化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)中的作用和地位

摘 要 化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，不論是化學(xué)知識的形成、應(yīng)用，還是各種猜想的驗(yàn)證都需要以化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)。同時(shí)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)也是一種重要的學(xué)習(xí)方法，在發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)上有著無可替代的作用。因此，化學(xué)實(shí)驗(yàn)在初中化學(xué)教學(xué)中處于核心地位?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)在發(fā)展孩子核心素養(yǎng)中的作用，其主要體現(xiàn)在學(xué)會學(xué)習(xí)（樂學(xué)善學(xué)、勤于反思、信息意識）、科學(xué)精神（理性思維、批判質(zhì)疑、勇于探究）、實(shí)踐創(chuàng)新（勞動意識、問題解決、技術(shù)應(yīng)用）、社會參與（規(guī)則意識、責(zé)任擔(dān)當(dāng)）等幾個方面上。

關(guān)鍵詞 核心素養(yǎng) 思維能力 應(yīng)用意識 動手能力 創(chuàng)新能力

中圖分類號：G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1問題提出的背景

以核心素養(yǎng)為目標(biāo)的新的課改漸漸拉開維幕，雖然很多教師都認(rèn)為化學(xué)實(shí)驗(yàn)很重要，但卻并不十分了解化學(xué)實(shí)驗(yàn)與發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)之間的具體關(guān)聯(lián)，因而不能把化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐上升到理論的高度，這對充分挖掘教師潛能和發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)都是不利的。所以，我們很有必要對此進(jìn)行深入的分析和研究，以便各位老師能充分認(rèn)識化學(xué)實(shí)驗(yàn)在發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)中的作用和地位，主動開發(fā)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，調(diào)整自己的教學(xué)行為，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的更好生成。

2核心概念的界定

核心素養(yǎng)是學(xué)生應(yīng)具備的適應(yīng)個人終生發(fā)展和社會需要的必備品格與關(guān)鍵能力。中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)以培養(yǎng)"全面發(fā)展的人"為核心，分為文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展、社會參與3個方面，綜合表現(xiàn)為人文底蘊(yùn)、科學(xué)精神、學(xué)會學(xué)習(xí)、健康生活、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、實(shí)踐創(chuàng)新等六大素養(yǎng)，具體細(xì)化為國家認(rèn)同等18個基本要點(diǎn)。各素養(yǎng)之間相互聯(lián)系、互相補(bǔ)充、相互促進(jìn)，在不同情境中整體發(fā)揮作用。

學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)逐步形成的正確的價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。與高中化學(xué)略有不同，初中化學(xué)核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識與微觀探析”、“變化觀念與守恒思想”、“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”五個方面。

這里談的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是指傳統(tǒng)的以實(shí)物為基礎(chǔ)的教師演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)和家庭實(shí)驗(yàn)，還包括以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)或背景的講解、思考、探究。不同于基于信息技術(shù)支撐下的各種實(shí)驗(yàn)視頻資源、模擬實(shí)驗(yàn)。雖然實(shí)驗(yàn)視頻類似于教師演示實(shí)驗(yàn)，模擬實(shí)驗(yàn)類似學(xué)生實(shí)驗(yàn)，但它們的真實(shí)性和偶然性以及供的信息量還是無法和真實(shí)的實(shí)驗(yàn)相比。

3化學(xué)實(shí)驗(yàn)的作用和地位

化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，不論是化學(xué)知識的形成、應(yīng)用，還是各種猜想的驗(yàn)證都需要以化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)。同時(shí)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)也是一種重要的學(xué)習(xí)方法，在發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)上有著無可替代的作用。因此，化學(xué)實(shí)驗(yàn)在初中化學(xué)教學(xué)中處于核心地位。事實(shí)證明，理想的化學(xué)學(xué)習(xí)方式是學(xué)生的大部分課程在實(shí)驗(yàn)室里完成，實(shí)驗(yàn)室的藥品學(xué)生可以隨時(shí)取用，以便得到第一手實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，深刻理解化學(xué)規(guī)律，形成化學(xué)觀念，具有很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力。顯然，以現(xiàn)實(shí)的大班額和實(shí)驗(yàn)裝備，也許只有極少數(shù)學(xué)校有這個條件。但這會是我們努力的方向。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)在發(fā)展孩子核心素養(yǎng)中的作用，其主要體現(xiàn)在學(xué)會學(xué)習(xí)（樂學(xué)善學(xué)、勤于反思、信息意識）、科學(xué)精神（理性思維、批判質(zhì)疑、勇于探究）、實(shí)踐創(chuàng)新（勞動意識、問題解決、技術(shù)應(yīng)用）、社會參與（規(guī)則意識、責(zé)任擔(dān)當(dāng)）等幾個方面上。而這些正是我國學(xué)生需要重點(diǎn)發(fā)展的核心素養(yǎng)。同時(shí)，在發(fā)展化學(xué)核心素養(yǎng)：“宏觀辨識與微觀探析” 、“變化觀念與守恒思想”、“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”也有著不可替代的作用。

