發展實驗探究核心素養的實踐與思考

胡愛彬

摘要：高中學生的化學核心素養一般包括“宏微結合”“分類表征”“變化守恒”“模型認知”“實驗探究”“綠色應用”等要素，實驗探究本質上是一種發現學習，具有深刻的問題性、廣泛的參與性、豐富的實踐性與開放性，作者以學生發現問題、創設問題和實驗解決問題為載體，通過學生自主實驗、教師演示實驗等活動，發展學生實驗探究的核心素養。

關鍵詞：實驗探究；核心素養；自主；合作

文章編號：1008-0546（2017）07-0081-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.07.024

高中化學實驗正朝著探究型、生活化、微型化、數字化的方向發展。如何基于傳統的實驗教學模式培養學生學會思考？創設多元化實驗、培養學生創新能力為核心的實驗探究教學機制是我校化學教師近幾年探索研究的課題，現從我校學生自主實驗和教師演示實驗兩個方面來談談如何通過實驗探究來發展學生的化學核心素養。

一、 實驗創新實踐

1. 學生自主實驗

（1）構建學生自主實驗體系

自主實驗是指學生在教師引導下，自己確定實驗目標，設計實驗方案，得到教師認可的條件下開設實驗探究的過程，實驗可以是教材中的實驗驗證，也可以是基于教材實驗進行深度探究，也可以開設創造性的實驗探究方式，具體流程如下：

經過幾年的實踐，我們已經建立起了三維一體的學生自主實驗內容體系：開發與教學內容相關聯的自主實驗；與研究性學習相關聯的導師制項目研究。學生的自主實驗探究程度如何，具體要看實驗探究中學生學習的自由度、能動度、時間度和創新度。自由度就是看實驗目標、方法、現象以及對實驗的深度探究多大程度上由自己決定；能動度就是看學生的實驗探究是積極主動的，還是消極被動的；時間度就是實驗探究能否在預設時間內完成，深度實驗探究是否有充足時間；創新度就是看這節課中學生是否有創新。一般來說，實驗探究可以創新，但不是每個實驗探究都能有創新。

（2）開展合作實驗、深度探究活動

合作實驗是基于學生化學探索的興趣和日常生活中的實際問題，激發學生深度學習探知欲，在教師的指導下開展和進行的。在學生自主實驗探究中存在的問題就是實驗以學生為個體開展，無法培養學生合作探究能力，同時實驗內容的選取隨意性較大，教師在指導和檢查時難以找到一個抓手。合作實驗、深度探究活動過程中有指導，有檢查，有匯報，有評價?？紤]學生學習時間和實驗難度等問題，將自主實驗與研究性學習活動聯系起來進行整體的設計、結合專題教學開展的學生自主實驗活動進行實驗再開發的合作、深度實驗探究。在學校編制的學習手冊中，每專題的學習內容之后都有探究實驗菜單，詳見表1。

合作實驗深度探究，采用小組或團隊合作的方式進行的實驗探究學習活動。它以組內異質、組間同質的分組原則建立的實驗小組為基本形式，通過系統利用教學動態因素之間的互動，促進學生學習。實驗探究合作學習效度如何，主要看小組的選題是否科學；分組是否合理；是否互賴互動；是否有預設生成。同時合作實驗探究選題要科學，所選主題符合重要性、探究性、開放性和生活化這四個標準，實驗探究的過程能促進學生深度學習；合理的分組一般以組內異質、組間同質為原則，人數也不能過多，以4-6人為宜，每人都應有明確的分工；互賴強調每個小組成員的努力都是小組成功所需要的和不可取代的，他們對共同努力都有自己的獨特的貢獻，小組的成功是建立在每個人成功的基礎上的，有一個人不成功，小組就沒有成功；互動強調的是面對面的交流、幫助、支持；沒有預設的實驗是不負責任的實驗，沒有生成的實驗是不精彩的實驗，合作實驗深度探究是在預設中有生成，在生成中有預設。

（3）開展導師制項目研究

為了更深入地開展實驗探究教學，我們嘗試采取導師制的方式開展項目研究，主要形式是組建一個研究團隊，教師擔任導師，學生自由報名參加，定期圍繞項目開展研究活動。目前化學教研主要構建創新實驗項目（如表2），開展了近一年的研究活動。

（4）開展科技周及創新實驗大賽活動

作為科技節比賽項目之一，筆者嘗試通過理科實驗競賽來培養學生的創新精神與實踐能力，營造濃厚的校園科學氛圍，進而凸顯科學的魅力與探究的樂趣。競賽對象為高一年級全體學生。競賽形式分為“步步為贏”實驗競賽（長期題競賽）和“同臺競技”實驗競賽（即興題競賽）。“步步為贏”實驗競賽分兩個環節，第一環節是實驗方案設計競賽，第二環節是實驗操作競賽。只有通過第一環節的參賽小組，才可以參加第二環節的競賽。“同臺競技”實驗競賽采用現場出題實驗競賽形式，提供實驗所用器材、藥品。各小組在規定的時間內完成實驗，包括設計、操作、記錄和填寫實驗報告。這樣的競賽使學生實驗從模仿走向創新，發展了學生設計實驗方案和實驗操作能力，提升學生實驗探究的核心素養。

2. 教師演示實驗

（1）傳統實驗教學設計創新

教材中的實驗是一些專家和編書工作者以及一線教師多年教學后選取的實驗，這些實驗主要功能是培養學生化學學科素養和學科能力，在這些化學實驗的教學設計中要體現化學知識與技能目標，更要突出過程與方法、情感態度與價值觀的目標取向，突出探究性實驗內容的編排和注重過程的科學化設計。

如：氯氣的實驗室制備：

制備氣體的系統設計：發生裝置、凈化裝置、收集裝置、尾氣處理裝置。

包含學科素養：實驗探究、綠色應用等。

（2）數字化實驗探究創新

楊振寧教授曾經指出：“中國的小孩在動手的興趣和能力方面明顯不如歐洲和美國的小孩，主要是沒有動手的機會”[1]。數字化實驗旨在通過現代技術把現象和反應微觀變化過程體現出來，幫助學生理解化學反應，加深化學反應原理、本質的理解，同時提升學生的技術意識。近幾年來數字化實驗開設從無到有，從基本實驗到探究型數字化實驗，筆者順利完成常州市教育科學“十二五”重點課題《高中DIS實驗的開發與應用研究》，為了進一步拓展研究，已經成功申報江蘇省教育科學“十二五”專項課題《高中數字化實驗的開發與應用研究》，開設數字化實驗多次獲獎，一些數字化實驗還進一步推廣。如：基于原理解讀的鐵吸氧腐蝕實驗再設計[2]，從原理分析上設計實驗探究，培養學生敢于質疑、勤于探究、勇于思考的能力。為了更好地闡述某些化學反應的本質、變化特征等，激發學生學習興趣和探究欲望，開設一些數字化實驗探究課堂，如《基于DIS實驗探究離子反應的生長課堂》[3]，不僅教學和實驗中鍛煉師生創新能力，還培養了觀察和符號表征的能力，有利于創新人才的培養。數字化實驗探究不僅要創新，還要培養觀察和符號表征的能力，這就需要教師具有一定的專業技能，這是創造者所必備的直接動力。這種能力越強，其創造能力就越大，通過實驗操作使學生手腦并用，學做結合，這是培養創新人才的必由途徑。