核心素養視域下高中化學實驗教學的實踐

許加海

化學是一門基于實驗的學科，化學實驗是學生獲取化學知識的重要過程。實驗是實施以訓練學生創新思維和實踐能力為中心的素質教育的有效途徑之一。在中學化學教學中可以發揮實驗的導向功能，激發學生的創新意識;可發揮實驗的心理功能，培養學生的創新精神;可發揮實驗的方法功能，訓練學生的創新思維;可發揮實驗的操作功能，提高學生的實踐能力。實驗是高中化學的重要組成部分，教師需充分關注實驗教學，并通過實驗教學的開展，調動學生對化學知識學習的興趣，并對學生的創新能力以及探究精神進行培養，以促使學生的化學學科的核心素養得到有效提高。本文主要對高中化學的核心素養內容進行探討，并提出核心素養下高中化學實驗的具體教學策略，以期能為高中化學實驗教學提供理論參考。

化學作為一門自然學科，其主要是對物質的性質、組成、結構及其變化規律進行研究。從某個角度講，化學屬于一門難懂且抽象的課程，這就使部分學生在學習化學知識的時候，容易出現畏懼心理。想要使學生課堂學習的積極性與互動性得到有效提高，化學教師就需設置實驗活動，引導學生積極觀察實際生活中的化學現象及相關化學知識的應用范圍，以強化學生對相關化學實驗敏感度以及興趣。同時，化學教師還需引導學生將相關化學實驗應用于實際生活中，解決實際生活中存在的化學問題，這不僅可以使學生對化學實驗的操控力得到有效提高，而且能使學生深刻感受到化學知識具備的價值與實用性，從而使學生的化學學科素養得到顯著提高。

一、高中化學的核心素養內容

新課標中明確指出，高中化學的學科素養通常能分成五方面。第一，宏觀辨識和微觀探析。其通常指學生可以對化學學科具備的特點以及所做的實驗分類具有宏觀把握，并要求學生通過實驗操作，對實驗中的細微之處進行仔細觀察;第二，平衡思想與變化觀念。其通常指對化學方程進行配平，當某個條件出現改變的時候，實驗的結果可能會出現相應的改變，這對學生形成相應的變化觀念以及平衡思想是極其有利的;第三，證據推理以及模型認知。化學是具有科學性與嚴謹性的一門學科，對化學知識的學習，需要學生注重實驗操作。在實驗中，教師需引導學生對具體實驗中用到的器材、試劑等進行詳細認知，并通過實驗操作，引導學生對實驗數據實施歸納和總結，從而得出相應的實驗結論;第四，實驗探究以及創新意識。在實驗中，最主要的就是對學生自身的創新意識以及動手能力進行培養。因此，化學教師可引導學生設計相對簡單的小實驗，并讓學生親自動手;第五，社會責任和科學精神。其通常指學生對化學知識學習以及探索過程中，充分認識化學科學的本質，并體驗化學學科的價值，充分理解科學、社會、技術、環境的內涵。科學需造福于社會，科學的主要目的就是回歸社會。因此，在化學實驗的具體教學中，教師需注重將化學知識與實際生活相聯系，促使學生真正實現學以致用。

二、核心素養下高中化學實驗教學實踐

（一）基于鼓勵的學生化學探究興趣激發

在新課標推行后，高中化學課本實驗安排增多，落實實驗教學亦成為培養學生核心素養的關鍵。具體來講，高中化學教師應改變傳統教學觀念，注重實驗教學。在實驗教學前，引導學生明確實驗目標，詳細地向學生講解實驗流程與操作注意事項，提高學生實驗安全意識。在日常實驗教學中，化學教師應鼓勵學生養成實驗與記錄同步的學習習慣，積極引導學生將自己所學與實驗過程相聯系，并進行分析探討，進而實現理論知識與實踐現象的完美結合。比如，在學習“鈉與水的反應”內容時，在實驗前，教師應引導學生掌握實驗目的、實驗原理。在實驗過程中，教師引導將實驗理論按照實驗步驟進行實驗，并做好觀察記錄。學生通過觀察實驗現象發現，鈉與水反應會出現“浮”“熔”“游”“響”“紅”等現象，并且水溫升高。教師可鼓勵學生分析實驗現象是否與教材講解相符，如果不同，是什么原因導致的。針對不同的問題，引導學生設置不同的實驗檢驗工藝，幫助學生得出正確的實驗結論，通過引導學生邊實驗邊思考，利于學生養成勤于思考、敢于實踐的學習習慣，使學生感受到化學的魅力，繼而激發學生化學學習積極性。

