基于核心素養(yǎng)培育的中學化學實驗教學改進策略

摘要：中學化學實驗教學不僅需要滿足化學學科育人的基本要求，還需要培育學生適應未來發(fā)展的基本素養(yǎng).因此，文章基于核心素養(yǎng)培育的中學化學實驗教學要求進行分析，剖析了中學化學實驗教學現(xiàn)狀，提出了基于核心素養(yǎng)培育的中學化學實驗教學改進策略，希望為中學化學實驗教學改革提供一些思路.

關鍵詞：核心素養(yǎng)；中學；化學實驗教學

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2025）09-0122-03

《普通高中化學課程標準（2020年修訂版）》明確提出：以發(fā)展化學學科核心素養(yǎng)為宗旨，充分發(fā)揮化學課程的整體育人功能.實驗教學是化學學科教學的重要內容，也是培養(yǎng)中學生“科學探究與創(chuàng)新意識”“宏觀辨識與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認知”等素養(yǎng)的載體.因此，探析基于核心素養(yǎng)培育的中學化學實驗教學改進策略具有突出的現(xiàn)實意義.

1基于核心素養(yǎng)培育的中學化學實驗教學要求

核心素養(yǎng)培育視角下，中學化學實驗教學面臨著培養(yǎng)學生“科學探究與創(chuàng)新意識”“宏觀辨識與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認知”“科學態(tài)度與社會責任”“變化觀念與平衡思想”素養(yǎng)的要求[1].其中“科學探究與創(chuàng)新意識”強調學生能夠發(fā)現(xiàn)并提出化學探究問題、設計探究方案、開展探究實踐；“宏觀辨識與微觀探析”強調學生從多層面認識物質多樣性，認識物質微觀結構與宏觀性質，并樹立“結構決定性質”的觀念；“證據(jù)推理與模型認知”強調學生基于證據(jù)提出假設、分析推理驗證證據(jù)，并建立觀點、證據(jù)、結論的邏輯聯(lián)系，同時學生應當能夠建立對象本質特征與構成要素認知模型，借助模型揭示化學本質規(guī)律；“科學態(tài)度與社會責任”強調學生具有嚴謹求實的科學態(tài)度，深刻認識化學的經濟社會效益，并從自身做起，借助化學知識響應社會可持續(xù)發(fā)展理念；“變化觀念與平衡思想”素養(yǎng)強調學生認識化學變化的條件與本質特征，了解化學變化速率與限度的可調控性，并能夠從多個角度動態(tài)分析化學反應原理.

2基于核心素養(yǎng)培育的中學化學實驗教學現(xiàn)狀

核心素養(yǎng)培育視角下，教師普遍在化學實驗教學目標中關注核心素養(yǎng)，或以化學史實貫穿探究過程，引導學生經歷提出猜想、問題探究、抽象實驗等過程，或用小組實驗方式充分調動學生對科學研究、證據(jù)推理、宏觀微觀探析的興趣，但整體亮點不夠突出，仍然存在較大不足.一方面，多數(shù)中學化學實驗教學設計較為保守，以大量驗證性實驗形式展現(xiàn)，運用性實驗、探究性實驗較少，限制了中學生自主探究空間，不利于中學生“科學探究與創(chuàng)新意識”等素養(yǎng)的發(fā)展[2]；另一方面，教師整體對化學學科核心素養(yǎng)在實驗教學中的落實不夠了解，不會主動收集教材以外的內容，導致在具體實驗教學中核心素養(yǎng)的挖掘較為淺顯，影響了學生核心素養(yǎng)的發(fā)展.

3基于核心素養(yǎng)培育的中學化學實驗教學改進策略

3.1優(yōu)化導入手段

中學生的化學實驗理論基礎相對薄弱，實驗操作經驗不足，在實驗操作期間經常出現(xiàn)意外情況.多樣的導入手段有利于激發(fā)學生參與實驗的興趣并初步滲透嚴謹求實的科學態(tài)度.從導入手段來看，教師可以選擇直接導入法，也可以選擇情境導入法[3].

（1）直接導入法主要是由教師借助多媒體、實物模型、圖片等，直接為學生呈現(xiàn)實驗，從多個方面刺激學生的視覺、聽覺，調動學生科學探究意識.

（2）情境導入法需要教師借助手勢、動作等身體語言，配合多媒體或實物，營造生活化（故事類或游戲類）實驗情境，喚醒學生共鳴，促使學生主動參與實驗探究，在探究中潛移默化地發(fā)展“科學態(tài)度與社會責任”素養(yǎng).

