立足實驗教學 促進學科核心素養落地*

何 翔

在當前中學化學教學中，受課時和實驗條件的限制，不少教師對實驗教學的重視度不夠，常采用“黑板實驗”“視頻實驗”代替演示實驗和學生實驗，這種沒有實際操作的做法無法發揮實驗教學的正常作用，不利于提高學生的探究意識，不利于培養學生的化學核心素養。因此，很有必要對化學實驗教學進行深入研究，增強教師的實驗意識，逐步開展以化學實驗為主的多種探究活動，讓中學生體驗科學研究的過程，強化科學探究的意識，促進他們學習方式的轉變，實現核心素養的落地。

一、創設實驗情境，啟蒙變化觀念

化學實驗使化學課堂充滿魅力，化學實驗作為增強學生學習化學興趣的手段是其他學科無法比擬的，在教學中設計合適的實驗能夠起到意想不到的積極作用。如在初三化學緒言課中，可設計“清水變牛奶（向石灰水中吹氣）”“酚酞變紅”“魔棒點燈”“石灰石和稀鹽酸反應”四個實驗，它們不僅能有效激發學生學習興趣，也能呈現化學變化中的生成沉淀、改變顏色、燃燒、生成氣體等現象。又如在高二進行化學平衡移動部分內容教學時，可以在氯化鈉溶液中滴加適量硝酸銀，產生白色沉淀，再向白色沉淀的懸濁液中滴加0.1 mol·L-1的KI 溶液，通過白色沉淀逐漸轉為黃色沉淀，讓學生直觀體驗化學平衡的移動。再如通過在電子秤上觀察蠟燭燃燒過程中質量的變化從而導入“質量守恒定律”的教學等。以實驗導入課堂，創設實驗情境，從而使學生直觀理解轉化關系是化學學科獨特的魅力所在。

二、宏觀微觀結合，認識反應本質

“宏觀-微觀-符號”三重表征作為化學學科特有的思維方式，在提升學生核心素養方面有著重要的作用。如在進行“酸、堿、鹽”的教學時，利用實驗手段突破教學重點，分散教學難點的教學設計如下：①通過不同的酸分別與金屬、金屬氧化物、碳酸鹽等物質反應的實驗，體驗酸的性質相似性；②通過導電性實驗，理解酸堿鹽溶液的電離；③進行鹽酸和氫氧化鈉溶液中和實驗，用酚酞做指示劑指示OH-濃度的減少；④利用氫離子傳感器測定酸堿中和反應中H+減少；⑤利用電導率傳感器測定稀硫酸和氫氧化鋇溶液反應時溶液中離子濃度的變化。通過從定性到定量、多方法、多角度逐步深入的實驗，促進學生深刻理解酸堿中和反應的本質，理解化學變化的本質特征，體會結構決定性質的化學觀念。

三、設計探究實驗，啟迪創新意識

科學探究是一種重要的學習方式，對發展學生的學科核心素養具有不可替代的重要作用。學生通過親歷科學探究過程，激發學習興趣，更加熱愛科學，學會科學探究的方法，形成解決問題的能力。教師要善于創設條件指導學生開展創新實驗，培養學生問題意識和質疑精神，鼓勵學生設計實驗進行驗證，培養學生解決問題的能力和創新能力。

例如學生在高一學習“二氧化硫的性質”時，可以先讓學生預習，知道二氧化硫是一種有毒的氣體，排放到空氣中會形成酸雨，但是課本上所提供的演示實驗密封性不夠，讓他們查閱資料并積極動腦利用生活中的物品，自己設計更好的密封裝置來完成二氧化硫的性質實驗。讓學生思考利用身邊的物品儲存氣體并能方便地取用，他們比較容易想到塑料瓶，塑料袋等，但是因為塑料瓶較硬，氣體不是很容易排出，而普通塑料袋的密封和耐用又不過關，結合兩者的優點，最終選用醫院的注射袋來收集氣體。通過對裝置不斷改進，最終將二氧化硫氣體收集在注射袋中并用調節器連接，將氣體通過玻璃管中濕潤的品紅試紙探究二氧化硫的漂白性，用針筒注水探究二氧化硫的溶解性來收集氣體。通過用針筒吸取少量二氧化硫水溶液探究其酸堿性和與高錳酸鉀反應時所表現的還原性。上述操作簡單，現象明顯，利用生活中物品的優良性能代替實驗儀器，既讓學生更好地完成了二氧化硫的性質實驗，也培養了學生的創新意識，讓他們關注生活，關注化學在社會發展中的影響。中學階段的化學實驗探究有如下類型。