這里我簡要簡述一下化學(xué)實(shí)驗(yàn)和發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的關(guān)聯(lián)。

第一，可以激發(fā)學(xué)生好奇心和求知欲，實(shí)現(xiàn)自我的主動發(fā)展，發(fā)展樂于探究，勇于探究的品質(zhì)。所謂“樂學(xué)善學(xué)”就是對學(xué)習(xí)有興趣，樂此不疲。講的就是對學(xué)習(xí)有興趣、有熱情，認(rèn)為好玩、有意思、有意義、有價(jià)值。俗話說“興趣是最好的老師”，神奇的化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)變得興致盎然。例如，溶液由無色變?yōu)榧t色，由紅色又突然變?yōu)闊o色?；蛴伤{(lán)色溶液生成藍(lán)色沉淀，接著沉淀又變?yōu)楹谏?看著鈉的銀白色小球在水中四處游動，逐漸變小，發(fā)出吱吱的聲響，最后消失得無影無綜…這些會讓好奇的孩子們著迷，引導(dǎo)學(xué)生走向深遠(yuǎn)的化學(xué)世界。

第二 ，化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生獲得直接的感性認(rèn)識，經(jīng)歷知識的形成過程，促進(jìn)對知識的認(rèn)可，并加深學(xué)生對知識的理解，拓展學(xué)習(xí)的內(nèi)容。課本上的許多化學(xué)知識不親身感受，即便能記住也未必從心底認(rèn)可。紙上得來終覺淺，深知此事要躬行。運(yùn)用知識不僅能復(fù)習(xí)和鞏固知識，讓人從心底承認(rèn)知識的正確性，還能發(fā)現(xiàn)課本上沒有的細(xì)節(jié)和規(guī)律，甚至有意想不到的發(fā)現(xiàn)。在做氫氧化鈉溶液和硫酸銅溶液反應(yīng)時(shí)，我們有時(shí)會發(fā)現(xiàn)生成的藍(lán)色氫氧化銅沉淀不久會變成黑色，那是因?yàn)闅溲趸~不穩(wěn)定，受熱易分解;有時(shí)生成的沉淀并不是藍(lán)色，而是藍(lán)綠色。這是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室里的氫氧化鈉溶液常時(shí)間放置會吸收空氣中的二氧化碳生成碳酸鈉，結(jié)果生成了堿式碳酸銅的緣故。這些知識是教材中沒有的，需要學(xué)生自己查閱資料，去探索化學(xué)世界的奧秘。

第三，動手實(shí)驗(yàn)不僅可以掌握常用器材的使用方法，發(fā)展實(shí)驗(yàn)技能，還可以克服學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)的心理障礙，挖掘自身潛力，發(fā)展學(xué)生實(shí)踐能力。動手能力不足是我國多數(shù)學(xué)生的現(xiàn)實(shí)問題。在教學(xué)過程中我常會發(fā)現(xiàn)有的學(xué)生劃火柴怕燒著手，有的做實(shí)驗(yàn)怕酸堿腐蝕，有的怕有毒……這會嚴(yán)重制約學(xué)生的發(fā)展。其實(shí)，這些過分擔(dān)心是多余的。化學(xué)實(shí)驗(yàn)有危險(xiǎn)是肯定的，但只要適當(dāng)注意，出現(xiàn)問題及時(shí)采取對應(yīng)措施是沒有多大危害的。而且我們的皮膚有很強(qiáng)的再生功能，及時(shí)清洗，做好防護(hù)，及時(shí)滅火，不僅能增強(qiáng)動手能力，還能克服心理障礙，讓我們變得膽大而心細(xì)。一次有位學(xué)生對我說：“老師，硫酸會不會讓手腐爛？滴加硫酸的實(shí)驗(yàn)還是你來吧！”聽后，我真有些無語。隨后，我告訴他，“硫酸沒那么可怕，何況是稀硫酸?！辈严×蛩岬卧谑终粕希^十幾秒后再用清水沖洗。還教他用手指捏滅蠟燭。按照我說的做，雖然有幾次感覺燙手，但他發(fā)現(xiàn)并無大的傷害。這位學(xué)生以后做實(shí)驗(yàn)就沒有那么害怕，越來越勇敢。其實(shí)，無論是化學(xué)實(shí)驗(yàn)，還是生活中的其它危險(xiǎn)，對事情的恐懼比事情本身更能摧毀一個人的意志。幫助學(xué)生克服心理障礙引導(dǎo)他們順利發(fā)展是每個化學(xué)教師的職責(zé)。

