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

【摘要】化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生必備的科學(xué)素養(yǎng)，是學(xué)生終身學(xué)習(xí)和發(fā)展的重要基礎(chǔ)。教師要圍繞化學(xué)核心素養(yǎng)設(shè)計教學(xué)方案，規(guī)劃教學(xué)環(huán)節(jié)，構(gòu)建內(nèi)部邏輯清晰、環(huán)節(jié)銜接流暢的高質(zhì)量化學(xué)課堂。文章以化學(xué)實驗為例，結(jié)合高中化學(xué)教學(xué)實況，以培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)為主要目標(biāo)，從設(shè)計教學(xué)目標(biāo)、創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境、設(shè)計思考問題、組織創(chuàng)新實驗、借助信息技術(shù)等多個方面，探討高中化學(xué)實驗課堂的設(shè)計與建構(gòu)策略。

【關(guān)鍵詞】學(xué)科核心素養(yǎng)；高中化學(xué)；實驗教學(xué)；策略

作者簡介：牛曉燕（1983—），女，甘肅省天水市甘谷縣第六中學(xué)。

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》提出，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括“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”5個方面，強(qiáng)調(diào)了培育學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的重要性。實驗是高中化學(xué)教學(xué)的重要組成部分。為推動學(xué)生主動學(xué)習(xí)、促進(jìn)學(xué)生深入思考，教師可以培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)為主要目標(biāo)，設(shè)計與構(gòu)建高質(zhì)量高中化學(xué)實驗教學(xué)課堂，為學(xué)生提供良好的自主學(xué)習(xí)環(huán)境，提升學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

一、學(xué)科核心素養(yǎng)引導(dǎo)下的高中化學(xué)實驗教學(xué)策略

（一）以舊知識為導(dǎo)向，落實宏觀辨識與微觀探析

“溫故而知新?！贝嗽捈冉沂玖诵屡f知識之間的內(nèi)在聯(lián)系，又闡明了復(fù)習(xí)是連接新舊知識之間的橋梁，而且還鮮明地體現(xiàn)了教學(xué)當(dāng)中知識遷移的規(guī)律性［1］。在開展高中化學(xué)實驗教學(xué)期間，為落實宏觀辨識與微觀探析素養(yǎng)的培育，幫助學(xué)生從不同層次認(rèn)識物質(zhì)的多樣性，教師可以根據(jù)學(xué)生的已有學(xué)習(xí)經(jīng)驗設(shè)計課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生建立新舊知識間的聯(lián)系，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定應(yīng)用”的觀念，提高對物質(zhì)性質(zhì)的認(rèn)知水平以及應(yīng)用能力。

以人教版《普通高中教科書·化學(xué)》必修1“鈉及其化合物”的教學(xué)為例。教師需引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系初中學(xué)過的金屬活動性順序知識，理解鈉的強(qiáng)還原性與其微觀結(jié)構(gòu)易失電子密切相關(guān)，構(gòu)建結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的觀念，培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析素養(yǎng)。首先，教師可帶領(lǐng)學(xué)生回顧鈉的性質(zhì)，并引導(dǎo)學(xué)生思考：“鈉為什么具有較強(qiáng)的還原性？”驅(qū)動學(xué)生從微觀角度分析原子結(jié)構(gòu)，建立結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)聯(lián)。其次，在學(xué)生完成復(fù)習(xí)和梳理工作后，教師引出本次實驗活動，先為學(xué)生展示鈉放入水中后發(fā)生的反應(yīng)，再引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位嘗試動手操作，觀察在干燥的燈芯處放置大小適當(dāng)?shù)拟c，用膠頭滴管取少量蒸餾水滴在鈉上后酒精燈的反應(yīng)情況。最后，教師要引導(dǎo)各組成員對實驗現(xiàn)象進(jìn)行總結(jié)，驅(qū)動學(xué)生從氧化還原反應(yīng)的角度分析鈉和水反應(yīng)的生成物，從微觀探析視角分析實驗原理，從宏觀辨識視角總結(jié)實驗結(jié)論，進(jìn)一步加深對鈉的性質(zhì)的理解。