（二）基于實驗自主設計的科學探究與創新意識培養

探究性實驗與“照葫蘆畫瓢”式的驗證性動手實驗截然不同。探究性實驗教學能深入地培養學生觀察能力、思維能力特別是創造性思維能力、設計實驗的能力以及根據實驗分析，綜合得出正確結論的能力，有效地促進學生理解和掌握知識，并能拓寬已知的、發現未知的知識。親身動手實驗是化學教育的重要媒介。通過實驗教學體系的構建，可以加強學生的社會認知能力，達到探索發現教育的需要。科學逐漸開始向生活滲透和進化，使科學涵養成為一種社會共識。學生自己也有強烈的探索欲望，加強科學涵養在動手實驗中的整合，將極大地豐富學生的認知，促進學生科學涵養和科學思維的形成。從化學動手實驗教學的角度出發，通過動手實驗培養手段，推動化學科學活動在動手實驗中的滲透與實踐，從而推動化學實驗涵養的可持續發展。實驗課堂引入新形式可以節省教學時間，快速吸引學生的眼球，使化學教學多樣化。可視化和生動的化學內容輕松帶領學生進入狀態，主動并認真思考問題，從而達到教育的目的。實現教學與實驗的深度融合，使學生不知不覺得出實驗中反映出的理論，提高教學實踐質量。高中化學的實驗教學中，通常以演示實驗為主。學生只要依據化學教師給出的操作流程按部就班地操作，并對已經知道的實驗結果進行驗證。該實驗方式通常具有較高的安全性，對教師和學生提出的要求也相對較低。

該過程中，學生的想象思維與創造思維都受到相應的影響。而對高中化學的核心素養相關內容進行分析，學校需積極引導學生對實驗活動進行自主設計，并根據化學教師的指導，讓學生對相對簡單的實驗進行自主設計，并為學生提供相應的化學器械與原料，引導學生親自操作自己設計的實驗。這不僅有助于培養學生的創造力，而且能使學生的動手能力得到有效提高，從而使學生的學習效率得到顯著提高。例如，[Fe（OH）3] 膠體制備的實驗，首先，在沸水中添加[FeCl3]飽和溶液，然后繼續煮沸到顏色呈紅褐色，并停止加熱。該實驗所涉及的方程式為[Fe3++3H2O△FeOH3膠體+3H+]。該實驗通常有三個地方需要注意，首先，用等號;其次，明確標注膠體而非沉淀;最后，加熱。該實驗在教材上已經具有明確的實驗步驟，化學教師在強調了需注意的地方后，就能引導學生自己做實驗。這不僅有助于學生自主實踐能力的提高，而且能使學生形成相應的創新意識。

（三）基于化學實驗的宏觀辨識和微觀辨析力培養

化學作為宏觀與微觀相結合的一門學科，化學教學中每項元素都能從各個角度實施分類，并從宏觀角度，以原子、分子進行分類，從微觀角度，從元素類型進行分類。化學學科具備的獨特特征，通常可以使學生形成良好的宏觀辨識與微觀探析的能力。學生做實驗前，教師需引導學生認真做好實驗前的相關準備工作，準備好實驗所用的化學器械與試劑。學生需通過自身的觀察，對實驗的流程及其熟悉的實驗結果進行掌握。在做實驗的時候，首先，學生需在宏觀角度對實驗方向與性質進行大致把握;其次，在實驗具體操作中，需引導學生細致觀察，比如，哪個環節容易出現問題，怎樣記錄實驗步驟;最后，獲得相應的實驗結果。通過該化學實驗的教學過程，通常對學生具備的宏觀辨識與微觀探析的素養培養有著重要影響。除此之外，學生在對高中化學相關知識進行系統化學習后，需對化學實驗的相關知識進行總結，依據不同實驗的不同步驟，對實驗實施歸納與總結。例如，對哪些實驗會用到溫度計進行總結。教師可依據學生做出的實驗報告得出：測蒸氣溫度、測水浴溫度、測反應混合物溫度等。或較為常見的需塞棉花的實驗，通常包括制乙炔和收集[NH3]、加熱[KMnO4]制氧氣，其主要作用是避免[KMnO4]粉末進入導管，避免實驗中出現的泡沫都進入導管、避免氨氣和空氣之間對流，以此使[NH3]的收集時間得到有效縮短。

