進(jìn)行攪拌。（3）取小塊脫脂棉，使用蒸餾水對其進(jìn)行浸潤處理、干燥處理，隨后，用坩堝鉗夾著該材料浸入飽和碳酸鉀溶液、無水乙醇混合液中。（4）在酒精燈上進(jìn)行灼燒處理。（5）等待金屬材料發(fā)生焰色反應(yīng)，從酒精燈處挪開并觀察其顏色。

隨后，教師需要通過問答的方式引導(dǎo)學(xué)生分析改進(jìn)后實驗存在的優(yōu)缺點，其具體思路為：（1）教師問：與視頻中的焰色反應(yīng)方法相比，改進(jìn)后的實驗方法具有哪些優(yōu)點？引導(dǎo)學(xué)生答：與鉑絲相比，脫脂棉成本低；實驗現(xiàn)象更明顯，不需要藍(lán)色鈷玻璃輔助。（2）教師問：與視頻中的焰色反應(yīng)方法相比，改進(jìn)后的實驗方法具有哪些缺點？引導(dǎo)學(xué)生答：存在藥品浪費與酒精燈污染現(xiàn)象。

在該環(huán)節(jié)，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)思路為：讓學(xué)生自行動手進(jìn)行實驗操作，并親自觀察焰色反應(yīng)的具體表現(xiàn)，能夠鞏固并培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)、變化觀念與平衡素養(yǎng)，此外，還能增強(qiáng)學(xué)生的語言表達(dá)能力與思維能力。

4.新課講授環(huán)節(jié)——拓展延伸

在實驗完成后，教師可以重新播放煙花視頻，并對其背后的知識進(jìn)行拓展延伸，其具體內(nèi)容包括：（1）煙花的組成部分講解。煙花的組成結(jié)構(gòu)包括助燃劑、燃燒機(jī)、發(fā)光劑、發(fā)色劑，其中，助燃劑的主要成分為硝酸鉀等，遇熱會放出大量氧氣；燃燒劑是硝酸鉀、碳、硫混合物；發(fā)光劑為鋁粉、煤粉等金屬；發(fā)色劑指的是金屬化合物，即金屬鹽。（2）煙花的發(fā)光原理講解。煙花燃燒的根本原理在于，利用金屬鹽的焰色反應(yīng)以及金屬的燃燒發(fā)光效果呈現(xiàn)出良好的視覺效果。

隨后，教師需要通過問答的方式引導(dǎo)學(xué)生分析煙花燃燒可能存在的缺點，其具體思路為：教師問：同學(xué)們覺得煙花燃燒會產(chǎn)生什么危害呢？引導(dǎo)學(xué)生答：產(chǎn)生噪音、污染環(huán)境、容易引起火災(zāi)等。

在該環(huán)節(jié)，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)思路為：知識拓展能夠拓寬學(xué)生的知識面，明白化學(xué)具有兩面性特征，在給我們生活提供便利與享受的同時，還會產(chǎn)生一些危害，引導(dǎo)學(xué)生辯證看待化學(xué)反應(yīng)，明確其問題，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任素養(yǎng)。

結(jié)束語

縱觀全文，本文以化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為切入點，闡明了化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的基本內(nèi)容以及重要價值，同時，結(jié)合實際課程案例，從化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)角度進(jìn)行了化學(xué)實驗教學(xué)設(shè)計。最終發(fā)現(xiàn)，設(shè)計內(nèi)容能夠滿足知識掌握、化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的目標(biāo)?？偠灾?，在高中化學(xué)實驗教學(xué)過程中，教師應(yīng)當(dāng)充分注意學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)與學(xué)科知識培養(yǎng)目標(biāo)的有機(jī)結(jié)合，才能真正滿足新課標(biāo)改革文件中對于高中化學(xué)教學(xué)的基本要求，進(jìn)而提升高中化學(xué)教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]黃桂安.高中生物學(xué)及化學(xué)學(xué)科融合的有效途徑探究：以“脂肪：美味與健康的抉擇”為例[J].生物學(xué)教學(xué)，2023，48（4）：37-39.

[2]張映東.學(xué)科核心素養(yǎng)背景下高中化學(xué)實驗教學(xué)策略探索[J].高考，2023（4）：3-5.

[3]李涯紅.發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)視域下的高中化學(xué)實驗教學(xué)策略分析[J].考試周刊，2021（96）：103-105.

[4]伏秋霞.學(xué)科核心素養(yǎng)視角下高中化學(xué)實驗課教學(xué)策略研究[J].智力，2021（26）：137-138.

[5]魯巧榮.化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)視域下高中化學(xué)實驗教學(xué)設(shè)計研究[D].岳陽：湖南理工學(xué)院，2021.

[6]曲佳琪.學(xué)科核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的高中化學(xué)實驗教學(xué)策略研究[D].烏魯木齊：新疆師范大學(xué)，2021.

[7]張文強(qiáng).核心素養(yǎng)視域下高中化學(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)狀與改進(jìn)策略[J].新課程，2021（18）：37.

[8]賀行武.學(xué)科核心素養(yǎng)視域下高中化學(xué)教學(xué)策略探討[J].教育界，2020（44）：35-36.

[9]張楊.學(xué)科核心素養(yǎng)視域下的高中化學(xué)教學(xué)策略分析[J].新智慧，2020（20）：49+51.