第四，可以發(fā)展學(xué)生宏微結(jié)合的思維習(xí)慣，發(fā)展“宏觀辨識和微觀探析”、“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”等化學(xué)核心素養(yǎng)。組成和結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，任何化學(xué)的宏觀現(xiàn)象都有微觀解釋，是微觀的原子的重新組合的外在體現(xiàn)，而原子（原子團(tuán)）的重新組合是由原子結(jié)構(gòu)決定的。同時(shí)為便于研究化學(xué)變化國際上有一套專門的化學(xué)語言：元素符號、離子符號、化學(xué)式、化學(xué)方程式、離子方程式，還包括原子、分子的模型、晶體的空間模型等。宏觀現(xiàn)象、微觀粒子和符號語言構(gòu)成化學(xué)反應(yīng)的三重表征。教師在做化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)通常都會讓學(xué)生觀察宏觀現(xiàn)象，并從微觀上分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，最后用化學(xué)方程式表達(dá)出來。在做物質(zhì)成分探究實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們也是加入試探性試劑，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來分析物質(zhì)微觀構(gòu)成，即它具有哪些離子或分子構(gòu)成，進(jìn)而判斷它是哪些物質(zhì)組成。這種方法我們常稱為分析法，是我們進(jìn)行科學(xué)研究或解決現(xiàn)實(shí)問題時(shí)常用的思考方法。

第五，可以培養(yǎng)學(xué)生解決問題的一般思維程序和方法，發(fā)展學(xué)生思維能力，拓展解決復(fù)雜問題的能力。探究實(shí)驗(yàn)對學(xué)生解決問題的能力培養(yǎng)有很大幫助。科學(xué)探究的幾個程序：提出問題（發(fā)現(xiàn)問題）、做出猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（可有多種）、找證據(jù)（進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、觀察現(xiàn)象、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、）、分析討論歸納得出結(jié)論（當(dāng)猜想不成立時(shí)再進(jìn)入下一輪猜想的探究）。另外，每一個方案的制定都來自于我們對相關(guān)物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及變化規(guī)律的了解。也就是說，要解決它，我們必須了解它及和它相關(guān)事物的性質(zhì)和變化規(guī)律，做到“知己知彼，方能百戰(zhàn)不殆”。這些流程和思維方式不僅對化學(xué)探究適用，對我們解日常其它工作有十分重要的實(shí)用價(jià)值。幾十年后，也許我們的化學(xué)知識已忘得差不多了，但這套解決問題的思考方法和程序會幫助我們解決很多問題。

綜合性實(shí)驗(yàn)探究在發(fā)展學(xué)生觀察能力、分析能力、想象力、綜合思維能力，解決復(fù)雜問題的能力上有重要作用。例如，在探究氫氧化鈉變質(zhì)后物質(zhì)成分時(shí)，首先要做出合理的猜想：氫氧化鈉變質(zhì)的內(nèi)因是什么？外因是什么？可能生成什么？并由此深入回顧氫氧化鈉的化學(xué)性質(zhì)，所處環(huán)境中空氣的成分有哪些，哪些物質(zhì)會同氫氧化鈉反應(yīng)，反應(yīng)生成了什么。反應(yīng)要遵循質(zhì)量守恒定律，即反應(yīng)前后元素的種類不變。由此我們可以找出造成氫氧化鈉的元兇很可能是二氧化碳，生成物中應(yīng)有碳酸鈉。然后，根據(jù)生成物碳酸鈉的化學(xué)性質(zhì)，我們選擇試探性試劑（鹽酸或氯化鈣或氯化鋇）來檢驗(yàn)。

第六，可以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)心、大膽質(zhì)疑，樂于探究的科學(xué)精神，發(fā)展學(xué)生的實(shí)證意識。1766年，英國科學(xué)家卡文迪許首先利用硫酸和鋅反應(yīng)制得“易燃空氣”，可他迷信于當(dāng)時(shí)西方流行的“四元素”之說，沒有深入研究，與重大發(fā)現(xiàn)失之交臂。而拉瓦錫能夠擺脫傳統(tǒng)思想的束縛，用精細(xì)嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)不僅證明空氣是一種混合物，還把水蒸氣通過高溫金屬管重新制得“易燃空氣”并把命名為氫氣，從根本上打破了水是一種元素之說，引起化學(xué)界新的革命，奠定了近代化學(xué)的基礎(chǔ)。同樣，稀有氣體的發(fā)現(xiàn)也是因?yàn)榭茖W(xué)家不迷信權(quán)威，不教條，注重從實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差異，才最終有重大突破，為化學(xué)的發(fā)展起到強(qiáng)有力的推動作用。這些科學(xué)家的事跡是引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的習(xí)慣，學(xué)習(xí)正確的思維方式，培養(yǎng)科學(xué)精神的最好教材。

