基于核心素養(yǎng)開發(fā)高中化學(xué)趣味實驗的策略研究

婁朋曉 萬鵬飛

（河南省羅山縣高級中學(xué)，河南 羅山 464200）

隨著新教材和新高考的全面實施，《普通高中化學(xué)新課程標準》要求在化學(xué)教學(xué)中滲透化學(xué)核心素養(yǎng)、研究化學(xué)實驗設(shè)計理念、培養(yǎng)科學(xué)思維、樹立社會責任的思想，在此背景下，基于核心素養(yǎng)開發(fā)高中化學(xué)趣味實驗的研究是具有研究前景和現(xiàn)實意義的。從化學(xué)的本源物質(zhì)入手，用好化學(xué)實驗這個工具，讓學(xué)生學(xué)會自己設(shè)計實驗方案并加以遷移應(yīng)用，體現(xiàn)出化學(xué)源于生活，用于生活的學(xué)科特點，顯著提升教學(xué)效果的同時培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，落實立德樹人的根本要求。

一、基于核心素養(yǎng)開發(fā)趣味化學(xué)實驗的原則

《教育部關(guān)于加強和改進中小學(xué)實驗教學(xué)的意見》明確指出:“實驗教學(xué)是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑。”中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)過程中師生交互設(shè)置、豐富學(xué)生學(xué)習(xí)活動、探索實驗課堂情境、創(chuàng)新實驗設(shè)計等對于新課程實驗教學(xué)改革有重要價值。

（一）安全性原則

教師在設(shè)計和改進趣味實驗的時候首先要考慮的就是實驗的安全性原則，在保證安全的基礎(chǔ)上進行實驗設(shè)計和改進，達到化學(xué)實驗容易操作，結(jié)果明顯，過程安全的效果。

（二）科學(xué)性原則

化學(xué)是一門以科學(xué)事實為依據(jù)的自然學(xué)科，通過實驗操作和實驗現(xiàn)象分析化學(xué)實驗的原理，探討化學(xué)反應(yīng)的原理及本質(zhì)，總結(jié)出化學(xué)變化的規(guī)律，體現(xiàn)出化學(xué)的科學(xué)性。化學(xué)教學(xué)過程中開發(fā)趣味實驗設(shè)計時必須重視其科學(xué)性，通過創(chuàng)新實驗設(shè)計能夠培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和學(xué)科核心素養(yǎng)。

（三）趣味性原則

高中化學(xué)實驗雖然很多，但大多數(shù)的實驗就是照本宣科地按照課本上規(guī)定的操作和步驟進行重復(fù)操作，目的就是自己動手驗證實驗結(jié)果以及實驗現(xiàn)象是否和教材上描述的是否一致，這樣容易造成學(xué)生對做化學(xué)實驗的興趣減弱，機械重復(fù)容易禁錮學(xué)生創(chuàng)新思維，不利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)意識。針對這些情況，我們開發(fā)和改進化學(xué)趣味實驗，增強學(xué)生對化學(xué)實驗的興趣，培養(yǎng)學(xué)生實驗操作能力，進而提高學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的同時，也提高了學(xué)生的化學(xué)成績，增強了學(xué)科自信。

（四）綠色化原則

習(xí)近平總書記說：“綠水青山就是金山銀山。”我們在設(shè)計和改進趣味化學(xué)實驗的時候要貫徹綠色化學(xué)原則，并在設(shè)計和改進化學(xué)實驗的同時，著力培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)的理念。首先考慮從源頭上解決問題，盡量選擇綠色無污染的原料，還應(yīng)考慮化學(xué)反應(yīng)的流程以及產(chǎn)物處理問題，盡可能地讓產(chǎn)物實現(xiàn)循環(huán)利用。同時考慮微型化實驗裝置可以更充分利用藥品從而減少浪費，既可節(jié)約開支，又能避免污染環(huán)境，同時又保證了實驗的安全。

