基于學科核心素養(yǎng)的高中化學實驗教學探究

郝敏璇

化學實驗是研究和學習物質及其變化的基本方法，是科學探究的一種重要途徑。《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》指出：“以實驗為基礎是化學學科的重要特征之一，化學實驗對于全面發(fā)展學生的化學學科核心素養(yǎng)有著極為重要的作用。”高中化學課程標準結合高中化學學科特點，提出了宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認知、科學探究與創(chuàng)新意識、科學態(tài)度與社會責任等五大要素的化學學科核心素養(yǎng)。在此，筆者現(xiàn)就基于學科核心素養(yǎng)的高中化學實驗教學予以探究。

一、高中化學實驗教學中發(fā)展學生的“宏觀辨識與微觀探析”素養(yǎng)

《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》要求：“能從不同層次認識物質的多樣性，并對物質進行分類；能從元素和原子、分子水平認識物質的組成、結構、性質和變化，形成結構決定性質的觀念。能從宏觀和微觀相結合的視角分析與解決實際問題。”比如在《離子反應》這一節(jié)內容的教學時，可以讓學生觀察酸、堿、鹽在水溶液中導電實驗，直觀的發(fā)現(xiàn)他們在水溶液中的電離現(xiàn)象，從宏觀物質過渡到微觀粒子，體會組成物質的粒子間的作用力---化學鍵的魅力。反過來，我們也可以由此發(fā)現(xiàn)具有不同化學鍵的物質某些方面的性質的差異。通過相關的化學實驗老師不僅可以帶領學生從宏觀層面就某一方面對物質進行分類學習，也可以通過微觀探析的方式得出關于物質性質和結構的具體結論。恰當?shù)幕瘜W實驗可以培養(yǎng)學生的宏觀辨識與微觀探析能力。

二、高中化學實驗教學中發(fā)展學生的“變化觀念與平衡思想”素養(yǎng)

在開展高中化學實驗教學時，變化觀念和平衡思想是培養(yǎng)學生學科核心素養(yǎng)非常關鍵的內容。仍以《離子反應》這一節(jié)內容的教學為例，教師應通過實驗要求學生對電離平衡的動態(tài)性形成正確認識。在加入其他酸堿度的陰離子或者陽離子之后，電離的環(huán)境會發(fā)生變化，電離平衡因此會被破壞，而在一定時間之后，又會尋找到新的平衡點。在此情況下，學生能夠認識到，物質是在不斷發(fā)生運動與變化的，而這種運動及變化需要具備一定的條件，同時遵循一定的規(guī)律，實際上是內因與外因相互作用的結果。通過開展此類實驗，能夠較好地對學生的變化觀念及平衡思想等核心素養(yǎng)進行有效的培養(yǎng)。

三、高中化學實驗教學中發(fā)展學生的“證據(jù)推理與模型認知”素養(yǎng)

“證據(jù)推理與模型認知”是化學學科核心素養(yǎng)的重要內容。比如在《乙醇、乙酸的主要性質》這一實驗活動中，結合已經(jīng)學習過的乙醇分子式，研究其化學分子結構。學生在進行證明推理時，提出乙醇可能有兩種結構，而要想真正得出乙醇的結構，必須要通過實驗才能進行證明。基于此，教師引出了證據(jù)推理的前提，并引導學生對實驗方案進行設計。在設計實驗時，可以將乙醇與鈉進行反應，驗證H₂是否被置換出來，進而對原子的斷鍵方式進行判斷。在實驗之后，教師應帶領學生分析乙醇的分子結構，猜想其性質。從分子式的組成來看，乙醇和乙烷僅相差一個氧原子，然而乙烷分子并不存在官能團，而乙醇分子多出的氧原子和氫原子結合形成了羥基。所以，乙醇的性質包含了羥基的性質。此外，由于乙醇為醇類物質，能夠燃燒放熱，可以說明乙醇具備還原性特點，可以通過實驗對其進行證明。還可以利用乙醇的催化氧化實驗，對生成的物質進行性質探究，推斷得出該反應中乙醇的斷鍵方式，進而讓學生鞏固乙醇的分子結構模型。

四、高中化學實驗教學中發(fā)展學生的“科學探究與創(chuàng)新意識”素養(yǎng)

《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》要求：“能從問題和假設出發(fā)，依據(jù)探究目的，設計探究方案，運用化學實驗、調查等方法進行實驗探究。”高中化學教師在開展實驗教學時，要促使學生積極去思考和探究，讓其將所學習的化學知識與實驗有效融合在一起，完善設計實驗方案、獨立設計和開展實驗，并引導學生通過實驗去探究化學問題，會更有效促進學生的全面發(fā)展，從而發(fā)展學生的化學學科核心素養(yǎng)。如，《鐵及其化合物的性質》這一實驗活動中，教師在對鐵的單質、氧化物、氫氧化物性質、鐵離子檢驗方法等知識講解后，就可以以開展課堂實踐的方式，讓學生去檢驗食品中的鐵元素實驗。在整個實踐活動中，教師要讓學生通過合作的方式，自主去設計實驗，并完成實驗操作，得到實驗結果。具體教學時，教師可以提前準備一些菠菜，讓學生開展自主實驗。之后，再將學生分成四人一組，讓每個實驗小組，積極應用互聯(lián)網(wǎng)去查閱資料，完成“菠菜中鐵元素的檢驗”實驗。讓學生通過查閱資料掌握收集菠菜中鐵元素的方法，整理并分析資料，確定實驗方案，做好充足實驗準備。此后，在讓學生根據(jù)學校的實驗條件，確定制備和檢驗試驗樣品的實驗步驟、準備實驗所需要的儀器和用品等，進行實驗。實驗后，再讓學生撰寫研究報告，這樣在完整的實驗過程下，學生的科學探究與創(chuàng)新意識素養(yǎng)得以發(fā)展。

五、高中化學實驗教學中發(fā)展學生的“科學態(tài)度與社會責任”素養(yǎng)

近年來，由于工廠肆意排放化學廢料而導致的地區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化事例屢見不鮮，因此，化學核心素養(yǎng)中的社會責任對與學生來說變得尤為重要。教師只有幫助學生正確認識化學、正確使用化學，才能夠促使化學知識在造福人類社會的同時，不會對人類自身產(chǎn)生危害。高中化學實驗教師應緊扣高中化學教學目標，樹立綠色教育理念，提升化學實驗原子利用率，對實驗原理、儀器、裝置、方法進行優(yōu)化，選擇綠色化學主題實驗，注重綠色規(guī)劃原則，達成既定的教學目標。在綠色化學實驗設計時應當重視替代催化劑及器材、試劑、溶劑的物品，控制化學實驗帶來的污染，提升綠色實驗效益，從而發(fā)展學生的“科學態(tài)度與社會責任”素養(yǎng)。

總而言之，高中化學實驗教學不僅可以發(fā)展學生的動手操作能力和思維能力，并且還可以激發(fā)學生知識學習的主動性，促進化學核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展。高中階段化學知識的學習會影響學生的一生，因此需要教師明確核心素養(yǎng)的價值，促進實驗課堂教學的高質量發(fā)展。