高中化學新課標實驗要求分析與啟示

王壽紅

摘要： 對《普通高中化學課程標準（2017版）》中課程理念、課程目標、課程內容、實施建議等方面有關實驗的要求進行分析，闡明新課標中的實驗教學要求與實驗內容特點，分析其對實驗教學、教師專業發展、化學實驗室管理與建設的啟示。

關鍵詞： 高中化學課程標準; 實驗要求; 實驗教學; 實驗探究

文章編號： 1005-6629（2020）02-0013-06

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

《普通高中化學課程標準（2017年版）》（簡稱新課標）強調“充分發揮化學課程的整體育人功能，構建全面發展學生化學學科核心素養的高中化學課程目標體系”[1]。化學學科核心素養是通過化學課程學習形成的適應個人終身發展和社會發展所需要的正確價值觀念、必備品格與關鍵能力[2]。化學是以實驗為基礎的學科，“通過實驗學化學”已成為當前化學教育工作者的共同追求，實驗對于化學學科核心素養的形成和發展具有不可替代的獨特作用。當前，實驗及探究教學在實施中存在“學生實驗沒有得到應有的重視、將實驗探究等同于簡單動手做實驗、忽視科學探究的真實性和意義性等”較為突出的問題[3]。修訂后的課程標準強化科學探究，突顯實驗在科學探究中的作用。本文從實驗角度對新課標中有關實驗的要求進行梳理與分析，總結了新課標中的實驗內容特點，及其對實驗教學、教師專業發展、化學實驗室管理與建設的啟示。

1? 課程標準中的實驗要求

新課標重視開展“素養為本”的教學，將“科學探究與創新意識”作為化學學科核心素養單獨列出，從實踐層面激勵學生勇于創新，并基于此確定了相應的課程目標，設置了內容要求和學業質量標準，明確實驗探究能力的學業要求[4]。課程目標明確提出，科學探究的學科指向要更強，內容要更為具體。

在課程內容中，將實驗版課標“認識化學科學”和“化學實驗基礎”兩個主題整合為“化學科學與實驗探究”主題。在該主題的內容要求中提出了“科學探究過程”大概念，明確了化學實驗探究能力的培養內涵，在學習化學實驗基本知識和基本技能的同時，強化實驗探究。

在學業質量部分，將素養4“科學探究與創新意識”劃分為4級水平，每一級水平都描述了該素養學生學習結果的具體表現。在實施建議中，對化學實驗和實驗探究活動的設計與實施提出了要求，強化了實施條件保障。

本研究利用文本分析方法，以實驗、實驗探究和科學探究為關鍵詞，將新課標文本中有關內容篩選出來，對其進行整理與分析。新課標有關實驗的要求及其內容分布見表1。

2? 課程標準中的實驗內容特點

2.1? 建立科學探究能力的學業質量標準并對其素養水平進行劃分

新課標首次研制了學業質量標準，并對化學學科核心素養水平進行了劃分。“學業質量標準是以化學學科核心素養及其表現水平為主要維度，結合課程內容，對學生學業成就表現的總體刻畫”[5]。依據不同水平學業成就表現的關鍵特征，學業質量標準明確將學業質量劃分為4級水平，并在每一級水平描述了5個方面的化學學科核心素養學習結果的具體表現。

“科學探究與創新意識”作為化學學科核心素養之一，在學業質量部分也劃分為4級水平，每一級水平都描述了該素養學生學習結果的具體表現。從水平1到水平4，對學生在科學探究過程中的問題意識、實驗方案設計、實驗實施、實驗證據收集、實驗現象和數據的解釋與分析、實驗結果交流與反思等的要求逐步提高。新課標以化學學科核心素養及其表現水平作為主要維度來劃分化學學業質量水平，是一種創新，為高中化學學科教學指明了方向[6]。

2.2? 明確規定學生必做實驗

為了改變目前教學實踐忽略學生動手做實驗的突出問題，真正落實“科學探究與創新意識”核心素養的培養[7]，強化實驗教學，此次課程標準的修訂在必修課程和選擇性必修課程中分別明確規定了9個學生必做實驗，共計18個學生必做實驗（見表2）。從實驗分布看，必修課程5個主題中有4個主題安排了學生必做實驗;選擇性必修課程3個模塊都安排了學生必做實驗，突出對學生實驗探究能力的培養，進一步強化實驗在化學學習中的重要地位。