二、基于核心素養(yǎng)開發(fā)趣味化學(xué)實驗的模式

（一）教材實驗趣味改進與校本教研相結(jié)合模式

把趣味化學(xué)實驗的研究與校本教研相結(jié)合，以常規(guī)教學(xué)為載體，圍繞課堂教學(xué)情境與社會生活實踐情境教學(xué)，把趣味化學(xué)實驗有效貫穿于教學(xué)活動中，在化學(xué)教學(xué)中不斷將研究成果進行化學(xué)課堂實踐，解決高中化學(xué)實驗在教學(xué)中存在的問題，堅持實驗創(chuàng)新與課堂實踐相結(jié)合，實驗案例與課堂建構(gòu)相結(jié)合，調(diào)動學(xué)生上課的積極性和參與熱情，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

（二）趣味化學(xué)實驗解密生活百科創(chuàng)新應(yīng)用模式

通過設(shè)計趣味化學(xué)實驗與生活體驗相關(guān)聯(lián)的課程，積極打造旅游游覽、游戲闖關(guān)、廚房化學(xué)、化學(xué)與日用品的解說、化學(xué)魔術(shù)等項目，利用生活中常見的器材和常見的原料，設(shè)計開展化學(xué)趣味實驗，生活中有化學(xué)，化學(xué)中有生活，從而培養(yǎng)學(xué)生的思考能力和動手能力。

（三）趣味化學(xué)實驗結(jié)合社團活動的探究實踐模式

通過趣味化學(xué)社團開展趣味化學(xué)知識競賽、趣味化學(xué)知識講座進社區(qū)、教大家自制精油皂、做米酒、簡易滅火器等小制作活動來提升學(xué)生們學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，并且在各種有趣的社會實踐課程活動中提升學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

（四）趣味化學(xué)實驗助力教學(xué)技能大賽的課程設(shè)計模式

結(jié)合羅山高中新校區(qū)舉辦的特色賽課活動“年度課堂教學(xué)創(chuàng)新大賽”活動，將自己開發(fā)的趣味化學(xué)實驗融入到教學(xué)設(shè)計案例中去，通過參加比賽充分調(diào)動教師們的積極性，激勵老師互相交流、學(xué)習(xí)，促進提高全校化學(xué)學(xué)科教學(xué)水平。

（五）趣味化學(xué)實驗研究成果轉(zhuǎn)化為校本課程推廣應(yīng)用模式

將我校各位化學(xué)老師的優(yōu)秀趣味化學(xué)實驗資源整合到校本課程中，以高中化學(xué)教材為導(dǎo)向設(shè)計趣味性化學(xué)實驗，或者是對現(xiàn)有的實驗資源進行收集整理并改進創(chuàng)新后，匯總整理趣味化學(xué)實驗的設(shè)計、反思、論文、視頻等資料形成資源庫推廣，并撰寫高中化學(xué)趣味實驗的校本課程，從而有效提高課堂教學(xué)水平。

三、基于核心素養(yǎng)開發(fā)趣味化學(xué)實驗的教學(xué)策略

（一）營造學(xué)習(xí)氛圍，激發(fā)學(xué)習(xí)動力

問渠那得清如許，為有源頭活水來。我們應(yīng)該爭做一名學(xué)習(xí)型的教師，努力完善自己的知識結(jié)構(gòu)和教學(xué)技能。真正的教學(xué)不僅要搭建起通向化學(xué)與應(yīng)用的橋梁，還要搭建通向知識與能力的橋梁。“不經(jīng)一番寒徹骨，哪得梅花撲鼻香”，教師作為學(xué)生求學(xué)路上的引路人，更要樹立加強教研、終身學(xué)習(xí)的理念，加強理論學(xué)習(xí)的同時實時搜索出現(xiàn)的最新研究成果，豐富自己的情景素材積累。