（四）基于化學實驗的實踐操作力培養

化學是一種與化學實驗相關或動手操作設計的基本科目，教師應將讓學生把握化學實驗的主線，帶領和指導學生在化學實驗設計的步驟、整體實驗的結構和記錄化學反應等方面操作。教師更應該結合學生自身的水平和興趣，有針對性地開設實驗練習實踐教學課程，對課程進行專業的指導，這對學生來說會受益匪淺。然而，一些化學實驗課程的設計在思維培訓方面仍然有缺陷。師資是學校教育的主導支柱，其思想認識能力和水平直接影響著教學實踐的效果。如果教師沒有正確的教學理念的引導，對整個實驗設計的各個流程沒有進行嚴格的把控和指導，一系列的教學項目可能會低效或無效。在高中化學實驗教學的過程中，不同學生在同一實驗中會遇到不同的問題。有些學生會在操作上出問題，有些學生會在化學試劑的量上產生問題。但是當學生在實際的操作中感知時，往往很難發現自己的問題。因此，教師要在這個時候對學生充分進行個別指導，讓每一個學生都能在自己的實驗中得到有針對性的指導，這樣學生就能認識到自己的問題所在。除此之外，教師還要根據學生在實驗中的表現和實驗教學中的思維進行引導和激發，從而將學生引向新的知識探索方向，讓學生在實驗教學中充分發現知識的互通性和知識之間的轉變，并且能通過對知識的探究獲得動力，激發學生不斷學習。在學生探索的過程中，教師要與學生平等地溝通，為學生解決他們遇到的問題，讓學生恍然大悟，了解自己與知識之間的距離，發現更加廣闊的知識天地。

高中化學的實驗教學，也是對學生具備的實踐操作力進行鍛煉。大部分學生對化學實驗的具體操作步驟以及實驗結果的被動記憶較為牢固，并在考試中獲得高分。但是，這通常會影響學生自身操作能力的提高。因此，在化學實驗具體教學中，教師需注重對學生的實踐操作力進行培養，將學生作為課堂教學的主體，并在情況允許的狀況下，引導學生實施實驗操作，并發揮教師的主導作用，對實驗流程進行指導。這不僅可以使學生的動手能力得到有效提高，還能使學生形成良好的實踐操作力。例如，對氨氣的實驗室制法開展教學時，首先，教師需將該實驗的具體反應原理講解給學生，如[2NH4Cl+CaOH2CaCl2+2NH3↑+2H2O];其次，學生需充分理解與明確氨氣收集的方法是朝下的排空氣法;最后，教師需引導學生充分了解實驗驗滿的方法，把濕潤紅色的石蕊試紙置于試管口，如果試紙變成藍色，表明氨氣已收滿，或把蘸著濃鹽酸的玻璃棒逐漸向試管口靠近，如果出現了大量白煙，其表明氨氣已經收集滿。上述的三個步驟通常是缺一不可的。這種化學實驗通常較為復雜，教師更需注重對學生操作的實驗流程進行親自指導，從而使學生正確操作實驗流程的同時，獲得正確的實驗結果，并促進自身實踐能力的提高。

（五）基于數字化實驗的教學內容優化

實驗作為高中化學的重要學習方法，尤其是隨著化學教學內容的逐漸更新與完善，傳統的實驗教學已無法與新課改下的化學內容需要相適應，就致使實驗結果存有相應缺陷。數字化實驗則能有效彌補該不足，數字化的化學實驗開展中，通過數字化解釋，學生就能更好地理解課程中無法理解的概念與原理，實驗結論與以往相比更加明晰，學生對知識的理解也更加透徹。例如，化學實驗的“酒精燈火焰溫度的變化”教學中，傳統化教學法通常是教師反復強調在加熱過程中，需運用高溫與加熱塊外部的火焰，這通常只能是理論上的結果，而缺乏相應的數據支持。而學生在課堂上，更多的是死記硬背，對理論知識沒有真正理解與消化。但是，數字化實驗的開展，則能有效解決相關問題，在實驗過程中獲取的數據也更有說服力。這不僅能深化學生對知識的印象，還能充分掌握相關化學知識。由此可知，數字化實驗可以有效解決傳統化實驗中不能解決的問題，以促使化學實驗的教學水平得到切實提高。同時，數字化實驗中，通過大數據進行復雜問題的解決優勢更加明顯。通過計算機及有關軟件系統的運用，則能準確地處理傳感器所獲取的數據。數據的處理過程與結果也屬于整個實驗開展的基礎，使學生充分掌握實驗的全過程，并促進學生實驗能力的提高。

總之，化學學科素養下，化學教師在具體教學時，需積極實施實驗教學，并將新理念、新課改作為教學要求，注重教學模式的創新，遵循以生為本的教學原則，從而實現教學方案的完善。因此，化學教師需通過有效的教學手段調動學生學習化學知識的興趣，激發學生的學習自主性與積極性，并通過教學方法的創新，對學生的分析與探究能力實施全面培養，從而深化學生認知的同時，促使學生核心素養的提升。

注：本文為甘肅省教育科學“十三五”規劃年度一般課題“科學探究素養視角下以實驗為‘境脈’構建‘多彩’高中化學課堂的實踐研究”（課題立項號：GS[2020]GHB4384）的研究成果。

（宋行軍）

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