核心素養視域下高中化學情境教學創新策略研究

摘 要：核心素養的提出為高中化學教學提供了新的價值導向。化學學科以培養學生科學探究能力和實踐創新意識為目標，肩負著提升學生綜合素養的重要責任。本文主要探討核心素養視域下的高中化學情境教學創新策略，強調教師從基于核心素養構建化學生活化情境出發，關注食品化學與環境化學等日常場景的融入方式，從化學理論與科學思想的歷史演進中提取教學內容，創設歷史化情境以培養學生科學邏輯思維，通過創設探究式實驗與模擬式實驗情境，強化學生動手實踐與科學探究能力。

關鍵詞：核心素養；高中化學；情境教學；創新策略

當前新課程改革深入聚焦學科育人價值，力圖將學科教育與全面育人緊密結合，提出核心素養的培養目標，著眼于學生在真實情境中的綜合能力提升，為化學學科教學創新指明了方向。情境教學策略強調教師將抽象知識嵌入具體的現實語境中，以核心素養為支點，讓學生成為知識構建的“主角”，在情境中觸摸化學的內核，體味化學的靈動。對此，高中化學教師需根據《普通高中化學課程標準》（2020年修訂版）“重視開展‘素養為本’的教學”，結合學生的感性經驗，深入挖掘化學知識的生活化、歷史化和實驗化背景，創新化學教學設計，打造“情”與“境”有機統一的素養課堂。

一、基于核心素養，構建化學生活化情境

（一）創設食品化學情境

食品化學情境是以人類日常飲食為切入點，將化學知識與食品組成、加工、保存以及健康安全問題相結合的教學形式。這種情境將化學理論注入生活最常見的場景，使抽象的化學知識“看得見”“摸得著”，助力學生從分子層面探索食品中的化學變化和反應機制。教師應優先選取貼近學生生活的食品現象，例如，通過分解食品成分的化學方程式，探討不同物質在加工和儲存中的轉化規律，借助情境中的細節鋪陳，將化學原理與實際問題巧妙結合，以教學情境促進學生核心素養長遠發展[1]。

以人教版必修一“氧化還原反應”教學為例，課堂導入時教師展示一塊切開的蘋果在不同時間點的照片，其中蘋果逐漸從白色變為褐色，引導學生從觀察中思考“切開的蘋果為什么會變色？”提出“是否與化學反應有關”的推測，緊接著出示一瓶標注有“抗氧化劑維生素C”的果汁產品，提問“抗氧化劑的作用是什么？它如何延緩蘋果變色的過程？”隨后教師基于學生的回答逐步引導，明確蘋果變色涉及的多酚氧化反應，氧化劑為空氣中的氧氣，蘋果中的酚類化合物在多酚氧化酶的催化下被氧化，生成醌類物質，即C6H4（OH）2+O2→C6H4O2 +

H2O，明確反應中有化合價的升降和電子的轉移。之后，教師展示蘋果變色實驗的對比結果：一部分切開的蘋果表面涂抹了檸檬汁，另一部分則直接暴露在空氣中，實驗顯示涂抹檸檬汁的蘋果變色較慢。教師需讓學生分析檸檬汁中抗氧化劑（維生素C，化學式C6H8O6）發揮作用的原因，即基于方程式：C6H8O6→C6H6O6+2H++2e-，探討檸檬汁如何干擾蘋果變色的氧化過程，并從電子轉移的角度解釋維生素C的還原性，再討論生活中其他利用抗氧化劑的案例，例如食品腌制時的亞硫酸鹽應用。由此，教師通過不斷追問、分析與探索，讓學生主動歸納出氧化還原反應的本質特征：化合價的升降與電子的得失，深度鍛煉學生科學思維能力，提升核心素養。

（二）創設環境化學情境

環境化學情境強調教師圍繞環境問題構建教學場景，以污染物的化學性質、反應機制、遷移轉化規律以及治理方法為核心內容，將化學知識與生態保護深度融合，幫助學生感知人與自然關系的微妙平衡，進而提升學習興趣和科學使命感[2]。教師需依托真實的環境問題設計教學情境，以問題驅動為導向，從核心素養出發，選取空氣質量、水污染或能源利用等具體議題，采用微觀與宏觀結合的方式，引導學生從化學方程式分析污染物反應機理，同定量計算研究污染程度及治理措施。

以人教版必修一“鈉及其化合物”教學為例，教師可出示室內空氣污染的生活場景圖，例如新裝修的房間或密閉的汽車內部，引發學生關注空氣質量問題，提出問題：“為什么新裝修的房間中空氣容易出現污染？封閉環境中空氣質量如何保持？”引導學生將問題聚焦到室內二氧化碳濃度的增加，結合一間密閉房間中二氧化碳濃度隨時間增加的曲線，讓學生意識到高濃度二氧化碳對人體健康的潛在威脅。隨后，教師可介紹生活中使用的空氣凈化材料，例如“化學吸附劑”。引入過氧化鈉的化學特性，說明其在凈化空氣中的實際作用，鼓勵學生結合生活經驗思考：“如果在密閉環境中放置一種能降低二氧化碳濃度的物質，這種物質應該具備哪些特性？”配以過氧化鈉與二氧化碳反應生成碳酸鈉并釋放氧氣的化學方程式：2Na2O2+2CO2→2Na2CO3+O2，在講解過程中，提出問題：“反應中的二氧化碳濃度如何降低？生成的氧氣如何改善空氣質量？”詳解化合價變化和氧化還原原理，幫助學生理解反應的實質強化實際應用能力等以落實核心素養的目標。