以蘇教版化學必修第二冊專題9第二單元中“二價鐵離子的檢驗”實驗為例，教師可以選擇情境導入法，利用多媒體展現(xiàn)工業(yè)領域二價鐵離子在廢水處理中的應用：二價鐵離子可與廢水中污染物發(fā)生氧化反應，將有機物降解為無害物質，除去水中污染物.在真實情境內，教師可以提出問題“如何檢驗二價鐵離子？”利用問題將學生的注意力轉移到實驗中，促使學生主動了解實驗相關知識并參與實驗的設計探究，奠定學生“科學態(tài)度與社會責任”素養(yǎng)生成基礎.

3.2開發(fā)實驗項目

化學實驗項目的開發(fā)是基于核心素養(yǎng)培育的中學化學實驗教學改進的永恒主題，以實驗項目創(chuàng)新促進實驗改進也是深化新課程目標落實的需要.因此，教師應立足中學化學實驗育人需求，明晰當前中學化學實驗現(xiàn)狀，梳理中學化學實驗項目創(chuàng)新的思路，為培育學生化學核心素養(yǎng)提供充足支持.同時，針對教材中常規(guī)實驗項目的普適性與體系完整性，教師應因地制宜，充分開發(fā)周邊資源，設計簡易、安全、富有趣味且環(huán)保的新實驗，為學生提供充足的參與機會，促使學生在親身“做”中學習化學，發(fā)展化學“科學探究與創(chuàng)新意識”素養(yǎng).

根據(jù)當前中學化學實驗內容，教師可以進行分類創(chuàng)新，從驗證類、感知類、探究類、訓練類、課外實驗類幾個方面，有針對性地策劃化學實驗教學創(chuàng)新方案.以蘇教版化學必修第二冊專題8第三單元中“探究苯的結構與化學性質”探究類實驗為例，苯具有易揮發(fā)性，可在常溫下?lián)]發(fā)有毒物質，而液溴具有強腐蝕性，氨氣具有刺激性氣味，給實驗開展安全帶來較大挑戰(zhàn).因此，教師可以遵循微型化、生活化、綠色化的理念，帶領學生對教材中原有苯和氨氣實驗裝置進行創(chuàng)新.在“苯的結構”實驗中，原實驗為普通敞口試管，而苯易揮發(fā)，進而影響人體健康.基于此，教師可以啟發(fā)學生搜集生活中微型密封裝置進行實驗，如醫(yī)用西林瓶，先將適量苯加入西林瓶內，后利用注射器將溴水（或高錳酸鉀溶液）加入西林瓶，輕輕振蕩，觀察溶液分層，分析苯的結構與物理性質.同時，教師可以鼓勵學生將蒸餾水注入密封苯液內，探究苯的密度、溶解性等性質，為學生科學探究與創(chuàng)新素養(yǎng)的生成提供支持.

3.3促進參與式學習

核心素養(yǎng)培育視角下，化學實驗最主要的目的并非獲取學科知識、了解驗證原理，而是輔助學生經歷整個實驗過程，在其中觀察和模仿，領悟化學實驗基本操作原理和掌握化學實驗裝置操作方法，提升化學實驗思維能力與表達和探索的能力.教師應以學生參與式學習為核心，打破以往化學實驗教學模式的思維定式，策劃以學生為主體的若干實驗模塊，調動學生視覺、聽覺、動手實踐等多重感官，促進學生在參與學習過程中核心素養(yǎng)的生成與發(fā)展.

在實驗主體明確的情況下，教師可以設計若干環(huán)環(huán)相扣的模塊，凸顯學生的作用.實驗模塊包括了解實驗、制定實驗探究方案、開展實驗探究、收集實驗數(shù)據(jù)并整理結果、展示實驗作品、開展實驗反思等.

（1）在了解實驗模塊，學生需要根據(jù)教師發(fā)布的實驗主題，通過查閱書籍、教材、詢問教師、小組討論、網絡搜索等渠道了解實驗信息，初步思考實驗問題，尋找實驗問題著手點.

（2）在制定實驗探究方案模塊，學生需要在教師的指導下，與同伴開展信息交互，初步明晰實驗問題解決的方法.同時，學生應當將實驗問題細化，可以把一個實驗問題拆分成若干實驗探究活動，并做好分工，形成完整的實驗計劃.

