淺談在化學實驗活動中培養學生的學科核心素養

梁招裕

【摘要】提高學生的學科核心素養是基礎教育的重要內容，核心素養的培養應該考慮學科的差異性。本文首先對核心素養和化學學科核心素養的概念進行闡釋，之后分析了在化學實驗活動中，教師可以著重設置相關環節提高學生的學科、語言、信息、能力、思維等核心素養，最后介紹了如何在實驗過程中提高學生的這些核心素養。

【關鍵詞】核心素養；實驗；研究性活動

一、學科核心素養概念

2016年，教育部發布《中國學生發展核心素養》，其中對于核心素養的界定是：“學生在接受相應學段的教育過程中，逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力”。劉恩山認為：“核心素養是一種各學科共同培養的關鍵、必要素養，適用于一切情景與場所的能力。”由于我國課程設置不同科目，教學活動按科目展開，因此，提高學生的綜合核心素養，需要根據不同學科的特色展開教學活動，這種具備學科特色的核心素養成為科學核心素養。科學核心素養包括科學學科素養（包括科學基本知識與技能、科學思想與方法、科學問題解決能力、科學情感、態度與價值觀、科學精神等）、科學語言素養、科學信息素養、科學能力素養、科學思維素養等。

2017年版普通高中化學課程標準提出了化學學科核心素養，包括了宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知、科學探究與創新意識、科學態度與社會責任，是化學學科核心素養的具體內容。

圖1 化學核心素養的要素結構圖

二、化學實驗活動中的核心素養

化學科目相比于數學、語文、英語科目更強調實驗活動，因此，實驗活動是提升學生核心素養的一個重要過程。那么在實驗活動中應該著重提高學生的哪些核心素養？下圖是對科學核心素養的內容進行的概括，這些素養也是教師在實驗教學活動中應該著重培養學生的部分。具體包括：科學學科素養、科學語言素養、科學能力素養、科學信息素養以及科學思維素養。在教學過程中，理論與實踐的組合構成整個化學學習體系。

圖2 科學核心素養組成

在實驗之前，對于實驗原理、步驟等的了解必不可少，此階段是對基本知識與技能，實驗思想與方法進行鍛煉的最佳時候，教師應該引導學生樹立良好的實驗態度，培養學生的科學素養。在實施過程中，我采用了問題導學法，設置“自學初探”這一環節，要求學生的實驗前充分查閱課本或相關資料，儲備必備的實驗常識。在實驗活動中，以分組實驗的方法實施，小組成員在整個實驗過程中會相互交流、協調、分工，這個過程可以提高學生的科學語言和能力素養。這一環節，我把它定義為“合作共探”。在實驗結果分析和實驗拓展中，相應的環節是“運用再探”，這個過程需要學生結合實驗結果，收集大量相關信息，了解相關知識，這個過程能提高學生的科學信息素養；如果教師長期堅持這種以學生為主體的實驗教學方式，引導學生進行化學實驗，學生的邏輯思維能力、創新能力也能得到極大提升。

【課例1】溶液積木

（一）自學初探

1.什么是極性分子和非極性分子？

2.高中階段常見的極性分子和非極性分子

3.極性分子和非極性分子的簡單判斷方法

4.相似相溶原理

（二）合作共探

實驗儀器：試管、膠頭滴管

實驗藥品：四氯化碳、苯、硫酸銅溶液、碘水

實驗步驟：往一支試管中加入2mL四氯化碳，再小心加入1mL水和1mL苯，使溶液出現分三層的現象，利用膠頭滴管往水層中分別滴加硫酸銅溶液和碘水，觀察現象。振蕩后，再觀察并記錄實驗現象。

（三）運用再探

1.請描述并解釋實驗過程在你觀察到的現象

2.是否有其他組與你們的現象不同？如果有，你分析是什么原因？

3.本實驗是否有替代試劑或改進措施？

4.試從生活中的一些例子說明“相似相溶”原理的運用

三、化學實驗活動中提高學生核心素養的方法

在具體實驗活動中，提高學生核心素養可以從以下幾個方面著手。

1.認識到不同學生的差異性，制定多維度教學目標

“個體在成長過程中，受遺傳和環境的交互影響，在生理、心理和社會等方面表現出相對穩定但又不同于他人的特點”，這就是個體差異。在提升學生的核心素養時，教師應該將個體差異性與教學方式相結合，采取差異化的方式培養不同學生的核心素養。在實驗活動中，教師應該對學生的個性差異有一定的認識，給予溝通能力弱的同學更多發言機會，指導邏輯思維能力弱的同學進行實驗設計，讓動手能力強的同學幫助動手能力弱的同學，實驗過程中，教師應該遵循“學生本位”的原則，對同學們答疑解惑，進行細節指導，并重視學生們的自尊與自信心的保護和提高。

