學科關鍵能力視域下高中化學實驗教學探究

摘 要：實驗是高考對學生學科關鍵能力考查的重要方式，在新高考背景下，教師應當立足學生學科關鍵能力考查的需要，對實驗教學方式做出改進，落實核心素養教育目標，提升實驗教學的精準性和實效性。基于此，從高考化學實驗題型出發，提出具有可行性的教學策略，以供參考。

關鍵詞：高中化學；實驗；學科關鍵能力；核心素養

《中國高考評價體系》提出了“一核四層四翼”的高考試題命題準則，在評價體系的指導下，高考對學生的考查從“考知識”過渡為“考能力”，其中，學科關鍵能力更是高考化學考查的重點。化學學科關鍵能力要求學生在遇到與化學相關的問題時，能夠熟練運用學科知識以及技能來解決問題，具體包括了對學生理解能力、辨析能力、分析能力、推測能力、論證能力、歸納能力、創新能力的考查。而在當前的高中化學實驗教學中，存在教學方式單一、忽視學生學科關鍵能力發展的問題，給學生應對高考的挑戰帶來了影響。對此，教師有必要立足高考化學實驗考查趨勢，探索更加有效的教學策略[1]。

一、高考化學實驗題關鍵能力考查情況分析

（一）考查類型

實驗題在高考化學中的占比較高，在25%左右，足以說明實驗教學的重要性。近些年來，高考化學的高考類型分布比較固定，主要包括以下幾個類型：

一是物質的制備，具體包括化學方程式的書寫、學生對實驗條件的分析、學生對實驗操作的分析、學生對實驗儀器的選擇、學生對物質成分的分析、學生對實驗方法的評價、對實驗中儀器的識別、對實驗試劑的選擇分析等。

二是實驗探究，包括實驗試劑的選擇、對實驗現象的分析、對定量分析和誤差的判斷、對操作順序的分析、對實驗原理的分析以及運用、對定量分析方法的理解、作圖等。

三是定量實驗，包括方程式的書寫、對實驗操作過程的分析、定量計算等。

通過對上述三種考查類型進行分析，可以發現學生要想順利回答高考化學實驗試題，不僅需要扎實的化學基礎知識、實驗操作技能，對化學實驗儀器有充分的了解，還需要有靈敏的思維，解讀信息的能力等基本素質。因此，高考化學實驗試題也成為考查學生學科關鍵能力的重要載體，需要引起教師的足夠重視。教師有必要結合高考考查的趨勢，對教學方式做出改進。

（二）考查趨勢

通過對近些年來的高考化學實驗試題進行分析，可以發現高考對學生化學學科關鍵能力考查的總體要求變化較小，但是呈現出一定的發展模式。表現在：1.實驗試題緊扣教材，學生在考試中接觸到的試題題型接近教材，需要學生運用到的知識不會超過大綱；2.實驗試題的分值占比有增無減，說明實驗教學在高中化學教學中的地位在不斷地提升；3.突出考查學生在實驗設計以及實施上的基本功，包括學生對實驗試劑的選擇、學生表達實驗結果的能力、學生對基本操作的運用等；4.突出考查學生在真實背景下運用實驗解決問題的能力，需要學生具備良好的知識應用能力；5.逐漸增加對學生創新思維的考查，如要求學生發現原有實驗中的不足，探索新的實驗設計方案等。

基于上述分析可以看出，傳統的實驗教學已經無法滿足學生應對高考化學實驗試題的需要。因此在高中化學教學中，教師有必要探索更加切實有效的教學方式，加強對學生學科關鍵能力的培養，為學生應對高考的挑戰奠定良好的基礎[2]。

二、高考化學實驗題關鍵能力考查對教學的啟示

（一）重視基礎知識掌握，提升辨析能力

從近些年的高考化學實驗試題考查內容可以看出，實驗試題考查范圍十分廣泛，要求學生具備扎實的基礎知識。因此在實驗教學中，教師要重視學生對基礎知識的掌握，包括化學方程式的書寫、實驗裝置安裝的順序、實驗操作步驟的確定方式等，讓學生能夠從容應對高考化學實驗題。在教學中，教師要避免讓學生以死記硬背的方式去記住基礎知識，而是要強調學生對知識的理解性學習，發展學生的理解能力、辨析能力，實現對學生學科關鍵能力的培養，讓學生在今后能夠更加靈活地使用自己掌握的基本知識，提升學生的高考應對能力[3]。