第七、可以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)知識用知識的意識和習(xí)慣，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問題的能力。教師引導(dǎo)學(xué)生做學(xué)生實(shí)驗(yàn)、家庭實(shí)驗(yàn)或課外探究實(shí)驗(yàn)對發(fā)展學(xué)生解決問題的能力是很有幫助的。我們熟知的科學(xué)家拉瓦錫、愛迪生、愛因斯坦等都是動手能力很強(qiáng)，善于在實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐中檢驗(yàn)知識，探究學(xué)問的人。

學(xué)生的創(chuàng)新能力總是在做的過程中生成。蒙臺梭利有句名言：我聽到了，我忘記了;我看過，我記住了;我做過了，我理解了。布魯納也曾說：“不經(jīng)歷真正獲得知識的過程而單純接受知識不能成為生動的知識?！边@些名言都說明動手對學(xué)習(xí)，對透徹理解知識和靈活應(yīng)用知識的重要性，對開發(fā)學(xué)生潛能，培養(yǎng)創(chuàng)新品質(zhì)的重要性。美國教育家杜威大力推崇在做中學(xué)習(xí)，在生活中學(xué)習(xí)。我國著名教育家陶行知也提出“教、學(xué)、做”的統(tǒng)一是培養(yǎng)優(yōu)秀人才最好的途徑。這是因?yàn)橹挥凶约河H身體驗(yàn)的知識才能深信，才能透徹理解，才能靈活應(yīng)用，才解決各種問題，才能具有我們所期望的創(chuàng)新能力。讓那些單靠背記取得高分的學(xué)生去制造、去發(fā)明、去創(chuàng)新，那是很艱難的，而善于實(shí)踐，善于在動手動腦中學(xué)習(xí)的孩子卻能較輕松解決生活和工作中各種復(fù)雜問題。雖然，在目前我國班級授課制下，我們不能如陶行之先生所期望的那樣讓每位學(xué)生都能完成大大小小的各種化學(xué)實(shí)驗(yàn)，但我們應(yīng)該向?qū)W生提供盡可能多的動手機(jī)會，積累盡可能多的感性認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，思維能力，創(chuàng)新能力。

4小結(jié)與展望

綜上所述，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)上的功能是全面和強(qiáng)大的，每位化學(xué)教師都應(yīng)充分利用好化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。但這并不意味著僅憑一次實(shí)驗(yàn)或幾次實(shí)驗(yàn)就能讓學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)有質(zhì)的提高，而需要教師和學(xué)生長時(shí)間努力。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，各種虛擬的化學(xué)實(shí)驗(yàn)和化學(xué)視頻不斷出現(xiàn)成為化學(xué)實(shí)驗(yàn)的延伸和補(bǔ)充。實(shí)驗(yàn)視頻和虛擬的化學(xué)實(shí)驗(yàn)以其經(jīng)濟(jì)、方便、安全、畫面清晰深受教師和學(xué)生喜愛，并在訓(xùn)練學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能，了解基本現(xiàn)象方面起到很重要的作用，為學(xué)生的自學(xué)、自我訓(xùn)練等方面提供了方便。但虛擬的實(shí)驗(yàn)與真實(shí)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)畢竟有很大差別，尤其在培養(yǎng)學(xué)生動手能力、創(chuàng)新能力上，在可信度上無法與實(shí)際的化學(xué)實(shí)驗(yàn)相比。所以我建議在條件允許的情況下，能自己做實(shí)驗(yàn)就不要選擇看視頻或做虛擬實(shí)驗(yàn)。當(dāng)然，對于那些有毒、爆炸或復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，讓孩子們看視頻是很適當(dāng)?shù)摹，F(xiàn)實(shí)生活、生產(chǎn)、科學(xué)研究中很多與化學(xué)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)視頻也是一種很好的教學(xué)資源，它們應(yīng)成為化學(xué)學(xué)習(xí)很重要的補(bǔ)充。

基金項(xiàng)目：湖北省2017年重大招標(biāo)課題《學(xué)科核心素養(yǎng)在課程實(shí)施中的路徑與策略研究》總課題組;襄陽教學(xué)研究室 2018年一般課題《核心素養(yǎng)引領(lǐng)下初中化學(xué)教學(xué)優(yōu)化策略的實(shí)踐研究》子課題組。

作者簡介：彭德高 ，生于1970年5月，男，湖北棗陽人，于棗陽市琚灣鎮(zhèn)第一中學(xué)任教化學(xué)，中學(xué)一級教師。當(dāng)前主要研究核心素養(yǎng)在初中化學(xué)教學(xué)中的實(shí)施路徑和策略。牽頭胡良君老師主導(dǎo)的湖北省重大課題的一個子課題。

參考文獻(xiàn)

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