2.從實驗環節入手，增強實驗創新性

實驗環節包括實驗目的、實驗原理、實驗步驟、實驗結果。在這四個環節中，教師可以對其中某一個或者幾個環節加以改變，增強過程的創新性。從實驗目的來看，可以將驗證性實驗變為探究性實驗，教師可以引導學生用不同的實驗方式來探究不同的實驗結果，讓學生們在探究中獲取更多經驗。從實驗原理來看，可以在書本上的單一原理的基礎上進行發散。因為實驗原理并不唯一，通過對某個實驗的多種原理進行對比分析，結合以不同原理為基礎產生的實驗結果，學生們可以對一個實驗有更深刻的認識。從實驗步驟上來看，注意實驗操作的規范性和嚴謹性的培養，注意文字表述和試劑用量的準確性。從實驗結果來看，教師可以引導學生不以得出實驗結果為主要目的，而是根據實驗結果思考產生該現象的原因并鼓勵學生再探究，再實驗，這樣有利于培養學生的批判思維能力以及創新性。

3.多開展化學實驗活動，引導學生進行研究性活動

為了使學生能深刻體會到每個科學探究背后的思想方法、觀念以及價值實現的三維目標的融合，教師應該更多引導學生進行研究性活動。教師應該鼓勵學生自己設計實驗方案，指導學生查閱相關資料，設計方案，實施實驗過程，記錄實驗結果，改進實驗流程，再實驗與再記錄，分析得出實驗結論。這一系列的過程能提高學生的信息收集能力、操作能力、溝通能力、邏輯思維能力等，對于自信心的提高也是大有好處。因此，教師應該給予學生更多思考、動手、操作的機會，使得學生學會基本的科學探究的方法，養成良好的科學實踐的意識。

【課例2】膠體的制備及性質

（一）自學初探

1.膠體的定義是什么？

2.膠體的有哪些分類方法？

3.膠體的具有哪些性質？

（二）合作共探1：氫氧化鐵膠體的制備

實驗儀器：燒杯、膠頭滴管、激光筆、石棉網、三腳架、酒精燈

實驗藥品：飽和氯化鐵溶液

實驗步驟：在一小燒杯中加入50mL蒸餾水，煮沸。逐滴滴入5-6滴飽和氯化鐵溶液，繼續煮沸至溶液呈紅褐色，停止加熱。

實驗現象：

（三）合作共探2：觀察膠體并檢驗膠體的性質

實驗儀器：燒杯、試管、激光筆、穩壓電源、U型管、石墨、導線、膠頭滴管

實驗藥品：Fe（OH）3膠體、CuSO4溶液、KNO3溶液

實驗步驟：

1.分別取少量Fe（OH）3膠體和CuSO4于試管中，用激光筆照射，對比觀察實驗現象。

2.往U型管中注入一定量的Fe（OH）3膠體，分別往兩端各滴入2滴管的KNO3溶液，插入石墨電極，用導線連接電源，一段時間后觀察實驗現象。

3.將步驟1中的Fe（OH）3膠體和CuSO4溶液混合，靜置，觀察實驗現象。

實驗現象：

（四）運用再探

1.膠體為何有丁達爾效應，而溶液則沒有？

2.電泳這個現象說明了什么？有何作用？

3.滲析和鹽析有何區別？鹽析和聚沉如何區分？

4.生活中還有那些膠體？或是膠體性質的運用？

學生核心素養的培養至關重要，在化學實驗過程中，學生的科學核心素養可以得到提高，但是這需要教師的幫助。教師在以學生為主體的前提下，發現和尊重個體差異，結合同學們的不同采取不同的方法對學生進行教學。根據學生的認知規律，通過“自學初探”了解所學內容，對實驗原理形成初步認識，在實驗活動中，通過小組學習，設置“合作共探”這一環節，主要應該從創新實驗環節和引導學生進行探究性活動等方面下手，提高學生的科學核心素養。實驗結束后，“運用再探”采用問題設問的方法總結實驗，提煉實驗結果，并聯系生活實際，提升學生的能力。

參考文獻：

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