學(xué)科核心素養(yǎng)下的高中化學(xué)實驗教學(xué)策略探究

摘要：《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中提出了學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)的過程中需要形成的五個學(xué)科核心素養(yǎng)，強調(diào)了化學(xué)實驗在化學(xué)學(xué)科教學(xué)中的重要作用。目前，在高中化學(xué)課堂教學(xué)中，教師并沒有在構(gòu)建核心素養(yǎng)的過程中充分利用化學(xué)實驗教學(xué)。文章在新課標(biāo)指導(dǎo)下的化學(xué)教學(xué)改革的基礎(chǔ)上，將高中化學(xué)必做實驗細(xì)化為制備型、性質(zhì)探究型以及化學(xué)理論型三類，并以鹵族元素性質(zhì)的遞變實驗這一典型的性質(zhì)探究型實驗為例，探究教師在構(gòu)建學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的同時，如何利用實驗教學(xué)，剖析反應(yīng)的原理及本質(zhì)、解答學(xué)習(xí)過程中的疑難重點的高中化學(xué)實驗教學(xué)策略。

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

文章編號：1008-0546（2023）11-0086-06" 中圖分類號：G632.41" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2023.11.018

化學(xué)實驗作為高中化學(xué)不可或缺的重要內(nèi)容之一，可以很大程度上提高學(xué)生對教材內(nèi)容理解與掌握的程度，培養(yǎng)學(xué)生深入思考和探究化學(xué)問題的能力，使學(xué)生形成正確的化學(xué)思辨思維和化學(xué)價值觀?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡稱新課標(biāo)）中從不同的維度確立了“宏觀辨識與微觀探析”“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”“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”這五個化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)。［1］并且，新課標(biāo)中指出化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是化學(xué)學(xué)科教育價值的集中體現(xiàn)；是以科學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)，規(guī)范道德建設(shè)和教育的基本要求。［2］同時也是學(xué)生通過化學(xué)認(rèn)知活動解析和探析化學(xué)問題，從而習(xí)得并發(fā)展的綜合素養(yǎng)和關(guān)鍵素養(yǎng)；是要求學(xué)生可以利用化學(xué)思維了解并掌握客觀事物、有效處理化學(xué)問題的基本素養(yǎng)。［3］

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的構(gòu)建過程，就是落實新型教育理念最具有意義的途徑，也是當(dāng)前我國培養(yǎng)全面發(fā)展的人才的重要教育手段，是促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的最有價值的教學(xué)策略。而在構(gòu)建學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的過程中充分利用化學(xué)實驗進(jìn)行教學(xué)、積極開展并完善實驗教學(xué)，既可以豐富中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)策略，又可以使學(xué)生充分理解化學(xué)實驗及其所涉及的化學(xué)原理。學(xué)生在形成化學(xué)思維的同時，建構(gòu)并發(fā)展了化學(xué)學(xué)科的知識體系，進(jìn)而能夠了解并掌握客觀事物、有效處理化學(xué)問題。

教師在學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的構(gòu)建過程中怎樣進(jìn)行化學(xué)實驗教學(xué)，學(xué)科核心素養(yǎng)對化學(xué)實驗教學(xué)有哪些指導(dǎo)意義，教師在化學(xué)實驗教學(xué)中實施學(xué)科核心素養(yǎng)的構(gòu)建會有哪些優(yōu)點，這些都是需要教師深入研究的問題。因此，在全學(xué)科素質(zhì)教育的大環(huán)境下，探究學(xué)科核心素養(yǎng)下的高中化學(xué)實驗教學(xué)策略具有重要的意義。

一、高中化學(xué)實驗教學(xué)

1.高中化學(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)狀

化學(xué)實驗教學(xué)是教師利用可觀察到的實驗現(xiàn)象揭示實驗過程中反應(yīng)的概念、反應(yīng)的性質(zhì)以及反應(yīng)的發(fā)展規(guī)律的最直接的教學(xué)手段。在高中化學(xué)的必修課程以及選擇性必修課程部分共有18個必做實驗，如配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液、簡單的電鍍實驗等。［1］按照將實驗分為制備型、性質(zhì)探究型以及化學(xué)理論型實驗的分類標(biāo)準(zhǔn)，分別對必修課程以及選擇性必修課程中的必做實驗進(jìn)行分類，如表1所示。這18個必做實驗基本涵蓋了高中階段化學(xué)學(xué)科的重要知識內(nèi)容。