對比研究各個版本的高中化學(xué)教材，充分理解教材編者的布局謀劃，把不同版本化學(xué)教材上的化學(xué)實驗進行本土化改進，形成符合學(xué)情的趣味化學(xué)實驗，以自己的化學(xué)課堂為第一抓手，不斷將開發(fā)改進的化學(xué)趣味實驗融入課堂教學(xué)中去。在實踐中不斷反思，在改進中不斷提升，通過自己的行動營造濃厚的學(xué)習(xí)氛圍，在無形中激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的動力，提升了化學(xué)成績的同時，也提升了教師自身學(xué)習(xí)教研能力，強化了科研水平，促進了教師的專業(yè)化發(fā)展。大家都積極投入到教學(xué)的總結(jié)和反思中，通過對各類化學(xué)趣味實驗資源的不斷開發(fā)和整理，形成具有我校特點的化學(xué)趣味實驗校本課程、擴充教學(xué)資源，取得了階段性的收獲，編寫的化學(xué)趣味實驗的校本課程通過縣教育局的驗收通過，并榮獲一等獎。

（二）創(chuàng)設(shè)實驗情境，提升學(xué)習(xí)興趣

化學(xué)知識源于生產(chǎn)生活，了解生產(chǎn)活動中、生活情境中包含的化學(xué)現(xiàn)象以及規(guī)律，能激發(fā)學(xué)生對化學(xué)的探究熱情和學(xué)習(xí)興趣。利用生活中的常見物質(zhì)為學(xué)生設(shè)計化學(xué)趣味實驗，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性，在情境解釋中養(yǎng)成科學(xué)思維習(xí)慣。

在化學(xué)教學(xué)過程中，通過趣味化學(xué)實驗可以把很多枯燥的實驗操作以趣味化的過程呈現(xiàn)出來，比如硫氰化鉀檢驗三價鐵離子的實驗操作，我們可以將其放到課前，用以引入鐵鹽的教學(xué)，課前可以先用濾紙折疊成一朵小花，然后我們可以將硫氰化鉀溶液噴上去，使其表面含有硫氰化鉀溶液，此時花是白色，可以先展示給同學(xué)們，然后開始給學(xué)生做一個魔術(shù)，用含有鐵離子的溶液噴在花的表面，這時花會變成紅色，形成了一個對比，一個小實驗呈現(xiàn)出了趣味魔術(shù)的魅力，也呈現(xiàn)了化學(xué)的神奇，將抽象化的理論知識更加直觀地呈現(xiàn)了出來。再如空瓶生煙、水能生火、吹氣生火等課本上所涉及到的實驗，轉(zhuǎn)化成神奇的魔術(shù)，形成神秘感，一個個鮮活的教學(xué)案例和豐富的情境素材，不僅讓化學(xué)核心素養(yǎng)落地生根，而且激發(fā)了同學(xué)們學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，原來課堂真的可以如此有趣，學(xué)習(xí)竟然也可以如此快樂。

在化學(xué)課堂上通過創(chuàng)設(shè)實驗情境很容易打造出輕松愉悅活潑有趣的課堂氛圍，使化學(xué)課堂更加有趣高效。

（三）開展實驗探究，培養(yǎng)創(chuàng)新素養(yǎng)

在開展趣味化學(xué)實驗的活動過程中，教師按照有關(guān)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論以及杜威的“做中學(xué)”理論，引導(dǎo)學(xué)生討論參與實驗，設(shè)計改進實驗。如氫氧化亞鐵的制備過程，常規(guī)的實驗是使用液封、用還原性氣體排除裝置內(nèi)的空氣等操作來制備氫氧化亞鐵，此時我們可以利用生活中常用的注射器，吸收硫酸亞鐵和氫氧化鈉溶液，使其在注射器內(nèi)產(chǎn)生氫氧化亞鐵，既避免了與空氣接觸，同時又用生活中的儀器進行操作，使學(xué)生都可進行操作，且實用性強，此實驗改進注重學(xué)生的全過程參與，且能觀察到明顯的實驗現(xiàn)象，能夠極大地吸引學(xué)生的注意力，通過改進實驗落實了科學(xué)探究和創(chuàng)新意識的化學(xué)核心素養(yǎng)。教師引導(dǎo)學(xué)生進行趣味化學(xué)實驗設(shè)計和操作的探索，讓學(xué)生獨立思考自主設(shè)計實驗，同時對已有實驗進行改進和升級，注重對學(xué)生進行科學(xué)探究思維的培養(yǎng)，并就化學(xué)實驗的開發(fā)和操作開展學(xué)生和學(xué)生之間、學(xué)生和老師之間等多種交流活動，在合作交流中無形提升了學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新精神和實踐操作能力。