二、基于核心素養，構建化學歷史化情境

（一）創設化學元素發現史情境

自1669年煉金術師布蘭德通過提煉尿液意外發現磷，到1869年俄國化學家、物理學家門捷列夫依據元素周期律預言未知元素并最終得到驗證，化學元素發現史展現了科學探索的曲折與輝煌，有助于學生在歷史情境中感受化學學科的深刻魅力，切實提升其核心素養。教師應圍繞經典化學元素的發現過程展開，通過設計問題鏈條，逐步引導學生思考科學家如何基于實驗現象推導元素性質、預測元素存在，并最終驗證理論的科學邏輯，如此“以時間為軸、以事件為點、以問題為線”，將化學元素發現史情境與核心素養培養目標深度融合[3]。

以人教版必修一“原子結構與元素周期表”教學為例，課堂導入時，教師可介紹法國化學家、物理學家拉瓦錫在1777年對氧氣的研究，教師引導學生回顧氧化還原理論的發展，強調元素概念逐步確立的不易，以此為基礎提出：“氧元素的發現為化學研究帶來了什么變化？科學家是如何利用氧氣性質定義化學元素的？”通過揭示元素的不可分性和獨特性，幫助學生梳理“元素”概念的歷史演變，為后續元素周期表的學習奠定邏輯基礎。情境推進至1869年俄國化學家、物理學家門捷列夫創立元素周期表的過程，教師出示早期的元素周期表，要求學生觀察周期表中的未知元素空格并思考：“為什么門捷列夫在表中留下空位？他是如何預測這些未知元素的性質的？”結合元素周期律的核心思想，逐步引導學生理解元素性質的周期性變化以及原子序數的重要意義，要求其根據周期表填補相鄰空白元素的性質，幫助學生在歷史情境中穩步提升核心素養。

（二）創設化學理論發展史情境

化學理論發展史情境通過梳理化學理論的形成與演進，將科學思想的嬗變融入化學知識的學習過程，使學生在知識的建構中體會科學發展的智慧與邏輯，將化學知識從零散的觀察上升到系統的規律，揭示科學的邏輯性與創造性。教師在應用化學情境教學時，可聚焦某一理論的提出與發展，引領學生深入思考實驗現象與理論概括之間的聯系，呈現科學家“提出假說→設計實驗→修正理論”的過程，培養學生科學探究與創新意識等核心素養。

以人教版必修二“化學反應與能量”教學為例，教師可描述18世紀燃素說的核心觀點：“燃燒是物質失去燃素的過程”，引導學生結合燃燒現象提出疑問：為什么燃燒木炭會產生熱量和氣體？如果木炭“失去燃素”，質量是否應該減少？展示拉瓦錫設計的密閉燃燒裝置圖，引導學生觀察裝置中蠟燭燃燒、氣體收集及質量測量的環節，提出問題：“燃燒后密閉容器中物質的總質量是否發生變化？反應中產物是如何形成的？”討論燃燒過程中氧氣的作用及質量守恒的意義，逐步引導其理解拉瓦錫的核心實驗思路和燃燒實質。之后，教師將情境推進到19世紀化學家焦耳研究能量守恒的階段，展示焦耳水輪實驗裝置，提出問題：“為什么機械能能轉化為熱量？這種轉化是否表明能量在化學反應中也會發生類似變化？”引導學生分析焦耳的實驗數據，例如測量不同高度水流對水溫升高的影響，引出“能量守恒”這一概念，并讓學生思考：“如果能量守恒在物理系統中成立，它是否同樣適用于化學反應？”明確化學反應中能量守恒的普適性，為理解反應熱奠定基礎。借助具體問題與歷史情境結合的設計，學生得以逐步建構系統科學認知和應用能力等核心素養的關鍵要素。

三、基于核心素養，構建化學實驗化情境

（一）創設探究式實驗情境

探究式實驗情境是一種以問題驅動為核心的實驗教學形式，通過設計開放性實驗任務，引導學生主動發現問題、提出假設并驗證結論，同時培養科學態度與創新意識[4]。教師需依據核心素養的目標，從學生認知能力和學科特點出發設計開放性實驗問題，引導其在實驗過程中自主探究，融入科學討論環節，通過對實驗數據的深入解析，引導學生從微觀粒子和化學反應機制角度解釋現象，提升“宏觀辨識與微觀探析”等核心素養。