（二）以情境創(chuàng)設(shè)為載體，建立變化觀念與平衡思想

在實際教學(xué)中，教師可借助視頻、圖片、音頻或生活故事等創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生在情境中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展［2］。教師可以結(jié)合學(xué)生的生活經(jīng)驗、認(rèn)知水平等，在導(dǎo)入階段創(chuàng)設(shè)情境，借助真實情境引發(fā)學(xué)生對化學(xué)實驗的關(guān)注，在實驗過程中推動學(xué)生形成并發(fā)展變化觀念與平衡思想。

以人教版《普通高中教科書·化學(xué)》選擇性必修1“探究影響化學(xué)平衡移動的因素”的教學(xué)為例。在導(dǎo)入階段，為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教師可以借助19世紀(jì)高爐煉鐵的相關(guān)資料創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生閱讀相關(guān)內(nèi)容：“19世紀(jì)，高爐煉鐵排出氣中含有相當(dāng)數(shù)量的一氧化碳，于是英國人重新建造了一個煉鐵高爐，以增加一氧化碳與鐵礦石的接觸時間。但經(jīng)過研究，他們發(fā)現(xiàn)排出氣中的一氧化碳含量與原先并沒有區(qū)別?！?/p>

基于這一情境線索，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考：“為什么排出氣中的一氧化碳含量沒有發(fā)生變化？”“想要減少一氧化碳含量可以使用哪些方法？”教師可以順著這兩個問題引出實驗，指導(dǎo)學(xué)生分別分析其中影響化學(xué)平衡移動的因素。小組成員需分別取兩支試管，各加入5mL 0.1mol/LK2Cr2O7溶液后，在試管1中加入10～20滴6 mol/L H2SO4溶液，在試管2中加入10～20滴6 mol/L NaOH溶液。學(xué)生要觀察溶液顏色的變化情況，從實驗現(xiàn)象判斷化學(xué)平衡狀態(tài)是否發(fā)生變化，并推斷影響化學(xué)平衡狀態(tài)的因素。

通過開展這一實驗，學(xué)生能深層次理解反應(yīng)物和生成物的濃度變化是化學(xué)平衡狀態(tài)發(fā)生變化的原因之一，從而形成變化觀念與平衡思想。

（三）以問題思考為抓手，深化證據(jù)推理與模型認(rèn)知

課堂上，有效提問能起到發(fā)展學(xué)生思維、驅(qū)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的作用。當(dāng)前，在化學(xué)實驗教學(xué)中，部分學(xué)生存在過度依賴教師、缺乏主動思考意識等問題。針對這一情況，為更好地幫助學(xué)生學(xué)習(xí)，教師可以結(jié)合實驗內(nèi)容，設(shè)計具有思考價值的問題，引導(dǎo)學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)和分析問題，探究解決問題的方法與實驗現(xiàn)象映射的化學(xué)原理，幫助其提升證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)。

以人教版《普通高中教科書·化學(xué)》必修1“鐵及其化合物的應(yīng)用”的教學(xué)為例。在該課中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生開展Fe2+、Fe3+的相互轉(zhuǎn)化實驗，構(gòu)建鐵三角模型，使學(xué)生在提高建模能力的同時形成證據(jù)推理意識，學(xué)會用對比分析方法解決問題。

教師可以生活中常見的雀巢麥片配料表為情境素材進(jìn)行導(dǎo)入，提問：“麥片中是否真的添加了還原鐵粉？”圍繞此問題，教師引出鐵粉的作用，并指導(dǎo)學(xué)生通過實驗對Fe2+、Fe3+進(jìn)行鑒別與檢驗。學(xué)生不僅要學(xué)會根據(jù)硫氰化鉀與Fe3+的反應(yīng)情況進(jìn)行鑒別，還要學(xué)會通過離子溶液的顏色進(jìn)行鑒別。在學(xué)生了解Fe2+和Fe3+的鑒別方法后，教師再設(shè)計問題：“二價鐵在空氣中容易轉(zhuǎn)化成三價鐵，如何才能知道轉(zhuǎn)化的發(fā)生？”由此驅(qū)動學(xué)生設(shè)計實驗方案，讓學(xué)生熟悉離子方程式的書寫方法，知道單質(zhì)鐵具有還原性，加入弱氧化劑可以轉(zhuǎn)化為Fe2+，與強(qiáng)氧化劑反應(yīng)可以生成Fe3+，從而推動學(xué)生初步構(gòu)建鐵三角轉(zhuǎn)化關(guān)系認(rèn)識模型，強(qiáng)化建模能力。

