核心素養視域下高中化學實驗功能和教學策略

【摘要】新課程標準強調，高中化學教師應通過化學實驗來組織探究活動，激發學生學習化學知識的熱情，幫助他們掌握科學知識、明確科學探究方法，以樹立嚴謹務實的科學態度。在教學實踐中，化學實驗具有獨特的價值，特別是在培養學生科學價值觀、本質觀和實踐觀方面，學生能通過觀察化學現象和推理事實的過程培養化學素養。文章基于核心素養視角，旨在探討高中化學實驗的功能和不同類型化學實驗的教學策略，進而發揮化學實驗的應用價值，為學生核心素養的培養提供支持。

【關鍵詞】核心素養；高中化學；實驗；功能；教學策略

在高中化學教學實踐中，化學實驗是重要的教學工具之一。教師應深入探討化學實驗所蘊含的核心素養元素，并根據不同實驗類型選擇恰當的實驗方法；同時，創設實驗教學情境，為學生構建交流互助的平臺，充分發揮化學實驗的育人功能，構建高效的化學課堂。

一、核心素養視域下高中化學實驗功能

（一）基礎實驗功能

基礎實驗是指培養學生實驗操作能力的實踐活動。通過參與基礎實驗，學生可以初步掌握實驗知識和技能，為進一步參與同類實驗探究活動奠定基礎。常見的基礎實驗包括物質分離、溶液配制、氣體制備和焰色反應等。在核心素養教育的背景下，基礎實驗教學不僅要求學生掌握實驗原理和化學知識，還要求他們在實驗過程中觀察、模仿、掌握實驗操作方法，并提高表達能力。具體而言，基礎實驗具有兩大功能。一方面，開展基礎實驗有助于學生培養實驗操作技能，彌補應試教育中實驗操作機會相對不足的問題。在化學教學中，教師常常通過實驗視頻、演示等方式替代學生親自參與實驗操作，導致學生出現實驗技能薄弱、學習興趣不足等情況。在蘇教版化學教材中，基礎實驗出現在必修一教材的第二章、第三章。教師應合理安排教學內容，通過基礎實驗教學培養學生化學實驗操作技能，激發其對科學探究的熱情［1］。另一方面，開展基礎實驗有助于學生形成科學的態度。化學實驗是化學學科的基礎，學生對化學實驗的每個環節、注意事項和儀器藥品的使用都需要嚴格對待。一些學生由于化學理論基礎薄弱或實驗操作經驗不足，可能會在實驗過程中遇到意外情況。因此，教師應引導學生尊重事實，根據實驗現象進行科學分析，借助教學策略培養學生的科學嚴謹態度。

（二）物質性質實驗功能

在化學教材中，與物質性質相關的實驗多為探究性實驗。這類實驗有助于學生遷移應用所學知識和技能，理解物質性質，參與生活實踐。在探究過程中，分類思想的融入十分關鍵。該思想要求學生以典型物質性質為切入點，分析實驗過程，掌握某類物質性質及探究方法。教材中的物質性質實驗主要分為有機化合物性質和無機化合物性質兩部分。物質性質內容是化學實驗的基礎，不僅涉及操作技能，還蘊含化學思維。其范圍廣、數量多，為學生提供了豐富的探究素材。學生在探究過程中通過證據推理，形成物質變化的化學觀念。物質性質類型實驗的教學功能分析如下。

第一，有助于學生對宏觀現象形成感性認識，搭建物質性質的知識體系。鑒于高中化學涵蓋物質種類眾多且部分性質相似，學生易于混淆，教師應在實驗教學階段引導學生仔細觀察實驗現象，培養其感性認識能力。教師可通過實驗演示或讓學生參與實驗，引導學生利用視覺、聽覺、嗅覺來感知物質性質，發散思維后將其內化為化學概念，從而在大腦中建立完善的物質性質知識體系［2］。

第二，有助于增強學生的探究能力和信息處理能力。考慮到物質性質這一主題在考試中的應用廣泛且靈活，為了提升學生的能力水平，教師應將實驗作為教學工具，培養學生的科學探究能力和數據處理技能。在開展實驗研究時，學生應培養根據觀察結果進行推理的習慣，通過實驗現象推理和分析同一周期和同一主族元素的性質，來判斷有機化合物中不同官能團的性質之間的相似性和差異性，進而提升信息感知和處理能力。

第三，有助于提高學生的證據推理能力。教師通過實驗講解反應原理，能夠引導學生從多個角度觀察實驗現象。例如，通過微觀角度分析物質性質、電子轉移及價態變化之間的緊密關系；通過理解實驗原理正確判斷物質的氧化性和還原性；結合宏觀和微觀的方法對物質性質和變化進行預測，并給出合理解釋。

