實驗教學中化學核心素養(yǎng)培養(yǎng)的探討
——以“鈉與水反應”為例

陶 都，毛芳芳，劉夢琴，劉文靜，任 晶

(衡陽師范學院 化學與材料科學學院，湖南 衡陽 421008)

隨著經(jīng)濟、文化全球化和知識社會化的來臨，國力競爭逐漸由軍事和經(jīng)濟的競爭轉(zhuǎn)變?yōu)槲幕腿瞬诺母偁帲粋€國家的文化自信與人才儲備成為重中之重。為了適應世界教育改革發(fā)展趨勢、提升本國教育國際競爭力的迫切需要，教育部于2014年首次提出發(fā)展學生“核心素養(yǎng)”的教育觀，明確學生應具備的適應終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力[1]。人類生活離不開化學及其相關(guān)知識，化學學科核心素養(yǎng)是學生必備的科學素養(yǎng)，根據(jù)化學課程的特點，將化學學科核心素養(yǎng)分為5個方面，即：“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模擬認知”“科學探究與創(chuàng)新意識”“科學態(tài)度與社會責任”[2]。

1 高中化學教學存在的不足之處

在義務(wù)教育及高中教育階段，部分學校及教師受應試教育思想的影響，以及學生評價方式過于單一，教師往往只注重學生成績的高低和知識的傳授，而忽略了學生自身能力和化學學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。縱觀化學歷史的發(fā)展過程，沒有一個化學發(fā)現(xiàn)不與化學實驗緊密聯(lián)系，因此說化學是一門以實驗為基礎(chǔ)的學科。在高中的化學教學工作中，實施實驗教育也是發(fā)展學生核心素養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)之一。但是，在實際教學過程中，教師為了追趕教學進度或者受教學條件的限制，不能滿足學生們進行化學實驗探究活動的需求，以至于不能充分發(fā)揮化學實驗在教學中的作用，這就要求化學教師認識到實驗對于學生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的重要性，積極組織開展實驗探究活動。本文將以“鈉與水反應”的實驗為例，講述實驗教學中所體現(xiàn)的化學核心素養(yǎng)。

2 “鈉與水反應”實驗中所體現(xiàn)的核心素養(yǎng)

“鈉與水反應”是人教版高中化學必修一第三章《金屬及其化合物》的內(nèi)容，通過對金屬鈉的性質(zhì)學習，學生可以認識到活潑金屬與水反應的通性。“鈉與水反應”是高中生接觸的一個重要實驗，通過這個實驗，培養(yǎng)了學生觀察、描述、分析、歸納總結(jié)實驗現(xiàn)象的能力。學生初步學會從宏觀現(xiàn)象到化學符號再到微觀世界分析的“三重表征”的思維方式，由感性認識上升到理性思維。因此選擇以“鈉與水反應”為例，講述化學學科核心素養(yǎng)。

2.1 科學探究與創(chuàng)新意識

以實驗教學發(fā)展探究式學習，以實驗改進提升創(chuàng)新意識。科學探究活動過程，有利于學生綜合運用所學知識解決實際問題，通過這一過程，學生的認知水平以及對于知識的理解程度得到極大的提升。課前要求學生查閱鈉與水反應的相關(guān)知識，上課時在確保實驗安全的情況下開展學生自主探究實驗，通過觀察實驗，總結(jié)鈉與水反應的現(xiàn)象。教師引導學生思考，在實驗操作的過程中存在著哪些不足之處，實驗設(shè)計是否可以進行改進與創(chuàng)新。學生初遇這樣的問題會沒有思路，教師教授學生思考的方式，并且以注射器代替玻璃燒杯[3]進行實驗為例，激發(fā)學生思維，使之具備獨立思考與創(chuàng)新的能力。

2.2 宏觀辨識與微觀探析

由現(xiàn)象追其本質(zhì)，由感性認識到理性理解。在鈉與水的實驗中，將鈉放入水中后會出現(xiàn)“浮、熔、游、響、紅”的實驗現(xiàn)象，教師通過教學，使學生具備根據(jù)宏觀實驗現(xiàn)象分析產(chǎn)生現(xiàn)象的微觀原因的能力。例如：反應使酚酞變紅，即能夠分析產(chǎn)生了堿性物質(zhì)，學生可以從反應物元素的角度推測出堿性物質(zhì)是氫氧化鈉。通過這一節(jié)課的教學，學生具有從不同方面認識到物質(zhì)的多樣性的能力，能夠從元素、原子和分子的角度來認識物質(zhì)的組成、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和用途，形成結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)的觀念；學生對知識的理解能夠由直觀感性的實驗現(xiàn)象提升到深層理性的本質(zhì)原因，能夠從宏觀和微觀兩個角度共同分析物質(zhì)以及化學反應的現(xiàn)象。