（四）以創(chuàng)新實驗為突破，增強(qiáng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識

教師不僅要培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、分析問題的能力，還要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，使學(xué)生敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新［3］。教師可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力科學(xué)劃分小組，引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位，從問題和假設(shè)出發(fā)，依據(jù)探究目的，設(shè)計探究方案，運(yùn)用化學(xué)實驗、調(diào)查等方法進(jìn)行實驗探究，解決相關(guān)問題。教師應(yīng)對學(xué)生在合作中的學(xué)習(xí)表現(xiàn)與成果做出科學(xué)評價，幫助學(xué)生在交流、分享中積累經(jīng)驗，取長補(bǔ)短，鑄牢科學(xué)探究與創(chuàng)新意識。

以人教版《普通高中教科書·化學(xué)》選擇性必修1“制作簡單的燃料電池”的教學(xué)為例。此前，學(xué)生已經(jīng)在教師的帶領(lǐng)下學(xué)習(xí)了原電池的反應(yīng)原理與化學(xué)電池的工作原理。根據(jù)本次實驗活動主題，教師可將學(xué)生劃分為多個小組，引導(dǎo)小組成員明確本次活動的項目目標(biāo)，查閱教材內(nèi)容和網(wǎng)絡(luò)資源，復(fù)習(xí)原電池和電解池的工作原理，通過列表的方式比較氫氧燃料電池的工作原理和電解水的原理，再分組討論并規(guī)劃實驗步驟，將完整的實驗設(shè)計規(guī)劃表交由教師檢查。

針對實驗方案完整、內(nèi)容明朗的小組，教師可同意其展開實驗；而對于實驗方案存在問題的小組，教師需要引導(dǎo)其完善實驗步驟，避免實驗中可能發(fā)生的安全隱患問題。實驗過程中，小組成員可參考教材內(nèi)容、演示視頻和教師的演示過程探究氫氧燃料電池的制作方法，完成氫氧燃料電池的制作，并在電解過程進(jìn)行一至兩分鐘后連接音樂卡機(jī)芯進(jìn)行放電實驗，以此深化對燃料電池工作原理的認(rèn)識，通過實驗發(fā)展科學(xué)探究能力和合作能力。

實驗結(jié)束后，教師應(yīng)對各組的實驗成果以及小組成員的核心素養(yǎng)發(fā)展情況等進(jìn)行點(diǎn)評，幫助學(xué)生反思自身表現(xiàn)，深化科學(xué)探究與創(chuàng)新意識，確?！敖?、學(xué)、評”實現(xiàn)一體化發(fā)展。

（五）以信息技術(shù)為支撐，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任

信息技術(shù)賦能教學(xué)，能夠為學(xué)生創(chuàng)設(shè)不同于傳統(tǒng)課堂的全新教學(xué)環(huán)境。教師可以借助信息技術(shù)手段豐富教學(xué)內(nèi)容，開闊學(xué)生視野，提高學(xué)生對化學(xué)實驗的重視程度，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任。

以人教版《普通高中教科書·化學(xué)》必修1“氯及其化合物”的教學(xué)為例。在該課教學(xué)期間，教師帶領(lǐng)學(xué)生通過實驗探究氯氣的性質(zhì)，了解氯氣的實驗室制法。許多學(xué)生在做完實驗后意猶未盡，表示還想了解更多實驗內(nèi)容?；趯W(xué)生的實際訴求，完成教材內(nèi)容的教學(xué)后，教師搜集互聯(lián)網(wǎng)上的資源，延伸教學(xué)內(nèi)容，播放了一個名為“‘危險’的84消毒液”的視頻。視頻展示了市面上多種品牌的84消毒液，操作者用紅色石蕊試紙測定84消毒液具有堿性和漂白性兩種性質(zhì)，用藍(lán)色石蕊試紙測定潔廁靈為酸性試劑。視頻結(jié)束后，教師引導(dǎo)學(xué)生針對實驗現(xiàn)象，結(jié)合已學(xué)的氯氣和次氯酸相關(guān)知識，簡單分析84消毒液的漂白原理，并嘗試分析84消毒液能否與潔廁靈共同使用，由此驅(qū)動學(xué)生從課堂學(xué)習(xí)走向生活應(yīng)用，使學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任，在遷移應(yīng)用知識的過程中體會化學(xué)學(xué)科的價值和魅力。