（四）打造虛擬實驗，巧用信息技術(shù)

在高中的化學(xué)教學(xué)中有很多實驗教學(xué)，受實驗的條件和實驗現(xiàn)象等各種因素限制，一些實驗沒辦法在實驗室完成或者不能發(fā)揮出其有效的教學(xué)效果，可通過信息技術(shù)進行虛擬創(chuàng)設(shè)情境進行教學(xué)，為高中化學(xué)實驗教學(xué)帶來了新的途徑和方法。隨著原子序數(shù)的遞增，堿金屬的活潑性逐漸增強，銫的反應(yīng)過于劇烈，危險性較大，在課堂中難以呈現(xiàn)真實場景，這就可以利用CHEMIST 軟件進行模擬實驗。再者關(guān)于氣體的制備和性質(zhì)檢驗裝置，可以直接利用虛擬實驗室進行組裝測試，這樣可以讓更多的學(xué)生有機會親身體驗組裝實驗儀器的快樂，操作還很簡單高效。還有結(jié)構(gòu)化學(xué)中物質(zhì)的雜化軌道、空間立體結(jié)構(gòu)、晶體的晶胞、相鄰原子間距離的計算等僅憑想象很難有清晰的認識。為了更好地觀察晶胞中原子的空間排列，我們可以做出來一個3D 可旋轉(zhuǎn)的空間構(gòu)型圖，可以通過三維動畫模擬展示，使抽象的知識形象化、具體化，加深了學(xué)生對結(jié)構(gòu)的理解，大大增強了實驗教學(xué)效果。

（五）生成開放問題，促進問題解決

對化學(xué)趣味實驗的設(shè)計進行多角度考量，多設(shè)置一些開放性問題，留給學(xué)生廣闊的思考探究空間。問題具有一定導(dǎo)向性，以問為先，對學(xué)生有一定驅(qū)動性。問題驅(qū)動引領(lǐng)能夠從根本上調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，提升其學(xué)習(xí)動力。此外，問題驅(qū)動引領(lǐng)也體現(xiàn)了學(xué)生為主體的教育思想，能夠充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，也能提升學(xué)生思維的靈活性。

教師可引導(dǎo)學(xué)生自行設(shè)計實驗，在此過程中自主探究實驗，同時對實驗效果進行多方面驗證，通過分析實驗現(xiàn)象更好地掌握實驗原理引領(lǐng)學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容展開深層次的思考以便自主構(gòu)建知識體系，使同學(xué)們的實驗設(shè)計能力和教學(xué)效果均得到大幅度提升，同時也無形中促使“證據(jù)推理和模型認知”的核心素養(yǎng)在同學(xué)們心中發(fā)芽結(jié)果。