第四，有助于培養學生的科學態度，塑造其正確的價值觀。在探究物質性質時，學生可以思考諸如“如何獲取純凈物？”“去雜時選擇什么試劑？”“怎樣處理實驗尾氣？”“如何借助物質性質、轉化等對霧霾、酸雨的形成原因進行分析？”等問題。在解決這些問題的過程中，學生將意識到物質對環境的影響，并建立起環境保護意識和可持續發展的環保觀念。

（三）物質檢驗實驗功能

在化學教學實踐中，物質的檢驗涉及有機物區分、離子鑒別、元素檢驗等。物質檢驗實驗功能包括兩方面。一方面，物質檢驗實驗能夠幫助學生遷移知識和培養逆向思維。物質檢驗實驗作為學生從宏觀到微觀的橋梁，旨在通過探究物質的反應特性驗證待檢測物質，要求學生根據物質特性運用逆向思維設計檢驗實驗，有效地遷移和運用知識。另一方面，物質檢驗實驗能夠提高學生的問題分析和推理能力。物質檢驗實驗要求學生具備推理思維和操作技能，借助探究過程了解物質的檢驗過程和方法。學生應合理提出假設，通過實驗設計和數據收集尋找驗證方式，并進行正確的推理并得出結論，從而培養問題分析意識，提升證據推理能力［3］。

二、核心素養視域下高中化學實驗教學策略

（一）基礎實驗教學策略

以蘇教版高中化學必修一“配制一定物質的量濃度的溶液”基礎實驗的教學為例。該實驗作為高中階段化學課程中的首個定量實驗，在培養學生化學觀念、科學思維、操作與探究能力及科學態度方面具有重要意義。根據新課程標準的要求和實驗內容，該實驗旨在引導學生通過對比量筒、燒杯和容量瓶等不同儀器在實驗中的使用差異，使學生能夠熟練選擇和操作各種儀器，并掌握溶液濃度計算方法。

1.教學導入

首先，教師可利用多媒體設備展示常見的化學標簽，如食品包裝上的成分標識、醫學體檢單上的化驗結果、化學試劑瓶上的濃度標簽等，以激發學生的學習興趣。其次，教師可引導學生深入分析這些標簽所包含的信息，并重點關注單位“mol·L-1”的含義。再次，教師可組織學生以小組合作的方式探討物質質量、體積和濃度等概念，以培養其系統性思維和綜合歸納能力。最后，教師應詳細解釋物質量濃度的符號、單位和相關公式，幫助學生更深入地理解和掌握化學量濃度的概念。

2.提出問題

在化學領域，物質的量濃度是常用物理量，廣泛應用于科研與生產。實驗室配制溶液時，常涉及相關問題，如“如何配制100mL 0.1mol·L-1碳酸鈉溶液？”“配制過程需用哪些儀器？”。學生可分組討論問題并制訂實驗方案。其中，方案一為取1.06g碳酸鈉與100mL水，而方案二則是取1.06g碳酸鈉并將其加水至100mL。教師可提出問題：“兩種方案有何區別？”“使用燒杯、量筒有何優劣？”“如何精準選擇容器并設計方案？”學生通過自主討論，總結出方案的差異及使用燒杯和量筒的優缺點，并發揮想象力和創造力設計實驗方案。這種方法有利于培養學生的合作、溝通、推理、創新能力，凸顯基礎實驗對學生核心素養培養的重要價值［4］。

3.歸納總結

教師為學生示范溶液配制流程及操作方法，引導學生帶著問題觀察實驗。學生通過思考“實驗用到哪些儀器？”“實驗步驟有哪些？”“溶液為何要冷卻后才轉移至容量瓶？”“洗滌環節有何作用？不洗滌會怎樣？”“距離標準刻度線2cm處用膠頭滴管的目的何在？”等問題，并自主總結實驗步驟和注意事項，不僅能夠強化主體意識，還能培養觀察和總結能力。

（二）物質性質實驗教學策略

新課程標準強調，物質性質實驗教學應以實驗主題和內容設計為重點，旨在培養學生的探究能力。教師應循序漸進幫助學生尋找探究思路，運用正確的實驗步驟，觀察實驗現象，基于數據收集完成分析和推理過程。以蘇教版高中化學必修一“濃硫酸性質”的教學為例，具體教學策略如下。

1.從物質類別視角分析物質性質

在“濃硫酸性質”實驗教學的導入階段，教師以二氧化硫性質、硫酸工業制備等內容為切入點，提出問題：“硫酸作為重要的化工原料，其性質如何？從物質類別角度，同學們對濃硫酸的性質有怎樣的預測？”此問題的設置充分考慮了學生的認知水平和基礎，引導他們從物質類別視角對新知識進行探索，完成預測任務。