2.3 變化觀念與平衡思想

化學反應是一個運動變化的過程，化學變化區(qū)分于物理變化的一個重要特征即是在化學變化的過程中有新物質(zhì)的生成，并且化學變化伴隨著能量的轉(zhuǎn)化。在鈉與水的實驗中，學生可以根據(jù)實驗現(xiàn)象看到鈉塊熔化，以及滴有酚酞的水溶液變紅，即是化學變化有舊物質(zhì)的消失和新物質(zhì)的生成。在反應中會產(chǎn)生大量的熱，學生可以認識到化學反應伴隨著能量的變化，有助于學生形成化學反應伴隨著物質(zhì)變化的觀念。通過金屬鈉與水反應的實驗教學過程中，學生能夠從物質(zhì)變化的內(nèi)因與外因、量變與質(zhì)變等多個角度分析化學變化，能用聯(lián)系和發(fā)展、動態(tài)平衡的觀點進一步認識化學反應，并能夠猜測在某一條件下可能產(chǎn)生的物質(zhì)以及發(fā)生化學變化的歷程。

2.4 證據(jù)推理與模擬認知

當遇到一個問題時，首先根據(jù)一定的證據(jù)理論基礎(chǔ)對其進行假設(shè)，做出合理的分析和推理，從而形成正確的結(jié)論。在鈉與水的實驗中，會產(chǎn)生一種氣體，學生根據(jù)元素守恒的相關(guān)知識可以推測出這種氣體可能是氫氣或者氧氣，即學生能夠運用已有知識推測可能的反應過程和產(chǎn)物，并設(shè)計合理的實驗驗證猜想。在金屬的化學性質(zhì)這一節(jié)中，學生需要通過金屬鈉與水反應，得出活潑金屬與酸和水反應這一類反應的性質(zhì)與特點。學生能夠?qū)ふ椅镔|(zhì)之間的聯(lián)系和存在的規(guī)律，建立認知模型和思維結(jié)構(gòu)框架，讓學生總結(jié)出某一規(guī)律，培養(yǎng)學生以一舉三的學習能力。

2.5 科學態(tài)度與社會責任

教育的目的即是培養(yǎng)社會所需要的人才，每一位學生最終都將步入社會，化學又與我們的社會生活緊密相關(guān)，化學教育更應該注重培養(yǎng)學生的社會價值觀念，樹立科學嚴謹?shù)膶W習態(tài)度和強烈的社會責任意識。“科學態(tài)度與社會責任”是化學學習的更高層次的價值追求，要求學生能夠?qū)εc化學相關(guān)的社會熱點問題作出正確的判斷，并且能運用化學知識參與社會活動[2]。實驗教學能讓學生尊重事實和證據(jù)，反對封建迷信，在鈉與水的教學中，將民間流傳的“火煉水鬼”的迷信作為課堂導入，通過鈉與水的實驗，學生認識到?jīng)]有鬼神之說，都只是人們的封建迷信，從而樹立崇尚真理的意識。在鈉與水反應的改進實驗中通過控制反應的發(fā)生和終止，來達到減少原材料的使用，從而引入綠色化學的概念，培養(yǎng)學生們的社會責任感。

在“鈉與水反應”實驗中，從實驗的各個步驟到實驗的各個現(xiàn)象，均不同程度的體現(xiàn)出化學學科核心素養(yǎng)的五個方面。化學實驗對于培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)發(fā)揮著極為重要的作用，通過化學實驗現(xiàn)象將書本上抽象片面的知識直觀的呈現(xiàn)在學生眼前，利于學生的理解和掌握知識，同時，化學實驗能創(chuàng)設(shè)教學情境，激發(fā)學生的學習興趣，拓展學生進行實驗探究的思維，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和價值觀念。列夫·托爾斯泰曾經(jīng)說過：“知識只有當它靠積極的思維得來，才是真正的知識。”而化學實驗正是知識轉(zhuǎn)化為思維的關(guān)鍵一環(huán)，并且課本上的所學知識都是為實驗所準備的，因此，推動化學實驗教學是促進化學學科核心素養(yǎng)發(fā)展的必然趨勢。

3 總結(jié)與展望

在“以素養(yǎng)為本”的教育思想指導下，教師們要注重學生能力和核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。這就要求我們教師為學生營造一個科學探究式學習的環(huán)境，在這樣的環(huán)境下學生大膽猜想、勇于創(chuàng)新、敢于實踐。作為化學教師，更要利用好化學實驗這一學科特色，激發(fā)學生學習化學的興趣，啟迪學生的科學探究和創(chuàng)新意識，促進培養(yǎng)全面發(fā)展的化學學科核心素養(yǎng)。在教學條件不能滿足學生對于實驗的需求時，鼓勵教師要對實驗進行改進與創(chuàng)新，鼓勵創(chuàng)設(shè)“微型實驗”，讓每一個學生都能在實驗中收獲化學學科核心素養(yǎng)的發(fā)展。