筆者在呼和浩特市某高中教育實習(xí)期間，利用課余時間，以訪談的形式與高中三個年級組共19位化學(xué)教師進(jìn)行交流與探討。將該校在教學(xué)中教師對實驗的實際操作演示情況和學(xué)生進(jìn)入實驗室對實驗的操作情況整理于表2。

訪談情況表明，中學(xué)教師都非常了解實驗在化學(xué)教學(xué)中的重要性。但在實際教學(xué)中，由于實驗演示時間過長、沒有化學(xué)實驗課程的課時安排；實驗用品購買渠道較少、學(xué)校經(jīng)費不足等各方面條件的限制以及對學(xué)生安全的考慮，許多教師只在理論的層面對化學(xué)實驗的儀器、操作、注意事項等進(jìn)行簡單的講解分析，然后播放實驗操作視頻或者動畫，在課堂教學(xué)中并不對實驗進(jìn)行實際操作演示。

在教學(xué)中化學(xué)實驗的缺失導(dǎo)致學(xué)生不能很直觀地接觸到實驗現(xiàn)象，實驗教學(xué)起不到提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、加深知識理解的作用，僅僅是為了實驗而實驗，失去了教學(xué)的價值。而在一些條件較好、具備化學(xué)實驗室的中學(xué)，學(xué)生進(jìn)入實驗室后只是盲目地模仿教材或者根據(jù)教師的安排進(jìn)行實驗操作。實驗只能用來證明教材中實驗的結(jié)果，弱化了實驗探究這一過程的意義。導(dǎo)致實驗教學(xué)不能起到鍛煉學(xué)生實踐動手能力、發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究意識與創(chuàng)新意識的作用。

2.化學(xué)實驗的重要意義

（1）實驗在高中化學(xué)教學(xué)中的意義

興趣，作為非智力因素中的首要因素，它的產(chǎn)生是所有學(xué)習(xí)過程的內(nèi)在動機。實驗，特別是化學(xué)實驗，首先從感官上就會給學(xué)生帶來直接的沖擊與影響。一旦學(xué)生的情緒被帶動起來，他們就習(xí)慣把相關(guān)的事情放在首位，產(chǎn)生對這件事的興趣和渴望。濃厚的興趣可以促使學(xué)生去廣泛地獲取知識、勇于質(zhì)疑并且敢于面對困難，進(jìn)而有助于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)的同時，強化實驗教學(xué)的教學(xué)效果。［9］

實驗在提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的過程中，由于調(diào)動了學(xué)生的多種感官，也會使學(xué)生對實驗內(nèi)容本身記憶深刻。通過教師對實驗中所承載的知識內(nèi)容進(jìn)行講解，會使學(xué)生將實驗與知識進(jìn)行緊密聯(lián)結(jié)，提到某個實驗現(xiàn)象就會立即想到該實驗中涉及到的化學(xué)知識與原理，在陳述知識的過程中也可以對相關(guān)實驗的現(xiàn)象進(jìn)行回憶與思考。真正做到學(xué)習(xí)內(nèi)容上的“牽一發(fā)而動全身”，從而進(jìn)一步深化對知識理解與掌握的程度，使得教師在豐富教學(xué)內(nèi)容的同時，有效地強化教學(xué)的成果。

（2）實驗對化學(xué)學(xué)科發(fā)展的意義

化學(xué)實驗既可以培養(yǎng)學(xué)生實驗操作的基本技能，又可以使學(xué)生理解實驗設(shè)計的各個環(huán)節(jié)；不僅能夠鍛煉學(xué)生的實踐動手能力，而且能夠培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)創(chuàng)造能力和化學(xué)思維能力。一個國家可持續(xù)發(fā)展的靈魂就是創(chuàng)新，創(chuàng)新就是社會發(fā)展的根本動力。隨著社會教育的不斷推進(jìn)，傳統(tǒng)教育也需要隨著時代的進(jìn)步體現(xiàn)出新局面和新特點，這時就需要創(chuàng)新思維作為內(nèi)在動力進(jìn)行驅(qū)動，所以，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的主要過程中必須有實驗。實驗操作不僅可以使學(xué)生深刻理解化學(xué)知識，而且可以使學(xué)生在思考驗證化學(xué)原理的同時對知識進(jìn)行探索，以此為基礎(chǔ)，培養(yǎng)并發(fā)展良好的創(chuàng)新思維和科學(xué)精神。［10］