2.創設情境用問題驅動學生探究

首先，教師基于學生已有的稀硫酸與鐵反應制氫氣的知識經驗創設情境，提出問題：“若反應物為稀硫酸和銅，能否產生氫氣？濃硫酸與銅又會如何反應？”學生依據金屬活動性順序對實驗結果進行預測，引發認知沖突，激發探究興趣。其次，教師演示濃硫酸與銅反應實驗，引導學生觀察實驗現象，并提問：“能否描述反應現象？生成的氣體可能是什么？”學生運用氧化還原反應原理進行假設與猜想，教師指導學生從化合價角度分析反應本質，助力學生遷移知識，認識濃硫酸的性質。隨后，教師進一步提問：“如何檢驗生成的氣體是二氧化硫？”以引導學生設計檢驗裝置。在實驗教學過渡階段，教師提出問題：“濃硫酸具有強氧化性，能與金屬銅發生反應，那么濃硫酸是否還能與其他類型物質發生反應？”以鼓勵學生進行猜想和假設。再次，教師演示“濃硫酸與蔗糖”反應實驗，要求學生觀察實驗現象，并思考：“反應過程產生的黑色物質可能是什么？產物結構有何特點？反應現象產生的原因是什么？”學生依據硫酸具有腐蝕性進行思考、推測答案。教師通過演示實驗引導學生探究，使學生對濃硫酸性質形成感性認識。最后，在實驗室中，通常用濃硫酸作二氧化硫等酸性氣體的干燥劑除去水分，因此教師提問：“這與濃硫酸和蔗糖反應的實質是否相同？”隨后教師演示硫酸與膽礬反應實驗，要求學生觀察現象，并討論：“反應過程是否生成了黑色物質？該反應與濃硫酸和蔗糖反應實驗有何區別？”學生根據實驗現象總結反應原理，從物質本質角度對化學中的“脫水性”“吸水性”等概念進行分析［5］。

（三）物質檢驗實驗教學策略

在物質檢驗實驗教學方面，本研究選擇“硫酸根離子檢驗”實驗作為案例，具體教學策略如下。

1.引導學生發現問題

在工業生產中，硫鐵礦制酸產生的廢水未經處理直接排放至環境，可能導致土壤酸化的問題。在引導學生探討此議題時，教師提出如下問題：“土壤酸化可能是由工業廢水中的哪種物質引起的？如何驗證工業廢水中是否含有硫酸根離子？”通過這一引導，學生不僅能意識到工業廢水對環境造成的污染，樹立環保意識，同時也能根據所學知識推測出工業廢水可能含有硫酸。

2.解析問題合理預測

在實驗教學中，教師可基于實驗室檢驗硫酸根離子常用的氯化鋇溶液設置問題：“向未知溶液中添加定量氯化鋇溶液，產生白色沉淀是否一定意味著溶液中含有硫酸根離子？”引導學生依據常見沉淀物檢驗知識進行推理，使學生在問題引導下參與問題解析過程，自主判斷檢驗過程可能存在的干擾離子，從而提升學生宏觀辨識與科學探究素養。隨后，教師進一步提問：“除硫酸根外，工業廢水中還可能存在哪些離子？硝酸能氧化哪些物質？若要對硝酸根離子進行檢驗，為排除銀離子、亞硫酸根、碳酸根等干擾，應選擇何種酸進行酸化？”并要求學生分組討論。教師通過設置層層遞進的問題，引導學生自主總結：“要排除溶液內的干擾離子，需要利用稀鹽酸酸化。”這一過程培養了學生的創新意識與科學探究能力［6］。

3.探究實驗分析現象

在實驗探究階段，教師應提供必要的試劑和儀器，引導學生根據討論結果積極參與實驗過程，以判斷檢驗硫酸根時可能存在的干擾離子。這一過程有助于學生在實際操作中熟練掌握硫酸根離子的檢驗方法，提升其宏觀辨識和微觀分析能力。

結語

綜上所述，高中化學實驗種類豐富，包括基礎實驗、物質性質實驗和物質檢驗實驗等。在教學實踐中，教師應根據實驗的特點選擇適宜的教學方法，設計情境，提出啟發性問題，并組織探究活動，以增強學生的學習體驗，培養其觀察、推理和模型構建能力，以及科學態度和核心素養。

【參考文獻】

［1］潘柳琳，施建成.核心素養視域下的高中化學實驗教學策略探究［J］.南寧師范大學學報（自然科學版），2023，40（1）：236-240.

［2］李涯紅.發展學科核心素養視域下的高中化學實驗教學策略分析［J］.考試周刊，2021（96）：103-105.

［3］張映東.學科核心素養背景下高中化學實驗教學策略探索［J］.高考，2023（4）：3-5.

［4］王海冬.學科核心素養視角下的高中化學實驗課教學策略［J］.當代家庭教育，2021（21）：187-188.

［5］張麗麗.核心素養視域下高中化學研究性實驗教學研究［J］.高考，2022（25）：74-76.

［6］楊小琴.核心素養視角下的高中化學實驗教學策略研究［J］.甘肅教育研究，2023（1）：57-59.

作者簡介：吳柯軍（1979—），男，江蘇省常州市武進區禮嘉高級中學。