以人教版必修二“乙醇與乙酸”教學為例，教師需以生活化的問題進行課堂導入：描述一種香味撲鼻的水果香料，并提問“這種香味的化學來源是什么？是否可以通過化學方法人工合成？”由此導入乙醇與乙酸反應生成酯的核心內容。提出問題“在什么條件下，乙醇與乙酸可以生成這種具有香味的酯？”引導學生結合已學知識，初步推測可能的反應條件，包括催化劑、溫度和反應物比例等。隨后教師設計開放性實驗任務。提供實驗器材和試劑清單，包括乙醇、乙酸、濃硫酸、飽和碳酸鈉溶液、酒精燈、試管等，要求學生自行選擇適當的實驗操作步驟和裝置連接方式。實驗過程中，教師要求學生觀察并記錄關鍵現象，例如液面上是否形成透明油狀液體，是否聞到具有香味的氣體逸出。實驗結束后，通過分析現象和數據，引導學生回答以下問題：“為什么在濃硫酸和加熱條件下才能明顯觀察到酯的生成？”“反應的速率和什么因素相關？”“從化學鍵斷裂的角度分析，乙醇和乙酸是如何生成酯的？”幫助學生從微觀粒子的角度探討反應的本質，加深對酯化反應的理解。實驗后引入討論環節，通過小組交流和匯報實驗結果，讓學生嘗試分析反應過程中存在的問題，例如，為什么反應效率受反應物比例影響，如何優化實驗條件提升生成酯的產率。最后教師帶領學生從實驗數據分析中總結酯化反應的實質：乙酸中的羧基（-COOH）失去羥基（-OH），乙醇中的羥基失去氫原子（H），結合生成酯，同時生成水，基于化學方程式CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O標注反應中各化學鍵的斷裂與形成，通過探索實驗優化的可能性，真正達到核心素養的培養目標。

（二）創設模擬式實驗情境

模擬式實驗情境是一種通過虛擬環境或現實模擬手段再現化學現象的教學方式，以彌補實驗條件限制或展示極端環境下的化學行為。模擬式實驗情境不僅擴展了化學教學的可能性，還將抽象的化學概念以直觀方式傳遞，使知識學習指向核心素養的育人高度。教師需選擇適宜的教學內容設計虛擬實驗環節，針對微觀粒子的運動、復雜反應的機理或危險實驗的過程，利用虛擬仿真技術構建教學模型，借助動畫或軟件呈現化學現象動態，以擬真化的實驗教學情境全面培養學生的核心素養。

以人教版必修二“硫及其化合物”教學為例，教師需以“硫的燃燒及二氧化硫的性質”為教學核心，利用化學虛擬仿真實驗軟件（如ChemCollective虛擬實驗室或EduLab虛擬實驗平臺）展開模擬教學。教師先描述火山噴發時的濃煙，并提問“火山噴發中有哪些化學反應發生？產生的主要氣體成分有哪些？”通過情境引導學生聚焦硫的燃燒現象及二氧化硫的生成。隨后教師利用虛擬實驗軟件，展示硫單質在空氣和氧氣中燃燒的全過程，突出燃燒過程中火焰顏色的差異與生成氣體的化學本質，通過實時呈現生成物分布圖，讓學生觀察燃燒效率與生成二氧化硫的數量變化，直觀展示硫原子與氧氣分子結合生成二氧化硫分子的過程。結合二氧化硫的化學性質，教師利用虛擬實驗平臺中的分步動畫演示，將二氧化硫與水反應生成亞硫酸的過程以分子式、電子轉移和鍵斷裂的動態視圖展示，要求學生在虛擬平臺上調整參數并觀察反應結果，通過數據記錄與分析，探索反應控制的規律，在科學邏輯與探究實踐中提升其核心素養。

結束語

教師應緊扣核心素養的培養目標，聚焦學生綜合能力的發展，精準把握化學學科特點，靈活運用情境教學的多種形式，將知識傳授與實踐應用相結合，促進學生在真實問題中的深度學習。在不斷探索與優化的過程中，教師需關注學生個體差異，提升教學設計的針對性，營造富有挑戰性與啟發性的課堂氛圍，實現學科育人價值的全面提升，將立德樹人的教育任務落到實處。

參考文獻

[1]黃峰.指向科學素養的高中化學情境教學實踐探索[J].現代基礎教育研究，2024，55（3）：230-234.

[2]林渝山.基于“宏觀辨識與微觀探析”核心素養的高中化學情境教學實踐研究[D].洛陽：洛陽師范學院，2024.

[3]程家虎.核心素養背景下高中化學真實情境教學思路探討[J].新課程教學（電子版），2024（4）：48-50.

[4]竇苗慧.高中化學情境教學探究[J].河南教育（基教版），2023（10）：81.

本文系2024年度河南省基礎教育教學研究項目“核心素養下高中化學情境教學的設計與實踐研究”（課題編號：JCJYC2407030033）研究成果。