高中化學(xué)課程分為必修和選擇性必修兩個模塊，與必修課程相比，選擇性必修課程更難理解，與大學(xué)化學(xué)的關(guān)聯(lián)度也隨著學(xué)習(xí)的深入逐漸加深。因此，在教學(xué)過程中，這一部分知識的教學(xué)必須更加清晰易懂。因為化學(xué)就是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，大部分的知識點都是由科學(xué)家在實驗中得出實驗結(jié)果后分析、歸納、總結(jié)出來的。所以，教師演示實驗和讓學(xué)生自主實驗，都是為了學(xué)生可以在深化化學(xué)實驗的操作過程中，更直觀、更容易、更有效地接受和理解化學(xué)知識，提升學(xué)生對化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣。因此，化學(xué)實驗對于化學(xué)學(xué)科的發(fā)展有著不可替代的作用。

3.結(jié)合學(xué)科核心素養(yǎng)提出實驗教學(xué)策略的意義

在實驗教學(xué)的過程中，教師由于習(xí)慣使用陳舊的教學(xué)方法，沒有實時對教學(xué)方法進(jìn)行改進(jìn)，導(dǎo)致有時不能將實驗與蘊含于實驗中的知識很好地聯(lián)結(jié)起來。因此，教師通過在構(gòu)建學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的過程中利用實驗教學(xué)這一教學(xué)策略，就可以有效地呈現(xiàn)實驗中蘊含的化學(xué)原理，使教師在豐富教學(xué)內(nèi)容的同時，補足實驗教學(xué)的短板，從而讓學(xué)生帶著興趣和對實驗的探究意識深化實驗中涉及的化學(xué)知識內(nèi)容。

教師通過在構(gòu)建學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的過程中充分利用實驗教學(xué)這一策略，從基本操作、基礎(chǔ)原理與知識內(nèi)容對實驗進(jìn)行探究與剖析，不僅可以在實驗教學(xué)的過程中構(gòu)建學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，還可以強化實驗的教學(xué)作用；既鍛煉了學(xué)生知識的遷移能力，更有助于學(xué)生提煉屬于自己的化學(xué)知識體系，從而發(fā)展學(xué)生的化學(xué)思維。此外，這個教學(xué)策略在一定程度上阻止了教師“滿堂灌”式的教學(xué)方法，使學(xué)生可以自覺主動地對實驗現(xiàn)象進(jìn)行觀察、對實驗原理進(jìn)行思考。不僅增強了學(xué)生本身在實驗教學(xué)中的參與感，而且深化了學(xué)生對實驗教學(xué)過程中所涉及到的知識內(nèi)容的認(rèn)識與理解的程度，極大地提升了實驗教學(xué)的教學(xué)效率。

二、學(xué)科核心素養(yǎng)下的高中化學(xué)實驗教學(xué)策略探究

高中化學(xué)必做實驗按實驗的類型可以劃分為制備型實驗、性質(zhì)探究型實驗以及化學(xué)理論型實驗三大類。以下內(nèi)容以鹵族元素性質(zhì)的遞變實驗為例，探究學(xué)科核心素養(yǎng)下高中化學(xué)性質(zhì)探究型必做實驗的教學(xué)策略。

1.性質(zhì)探究型實驗簡述

性質(zhì)探究型實驗是高中化學(xué)必做實驗中重要的組成部分之一。這類型的實驗不僅可以使學(xué)生掌握實驗試劑的取用、實驗用品的使用方法等基本實驗操作，還可以使學(xué)生在對實驗現(xiàn)象進(jìn)行觀察、分析并得出結(jié)論的同時，掌握通過化學(xué)實驗研究物質(zhì)性質(zhì)的方法。因此，性質(zhì)探究型實驗具有極其重要的教學(xué)意義。

在性質(zhì)探究型實驗中，學(xué)生可以直接觀察得出物質(zhì)的顏色、狀態(tài)、氣味等物質(zhì)在宏觀層面的性質(zhì)，進(jìn)而總結(jié)得出實驗的現(xiàn)象。而對于實驗的本質(zhì)，就需要教師引導(dǎo)學(xué)生深入到微觀角度去探析。在對實驗本質(zhì)的探析過程中，學(xué)生可以從“化學(xué)反應(yīng)的基本原理”“化學(xué)反應(yīng)中能量的變化”和“化學(xué)反應(yīng)的方向與化學(xué)反應(yīng)的平衡”等角度對實驗的現(xiàn)象進(jìn)行歸納整理。然后學(xué)生通過設(shè)計合理的探究過程，結(jié)合已有的知識體系，收集實驗過程中的現(xiàn)象以及實驗的結(jié)果作為證據(jù)，對實驗的結(jié)果進(jìn)行分析判斷，總結(jié)推理，最后得出結(jié)論，理解并掌握整個實驗體系的知識內(nèi)容。