1.實驗現象細節化引發的探究——培養學生的觀察能力。

在學習“金屬的化學性質”時，學生將鎂條放入硫酸銅溶液中時，發現鎂條表面有氣泡生成，于是學生提出問題，產生的氣體是什么？教師肯定學生具有敏銳的觀察力，鼓勵學生設計實驗進行科學探究。學生通過猜想氣體的成分，進一步設計鎂條與水的反應進行對比，并用pH計測定硫酸銅溶液的pH 值，收集生成氣體進行檢驗等。通過親歷科學探究的過程培養學生的科學探究能力。

2.實驗數據精準化引發的探究——培養學生的質疑精神。

在學習“用燈火實驗測定地窖中二氧化碳的有害濃度”時，教師引導學生提出二氧化碳的有害濃度是多少，該濃度下是否使燃著的蠟燭熄滅等問題，并進行探究。教師指導學生查閱資料，并指導學生設計實驗收集二氧化碳濃度為6%的氣體，伸入燃燒的蠟燭，發現蠟燭并未熄滅。［1］通過類似的方法依次測定10%、15%、20%等不同濃度的二氧化碳，由實驗得出蠟燭熄滅時二氧化碳的濃度。通過實驗探究的方式培養學生的質疑精神。

3.實驗方法多樣化引發的探究——培養學生的發散思維。

在質量守恒定律學習中，教師在完成碳酸鈉和鹽酸反應的實驗后，引導學生思考如何設計實驗使天平重新平衡，啟發學生設計多種實驗方案吸收產生的二氧化碳氣體。通過設問：你還想設計哪些實驗驗證質量守恒定律？從而打開學生的思維，引導他們查閱資料進行開放式實驗設計。親歷科學探究過程，嘗試像科學家那樣去思考去實踐，不僅能激發學生學習興趣，更能提高思維的靈活性與開放性，真正做到“做中學”。

四、開展課外實驗，培養社會責任

化學是一門實用的、創造性的學科，化學創造新物質，為人類提供豐富多彩的物質世界。在社會發展的歷程中，由于資源的不合理使用，也出現了諸如“環境問題”“食品安全問題”等問題，這些問題的解決需要化學學科的進一步發展，也需要有社會責任感和化學素養的學生致力于化學學科的發展。因此教師應多開展課外興趣小組活動，研究性學習活動等，讓學生能夠了解化學對人類發展的重要作用，辯證看待環境問題，增強社會責任感，做積極努力、有責任有擔當的公民。

例如，通過開展課外小組活動，學生走訪附近的村莊，調查周圍水資源的現狀，污染物的來源，進行水質酸堿性的測定；參觀自來水廠，深入了解水的凈化的方法，向附近村民宣傳水資源保護的建議和措施；開展研究性小組活動，學習固體酒精的制備，釀造米酒，制作手工肥皂等。讓學生親身體會化學是人類進步的階梯，培養學生的社會責任感和使命感。

五、利用先進實驗手段，優化證據推理方法

隨著科技發展，實驗方法和實驗手段也在不斷進步，以計算機為基礎的實驗室GBL 系統和各種傳感器實驗，彌補了傳統實驗手段不便定量測定的缺陷。［2］數字化實驗和手持技術在化學實驗中發揮著重要作用，它能更好地揭示化學原理、規律，進而全面提升學生的學科素養。如在進行酸堿之間中和反應教學時，可用氫離子傳感器繪出反應過程中H+的變化曲線，用溫度傳感器展示酸堿中和反應的溫度變化過程，使實驗過程更加直觀化、數據化，讓學生更深入理解酸堿中和反應的實質。在學習溶液導電性時，可用電導率傳感器測試酸堿鹽溶液以及酒精、蔗糖溶液的電導率，讓學生理解酸堿鹽的電離過程。又如學習酸堿鹽知識后，歸納梳理酸堿鹽轉化關系圖，形成物質轉化網絡，形成知識模型，請學生依據轉化關系圖推測醋酸、氨水、碳酸氫鈉的性質，并設計實驗驗證。上述種種都致力于使學生實現從知識學習到學會學習的學習方法的轉變。

總之，化學實驗是化學學科的靈魂，是化學學習最重要的方法。實驗教學不僅是激發學生學習興趣最重要手段，也是進行科學探究最重要的途徑。教師應重視實驗教學，創造盡可能多的機會進行實驗教學，培養學生化學學科核心素養，促進學科核心素養的落地。