（3）在開展實驗探究模塊，學生需要根據(jù)小組分工，自行參與實驗操作、現(xiàn)象記錄、數(shù)據(jù)計算、報告整理、結論總結等.同時，教師應當根據(jù)學生操作情況，給予及時的指導，確保實驗探究過程順利推進.

（4）在收集實驗數(shù)據(jù)及整理結果模塊，學生應當根據(jù)實驗現(xiàn)象、記錄數(shù)據(jù)，結合化學反應原理以及已學知識，開展分析交流.

（5）在展示實驗作品模塊，學生應當展示作品，并進行匯報.

（6）在開展實驗反思模塊，學生需要反思自身、小組表現(xiàn)，并對照預期目標，總結經驗，彌補不足，以便更好地適應未來化學實驗生活.

3.4補充實驗素材

核心素養(yǎng)培育視角下，完全來自教材的實驗素材無法滿足實驗需求，不利于學生“宏觀辨識與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認知”等素養(yǎng)的發(fā)展.因此，教師應遵循綜合貫通原則，聯(lián)系前一章節(jié)和后一章節(jié)的知識，補充實驗素材，為學生化學學科核心素養(yǎng)的發(fā)展提供充足支持.

以蘇教版化學必修第二冊專題8第二單元中“糖類的性質”實驗為例，該實驗重點發(fā)展學生“宏觀辨識與微觀探析”“科學探究與創(chuàng)新意識”“科學態(tài)度與社會責任”等素養(yǎng).教師應引導學生樹立“結構決定性質”的基本觀念，使其能夠從官能團、物質類別等視角分析典型糖類物質的性質，并能夠設計實驗方案探究典型二糖、多糖水解的規(guī)律，掌握葡萄糖等還原糖的檢測手段、二糖及多糖水解產物檢驗方法，體會化學的社會價值等.雖然多數(shù)學生在前述乙醛的氧化反應學習中初步了解了醛類檢驗方法且可以自行設計實驗，但因學生首次接觸典型二糖、多糖的水解，對水解產物檢驗條件認識不深刻，所以教師可以“蔗糖、淀粉水解的條件及水解產物還原性的檢驗方法”為重點，在教材關于糖類物質組織、結構、類型以及分類規(guī)律分析的基礎上，補充素材，幫助學生理解水解反應的原理和檢驗方法.比如，教師可以圍繞二糖與多糖的“結構→性質→用途”這一完整的有機物探究過程，設計若干補充模塊.其一，利用多媒體工具，展示球棍模型，書寫結構簡式；其二，展示二糖與多糖的結構，擴展相關化學性質.同時基于二糖與多糖羥基、醛基等官能團，梳理二糖與多糖發(fā)生水解反應的位點、斷成鍵、反應類型，擴展真實生產過程中的有機反應情境，為學生預測提供佐證，便于學生從分子內原子極性視角深入辨析水解產物的還原性.在資料擴展后，教師可以根據(jù)實驗推進過程，適時分享給學生，輔助學生開展實驗探究、結果論證，為學生“科學探究與創(chuàng)新意識”“證據(jù)推理與模型認知”等素養(yǎng)的形成提供支持.

4結束語

綜上所述，化學實驗是至關重要的教學內容，承擔著培育中學生“科學探究與創(chuàng)新意識”“宏觀辨識與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認知”“科學態(tài)度與社會責任”“變化觀念與平衡思想”素養(yǎng)的職責.針對當前中學化學實驗教學存在的探究性實驗少、課外素材不足等問題，教師應對化學實驗教學進行整體優(yōu)化，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢，為中學生化學學科核心素養(yǎng)的生成與發(fā)展提供良好的環(huán)境.

參考文獻：

［1］張玉娟.從“教教材”走向“用教材教”：基于“人教版”“蘇教版”高中化學必修新教材比較的視角[J].化學教學，2023（11）：9-14.

[2]田正芳，余洪婷，王秦.基于學科核心素養(yǎng)的2022年高考全國卷化學試題評析[J].黃岡師范學院學報，2023，43（6）：92-97.

[3]楊弢，朱志江.高中化學實驗教學的目標任務和方法路徑[J].化學教學，2024（1）：33-36.

［責任編輯：季春陽］

收稿日期：2024-12-25

作者簡介：廖曉宇，本科，一級教師，從事中學化學教學研究.基金項目：泉州市教育科學“十四五”規(guī)劃（第二批）課題“基于化學學科核心素養(yǎng)的中學化學實驗教學實踐研究”（課題編號：QG1452-185）.