而在性質(zhì)探究型實驗的過程中，大多數(shù)的性質(zhì)探究型實驗只需要通過簡明的實驗現(xiàn)象驗證或檢驗物質(zhì)的性質(zhì)，因此實驗試劑及用品的用量較少。此時教師則應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生形成“綠色化學(xué)”的社會責(zé)任觀念，并且引導(dǎo)學(xué)生對實驗儀器以及實驗操作進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)，以此發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新觀念和化學(xué)價值觀。

2.以鹵族元素性質(zhì)的遞變實驗為例的實驗教學(xué)策略探究

以同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變實驗中，鹵族元素性質(zhì)的遞變實驗為例，該實驗就是高中化學(xué)必做實驗中一個極具特點的性質(zhì)探究型實驗。［4］在這個實驗中，教師就可以在構(gòu)建學(xué)生的核心素養(yǎng)的過程中，結(jié)合圖1的分析思路，對實驗過程中的疑難重點進(jìn)行講解，使學(xué)生可以利用實驗的結(jié)果推知鹵族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律。

在“變化觀念與平衡思想”這一核心素養(yǎng)的構(gòu)建過程中，可以使學(xué)生從思維層面形成對于化學(xué)知識的認(rèn)知過程。學(xué)生通過觀察 NaBr 和NaI與氯水反應(yīng)的現(xiàn)象、NaI與溴水反應(yīng)的現(xiàn)象，體會鹵族元素單質(zhì)之間的置換反應(yīng)，并且利用已有的氧化還原反應(yīng)知識體系，對該反應(yīng)進(jìn)行分析?？梢杂行У貙嶒炁c化學(xué)知識進(jìn)行聯(lián)結(jié)，進(jìn)而得出實驗結(jié)論。［11］

在“宏觀辨識與微觀探析”這一核心素養(yǎng)的構(gòu)建過程中，主要培養(yǎng)的是學(xué)生從宏觀的層面認(rèn)識物質(zhì)，然后深入微觀的角度理解物質(zhì)，并用符號來表征物質(zhì)的能力。［12］對于這個實驗，學(xué)生通過在宏觀層面對反應(yīng)的觀察，可以得出鹵族元素單質(zhì)氧化性的遞變規(guī)律。通過教師的引導(dǎo)，使學(xué)生從鹵族元素在元素周期表中的位置出發(fā)，根據(jù)已學(xué)習(xí)的元素周期表的排列原則，從微觀層面的原子結(jié)構(gòu)的角度，分析鹵族元素從上至下的遞變規(guī)律。進(jìn)而依次從原子半徑、對最外層電子的引力、非金屬性等角度推理出鹵族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律，并且認(rèn)識到元素的非金屬性與單質(zhì)的氧化性之間的關(guān)系，使學(xué)生能夠形成從微觀的角度對反應(yīng)的本質(zhì)進(jìn)行探析的思維方式。

而在“變化觀念與平衡思想”以及“宏觀辨識與微觀探析”這兩個素養(yǎng)的構(gòu)建過程中，學(xué)生也初步建構(gòu)了對于元素周期律的認(rèn)知模型，初步學(xué)會了使用“位—構(gòu)—性”的分析能力。所以此時，教師需要進(jìn)一步對學(xué)生的元素周期律的認(rèn)知模型進(jìn)行強化，使學(xué)生掌握并可以靈活使用“位—構(gòu)—性”的分析能力。這也正是“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”這一素養(yǎng)的構(gòu)建過程中所培養(yǎng)的能力。［13］