例如，在引導學生進行“氯氣制備”這一實驗的探索時，教師可以針對實驗裝置開展提問：假設將實驗中的分液漏斗變成恒壓漏斗，會給實驗帶來怎樣的影響？在制備氯氣的過程中，是否會產生雜質？雜質主要有哪些？可以使用怎樣的方式來去除雜質？在實驗過程中，用到了集氣瓶，這個裝置在這次的實驗當中，除了集氣之外，還有怎樣的用途？借助這些問題的提出，能夠讓學生深入探索實驗過程，抓住實驗裝置中的關鍵信息，對基礎知識形成更加深刻的理解。在學生完成對問題的思考之后，教師可以組織學生開展成果辨析的活動，引起學生的思維碰撞，讓學生在知識辨析中形成更加深刻的印象。

在實際的教學中，教師還可以引導學生借助表格、思維導圖等工具，開展對化學實驗基本知識的整理，促使學生將零散的信息整合在一起，搭建起完善的知識結構，加強學生對基礎知識的掌握，實現對學生辨析能力、理解能力等關鍵能力的有效培養，挖掘學生的學習潛能。

（二）加強情境創設，促進分析推測

高考改革的背景下，情境試題在高考試題中的分值占比在不斷提升，在近些年來的高考化學實驗試題中，大多是基于一定的情境來實現對學生學科關鍵能力的考查，要求學生具備從情境當中提取信息、分析信息的能力。因此，在高中化學實驗教學中，教師也應當重視對情境創設手段的應用，借助情境創設的方式來提升學生的分析推測能力，讓學生能夠更好地將學習到的知識、技能遷移到實際問題中去，提高學生解決問題的水平。

例如，在“原電池”相關內容的教學中，教師可以借助情境創設的方式，引導學生開展實驗探究，讓學生能夠獲得“分析原理——設計實驗——驗證實驗——建立模型——應用實驗”的良好探究能力，實現對學生分析推測能力的有效培養。

首先，教師對學生進行演示實驗，將鋅和銅分別和導線、電流計進行連接，并且將鋅和銅插入硫酸銅溶液中去，讓學生觀察實驗發生的現象，做好記錄，思考產生現象的原因。

經過一番分析，學生能夠發現上述原電池裝置設計上的不足，引出新的問題：如何來設計出高效的原電池？如此，就創設了充滿探究性的問題情境。

接下來，教師再給學生充足的時間去進行交流討論，讓學生對原本的原電池存在的問題開展深入的分析，結合原電池運行的需要，探索更加有效的原電池設計方法。學生在這個過程中可以將鋅和銅分別插入硫酸銅溶液中去，觀察電流計的情況，解析原電池的原理，找到更加適合的設計思路[4]。

（三）強調問題引領，增強學生的論證意識

在當前的高中化學實驗教學中，存在學生缺少論證意識的問題。論證意識是指學生能夠基于現有的證據來總結規律，得到解決問題的有效方法。而在實驗教學中，學生被動性較強，一味關注最終的結論，不重視實驗的過程，導致學生的論證意識無法獲得有效的發展。在學科關鍵能力培養的背景下，教師可以借助問題驅動的方式來實現對學生論證意識的有效培養，讓學生掌握構建思維模型的有效方法，學會在實驗中迅速找到證據去解決問題，提升學生的科學素養。

例如，在“金屬活動順序”相關知識點的教學中，教師向學生提出問題：鈉和銅鹽發生反應的方程式是什么？在金屬活動順序中，由于鈉排在銅的前面，因此部分學生會認為鈉能夠將銅置換出來。接下來，教師再引導學生開展實驗活動，借助對實驗現象進行分析，學生能夠發現在反應過程中，并沒有紅色的金屬產生，而是放出了大量的氣體，并且生成了藍色的沉淀，這一現象可以引起學生的反思，讓學生的注意力集中在課堂上，對實驗中的現象開展深入的分析。接下來，教師再給學生充足的時間來開展深入的探索，讓學生在反復實驗、調整實驗材料、挑選試劑證明溶液內容等活動中，對鈉和銅鹽之間會發生的反應形成正確的認識。如此，借助問題的合理使用，能夠引發學生認知和實驗現象之間的矛盾，促使學生去主動尋找問題的答案，讓學生在實驗的深入分析中獲得論證意識上的發展，學會運用搜集證據、分析現象的方式來解決問題，改變學生以直覺為判斷依據的學習方式[5]。

在教學中，教師也可以借助高考題來實現對學生論證意識的有效培養。如讓學生去探究2022年河北卷第27題的第三問，學生可以在問題的驅動下，探索如何使用磷酸來制備二氧化硫，借助對問題以及問題背景的分析，學生能夠借助平衡移動原理去解決答案，在這個過程中掌握提取關鍵信息、給出恰當結論的方法，實現對學生論證意識、論證能力的有效培養。