1.“原電池”教學(xué)片段

問題1：鹽橋里除飽和氯化鉀溶液外，還能裝其他電解質(zhì)溶液嗎？如何設(shè)計實驗驗證鹽橋中的離子發(fā)生了定向移動？

問題：2：鹽橋能不能用導(dǎo)線代替？

問題3：如何優(yōu)化鹽橋原電池，讓其變得裝置簡易、節(jié)省藥品？

問題4：原電池輸出電的能力與哪些因素有關(guān)？如何增大鹽橋原電池的電流？

問題5：如何尋找新材料，開發(fā)性能更加綠色環(huán)保的新型電池？

2.“氨氣的制備和性質(zhì)檢驗實驗”教學(xué)片段

問題1：NH3可以做噴泉實驗，還有哪些氣體可以做噴泉實驗？請設(shè)計實驗進行驗證。

問題2：人造噴泉及火山爆發(fā)的原理與氨氣形成的噴泉原理是否一致？

問題3：可以用生活中哪些物品來代替實驗儀器開展本節(jié)課的實驗？

（六）落實課外實驗，重視學(xué)以致用

1.組織化學(xué)興趣社團活動

如學(xué)習(xí)到有機化學(xué)部分，為了幫助同學(xué)們更好地理解反應(yīng)機理，使抽象的化學(xué)理論變得形象可視，同時展現(xiàn)化學(xué)學(xué)科特色。我們組織化學(xué)社團開展變化莫測化學(xué)模型創(chuàng)新設(shè)計大賽，同學(xué)們節(jié)假日利用粘土、橡皮泥、牙簽、乒乓球等各種材料，制作出了各式各樣的化學(xué)結(jié)構(gòu)模型，再如為紀念門捷列夫，使學(xué)生對元素周期表的規(guī)律有更深刻的認識，同時培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、豐富學(xué)生的想象力、激發(fā)學(xué)生對化學(xué)的熱情和興趣，開展記元素周期表創(chuàng)意設(shè)計大賽，幫助元素寶寶找到回家之路。開展生活知識揭秘、生活百科進社區(qū)宣傳活動，例如“84”消毒液和潔廁靈為什么不能混用，做魚為什么加料酒和醋會使味道更鮮美？離子交換膜與家用凈水器工作原理；陶瓷與兵馬俑；屠呦呦與青蒿素的發(fā)展；雌黃顏料褪色原理與油畫藝術(shù)、古法銀針試毒、信口雌黃、雌黃與雄黃對比；絹錦與《千里江山圖》等知識普及推廣活動。

2.開展化學(xué)小制作活動

為實現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的核心價值引領(lǐng)，精選實驗情境來體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的社會價值、本質(zhì)價值、育人價值。如為了弘揚民族文化，增強同學(xué)們的愛國情懷，我們組織開展純堿生產(chǎn)歷史和屠呦呦一生專注青蒿素海報制作大賽。為激發(fā)同學(xué)們的想象能力，提升化知識為能力的技巧，讓知識被激活成活的idea,組織開展神奇的鉛筆能擦字、讓茶水變色、使音樂賀卡響起來等魔術(shù)制作比賽。開展手工精油皂的制作、米酒的制作，簡易滅火器和各種電池的制作等。

3.參加化學(xué)科技競賽

舉行學(xué)生化學(xué)趣味實驗實踐展示和化學(xué)科技競賽活動，通過展示和競賽，大家可以相互學(xué)習(xí)借鑒的同時也可以交流不同的想法，便于同學(xué)們走出班門，增長見識，啟發(fā)心智，有助于大家創(chuàng)新設(shè)計能力的大幅度提升。這對同學(xué)們參加化學(xué)學(xué)科競賽也會提供不錯的思路。

四、結(jié)語

在高中化學(xué)教學(xué)中，不僅要不斷提升學(xué)習(xí)知識的能力，又要兼顧學(xué)科興趣的發(fā)展。新一輪課程改革對高中化學(xué)教學(xué)提出了更高要求，教師要密切關(guān)注學(xué)生在化學(xué)實驗學(xué)習(xí)過程中的設(shè)計評價能力和興趣培養(yǎng)，轉(zhuǎn)變教學(xué)風(fēng)格，創(chuàng)新教學(xué)手段，為學(xué)生提供實時指導(dǎo)與必要引導(dǎo)。學(xué)生化學(xué)實驗興趣和探究能力的培養(yǎng)絕不是一蹴而就的，在化學(xué)教學(xué)中，教師要積極探索，不斷創(chuàng)新，讓高中化學(xué)實驗教學(xué)回歸教學(xué)本源，才能讓學(xué)生會學(xué)、樂學(xué)。