探究與創(chuàng)新意識的形成是學(xué)生能夠致力于化學(xué)相關(guān)研究的主要因素，而具有探究價值的問題的發(fā)現(xiàn)就是科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的高度體現(xiàn)。［14］對于大多數(shù)的性質(zhì)探究型實驗而言，通過簡明的實驗現(xiàn)象就可以驗證或檢驗物質(zhì)的性質(zhì)，因此實驗試劑及用品的用量較少。所以學(xué)生對于實驗的改進(jìn)策略，就是一種培養(yǎng)創(chuàng)新意識的良好手段，這也正是學(xué)生在“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”這一素養(yǎng)的構(gòu)建過程中培養(yǎng)并發(fā)展的能力。而在人民教育出版社2019年版化學(xué)必修一實驗活動3，對鹵族元素性質(zhì)的遞變實驗的要求中，首次使用點滴板作為實驗的用具。［4］對比本書中實驗4-1對于鹵族元素性質(zhì)的遞變實驗的設(shè)計，學(xué)生首先可以認(rèn)識到多孔的點滴板比試管便于觀察對照實驗結(jié)果的同時也節(jié)省了實驗試劑，十分符合“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”中倡導(dǎo)的“綠色化學(xué)”觀念的要求。［15］并且，利用點滴板進(jìn)行實驗作為對于該實驗的改進(jìn)策略，使學(xué)生在了解并掌握新的實驗儀器的使用方法的同時，開拓對于實驗創(chuàng)新方法的新思路。

因此，在性質(zhì)探究型實驗中，使學(xué)生在觀察到實驗現(xiàn)象的同時對反應(yīng)原理進(jìn)行認(rèn)識與理解是十分重要的。教師在構(gòu)建學(xué)生核心素養(yǎng)的過程中，利用實驗的結(jié)果，使學(xué)生分析推導(dǎo)實驗所蘊含的物質(zhì)性質(zhì)的知識，學(xué)會以實驗推知結(jié)論，深化并發(fā)展學(xué)生化學(xué)價值觀的同時使學(xué)生形成化學(xué)創(chuàng)新意識。

3.小結(jié)

教師通過使用學(xué)科核心素養(yǎng)對高中化學(xué)實驗教學(xué)進(jìn)行改進(jìn)的這一教學(xué)策略，使得學(xué)生對實驗的分析過程也變?yōu)樗麄兛梢哉莆盏闹R，從而深化學(xué)生對知識的理解程度。教師通過利用化學(xué)實驗中的現(xiàn)象，對實驗中所涉及到的知識內(nèi)容進(jìn)行深化，可以使學(xué)生對實驗中的知識點有深刻理解的同時，形成分析并解決問題的思路，進(jìn)而深化與發(fā)展教師實驗教學(xué)的教學(xué)成果；利用物質(zhì)性質(zhì)對反應(yīng)的過程及結(jié)果進(jìn)行判斷，既可以強化實驗教學(xué)的教學(xué)成果，又可以提升實驗教學(xué)的教學(xué)效果；利用實驗輔助化學(xué)原理與理論的驗證，既可以深化學(xué)生對化學(xué)原理與理論的理解與掌握程度，又可以發(fā)展學(xué)生對化學(xué)知識的分析能力，使學(xué)生不僅掌握知識內(nèi)容，更擁有了分析問題的能力。

三、結(jié)語

對于高中化學(xué)教學(xué)而言，教師對化學(xué)實驗的實際操作演示以及學(xué)生進(jìn)入實驗室自主完成化學(xué)實驗是教學(xué)中必不可少的教學(xué)環(huán)節(jié)。所以，教師在充分理解五個化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)上，利用核心素養(yǎng)之間相輔相成、密不可分的特點，在構(gòu)建學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的過程中，通過化學(xué)實驗對化學(xué)教學(xué)進(jìn)行深化處理這個教學(xué)策略，不僅可以豐富教師的教學(xué)手段，取得更好的教學(xué)效果，而且能夠在鍛煉學(xué)生的實驗操作能力、深化實驗教學(xué)結(jié)果的同時，建構(gòu)學(xué)生的化學(xué)思維、培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)價值觀。從而使得教師在重視并開展“素養(yǎng)為本”的教學(xué)過程中，強化實驗對學(xué)生化學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)的重要作用，使學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)的道路上擁有更開闊的未來。

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［13］魏平，程潔鑾，呂明靜.在自主建構(gòu)中深度認(rèn)識非金屬元素的研究思路——以鹵族元素為例［J］.化學(xué)教與學(xué)，2021（21）：44-46，84.

［14］洪燕芬.“化學(xué)平衡移動的影響因素”教學(xué)與反思［J］.化學(xué)教學(xué)，2011（12）：30-32.

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