（四）重視實踐探索，激活創新思想

化學實驗的開展具有不可預測性的特征，這一特點也讓高考化學實驗成為考查學生創新能力的重要途徑。在高中化學教學中，教師要重視培養學生的創新思想，為學生創造開放的實驗探究環境，借助實驗的方式親歷問題解決的整個過程，使學生可以在正確理解實驗原理的同時，形成良好的創新意識，培養具有良好創新潛質的人才。

例如，在“氯”相關知識點的教學中，部分學生對84消毒液產生了好奇心，因此，教師組織學生開展了探究活動，讓學生去驗證84消毒液的消毒性能以及注意事項，促使學生去深入感受化學知識學習的意義。在探究的過程中，部分學生發現當碘液遇到淀粉的時候，會出現溶液變藍色的情況，但是當對混合溶液進行加熱之后，藍色則會消失，讓學生對其中的化學原理產生了更多的好奇心。為了激活學生的創新意識，讓學生產生更加強烈的探索興趣，教師給學生安排新的學習任務，鼓勵學生自主探索這一現象中蘊含的化學原理。學生通過反復進行實驗、上網搜集資料等方式，發現了其中存在的問題，原來，藍色溶液在加熱之后會變成無色的原因是淀粉的結構，在加熱之后，淀粉和碘單質會分離，導致藍色消失，但是當溫度下降之后，淀粉的結構會復原，和碘單質重新結合在一起，讓溶液成為藍色。如此，通過不斷引導學生開展深入的探究，讓學生養成用實驗來解決問題的良好學習習慣，能夠讓學生的創新思維獲得更好的發展。因此在教學中，教師要重視學生的親身體驗，為學生創造更多有趣的實驗探究機會。

（五）注重回歸教材，建立思維模型

教材是高考化學實驗題的主要來源。當前，伴隨新課程改革的進行，新版的高中化學教材也呈現了實驗情境化、科普數據可視化等特征，為教師開展實驗教學提供了更好的指引。在教學中，教師要加強對教材內容的挖掘，利用教材上提供的思考與討論、資料等內容，組織學生開展多樣化的實驗探究活動，讓學生可以建立起實驗問題解決的思維模型，為學生解決高考實驗問題提供科學的引導。在教材應用的過程中，教師要注重形成資源開發的意識，結合學生學科關鍵能力的發展需要，引導學生利用多種方式來開展實驗探究。

例如，在魯科版的高中化學教材中，為學生提供了“肥皂的制備”這一實驗，為學生理解皂化反應提供了很好的指引。在教學中，教師可以組織學生開展實驗活動，實現對學生科學探究能力的有效培養。

首先，教師引導學生對肥皂進行觀察，讓學生使用各種方式來探究肥皂的構成。通過這個步驟的開展，能夠激發學生對實驗探究的興趣，并且增強學生在教學中的自主性，讓學生對肥皂可以怎么做這個問題產生強烈的好奇心。

接下來，教師引導學生回顧實驗中需要用到的一系列實驗操作，讓學生做好正式開展實驗的準備。在這次的實驗中，需要學生進行加熱、攪拌、過濾、液體的取用等操作，完成對肥皂的制備。讓學生提前去熟悉這些操作，能夠使學生的實驗效率得到提高。

之后，教師為學生提供學習任務單，讓學生借助任務單上的內容，自主探索制作肥皂的方法。高中生已經具備了一定的實驗設計能力，在實驗教學中，如果直接給學生結論，讓學生按照固定的步驟來進行實驗，容易導致學生產生消極的情緒。而讓學生去自主設計實驗方案，則可以有效地挖掘學生的學習潛能，并且加深學生對實驗原理的理解。

在學生制訂出了實驗方案之后，教師再給學生充足的材料和時間，讓學生親手去制作一塊肥皂，并且嘗試制作香皂，增強學生的創新意識。

在這個實驗過程中，能夠讓學生對控制變量法的應用形成更加深刻的認識，并且促使學生學會從微觀結構的角度來揭示實驗現象背后的本質，提升學生的科學素養，實現對學生多方面學科關鍵能力的培養。因此，在高中化學教學中，教師要重視對教材資源的挖掘利用，為學生創造更好的實驗探索空間。

結束語

在高中化學實驗教學中實現對學生學科關鍵能力的培養，符合高考改革的要求，對于提升高中化學教學質量具有重要的意義。在實際的教學中，教師要加強對高考實驗題的分析，了解高考考查趨勢，結合學生學科關鍵能力的發展需求，探索更加有效的教學方式，充分發揮出實驗教學的育人作用，提高高中化學教學質量。

參考文獻

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[4]向穎.指向學科關鍵能力培育的試題命制[J].思想政治課教學，2023（12）：67-70.

[5]王愛富.立足學科核心素養發展學科關鍵能力：2023年6月浙江省化學選考試題評析與教學建議[J].浙江考試，2023（11）：41-45.