二、高中化學(xué)實驗教學(xué)注意事項

教師在開展實驗教學(xué)期間，不僅要把握教學(xué)策略，關(guān)注學(xué)科核心素養(yǎng)培育情況，還要關(guān)注實驗安全問題，推動“教、學(xué)、評”一體化發(fā)展。

（一）加強(qiáng)實驗安全意識培養(yǎng)

安全是實驗活動開展的前提。在組織實驗教學(xué)期間，教師發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生實驗時存在隨手扔放材料、化學(xué)用品擺放不規(guī)范等問題。不良行為的出現(xiàn)不僅會影響教學(xué)效果，還會產(chǎn)生潛在的安全風(fēng)險。為解決這一問題，教師要規(guī)范學(xué)生的實驗操作步驟，增強(qiáng)學(xué)生的安全意識。

具體來說，教師可以采取以下方法。第一，在實驗活動開始前為學(xué)生講解實驗規(guī)則，幫助學(xué)生建立安全意識。教師可以借助信息技術(shù)手段向?qū)W生展示在實驗室中因操作不規(guī)范、物品擺放不規(guī)范而出現(xiàn)安全問題的視頻，以真實案例提高學(xué)生的警惕，讓學(xué)生加深對規(guī)則的了解。第二，實驗期間，針對學(xué)生的不良行為，教師可以采取評分制度，用于警醒、提示學(xué)生。教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生在實驗中的表現(xiàn)，及時巡回指導(dǎo)，如遇到學(xué)生未能嚴(yán)格遵守規(guī)則操作的情況，教師需要扣除其課堂表現(xiàn)分，要求學(xué)生重新完成實驗，以增強(qiáng)學(xué)生的安全實驗意識，避免類似事件的發(fā)生。

（二）確?！敖獭W(xué)、評”一體化

評價具有促教、促學(xué)的作用［4］。開展化學(xué)實驗教學(xué)之時，教師應(yīng)該科學(xué)組織評價活動。第一，教師可通過采取過程性評價診斷學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展水平和化學(xué)學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的達(dá)成情況。如在學(xué)生操作化學(xué)實驗、回答問題期間，教師可以與學(xué)生展開積極互動，通過對話的方式了解學(xué)生的知識掌握程度。在此期間，若發(fā)現(xiàn)學(xué)生對某一部分內(nèi)容不理解或理解不透徹的情況，教師需要進(jìn)行二次指導(dǎo)、講授，提升學(xué)生化學(xué)核心概念和觀念的結(jié)構(gòu)化水平。第二，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主評價。考慮到教師個人精力有限，難以時刻關(guān)注每一個學(xué)生在實驗過程中的表現(xiàn)與需求。教師可以為學(xué)生提供科學(xué)、直觀的評價量表，鼓勵學(xué)生擔(dān)當(dāng)評價主體，對自己在實驗過程中的表現(xiàn)、合作情況等進(jìn)行評價，以便學(xué)生認(rèn)識自我、提升自我。

結(jié)語

綜上所述，教師在開展高中化學(xué)實驗教學(xué)時，應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為核心，遵循以生為本的教學(xué)原則，根據(jù)化學(xué)實驗特點(diǎn)落實化學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)，為學(xué)生營造開放、自主的實驗學(xué)習(xí)環(huán)境，幫助他們構(gòu)建系統(tǒng)的知識體系；重視對學(xué)生安全意識的培養(yǎng)，構(gòu)建“教、學(xué)、評”一體化課堂，培育更多優(yōu)秀人才。

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