2.3? 提出“實驗及探究活動”建議

新課標在必修課程和選擇性必修課程每個主題的“學習活動建議”中提出了“實驗及探究活動建議”，各主題“實驗及探究活動”數量見表3。從實驗和探究活動總數上看，新課標必修課程為44個、選擇性必修課程為52個，總計96個。

新課標對實驗版課標“活動與探究建議”中的實驗內容進行了調整，增加部分實驗內容，僅必修課程“常見的無機物及其應用”主題，實驗及探究活動數量就由實驗版課標的4個增加到新課標的20個。在新增實驗中，有些是將現行高中化學教材中的實驗在新課標中予以明確，例如膠體的丁達爾實驗、電解質的電離、金屬鈉的性質、測定某些反應的速率等;有些是補充實驗，如自主設計制作元素周期表、設計制作簡易即熱飯盒、固體酒精的制備、實驗室模擬金屬的冶煉等。刪除了少部分難度較大或不易實施的實驗，如熔融鹽的導電性、明礬或鉻鉀礬晶體的生長條件等。

2.4? 注重現代實驗技術的應用

新課標加強現代實驗方法和實驗技術在化學中應用的介紹。在選擇性必修課程“物質結構與性質”模塊，將實驗版課標的“研究物質結構的價值”主題修訂為“研究物質結構的方法與價值”，強調把研究過程、思路與方法更加外顯出來，尤其是現代化學基于儀器、技術手段，對物質結構研究所做的重要推動[8]，加強了對物質結構的研究方法和手段的介紹，如原子光譜、分子光譜、X射線衍射等現代化的測定物質結構的基本方法和實驗手段，其中，X射線衍射是新增內容，以幫助學生了解現代化學研究的重要方式與途徑，使學生體會到物質的空間結構是可以借助實驗手段測量的，認識到技術手段的創新對化學科學的重要價值，并在該主題的實驗及探究活動中增加了“模擬利用X射線衍射研究物質微觀結構的方法”等內容。在“有機化學基礎”模塊，適當加強儀器分析方法的介紹，例如“知道紅外光譜、核磁共振等現代儀器分析方法在有機化合物分子結構測定中的應用”[9]。

2.5? 強化安全與環保意識的培養

新課標注重通過實驗和實驗教學培養學生的安全與環保意識，在課程目標中提出“具有安全意識和嚴謹求實的科學態度，認識環境保護和資源合理開發的重要性，具有‘綠色化學觀念和可持續發展意識”[10]。與課程目標相呼應，在“化學科學與實驗探究”主題下增加內容要求“樹立安全和環保意識，熟悉化學品安全使用標識，知道常見廢棄物的處理方法，知道實驗室突發事件的應對措施，形成良好的實驗工作習慣”[11]。并依此制定了相應的“學習活動建議”和“學業要求”。

在選修課程“實驗化學”的教學提示中要求教師“指導學生遵守實驗規則，如實記錄實驗現象和數據，形成良好的實驗習慣和嚴謹求實的科學態度”[12]。并將“實驗安全與環境保護意識”作為“學業要求”單獨列出。

2.6? 強化實驗探究教學的要求和條件保障

新課標“實施建議”強化對實驗探究教學的要求和實施的條件保障。

2.6.1? 強化實驗探究教學的要求

新課標“教學與評價建議”第3條明確提出“充分認識化學實驗的獨特價值，精心設計實驗探究活動”，指出“化學實驗對于全面發展學生的化學學科核心素養有著極為重要的作用，教師應認真組織學生完成本標準中要求的必做實驗”[13]。并對實驗探究教學提出了明確要求，即“實驗探究教學要講究實效，不能為了探究而探究，應避免探究活動泛化、探究過程程式化和表面化;應把握好探究的水平，避免淺嘗輒止或隨意提升知識難度的做法;應避免實驗探究過程中教師包辦代替或對學生放任自流的現象”[14]。倡導創設真實問題情境，促進學習方式轉變。

2.6.2? 加強化學實驗室和化學學科專用教室建設

化學實驗室和化學學科專用教室是師生開展實驗和科學探究活動的主要場所，能夠為開展各層次、各類型的實驗教學與科學探究活動提供基本的條件保障[15]。與實驗版課標相比，新課標增加了化學學科專用教室建設，提出“應重視化學學科專用教室建設，為學生選擇不同的化學課程，教師開展分層教學、加強化學教學的實踐性和探究性創造良好條件”[16]。并從人員、機制、硬件設施等對化學實驗室和化學學科專用教室建設提出了具體要求：“應按照相關要求配齊實驗員，注重提高實驗員素質;制定完善的實驗室工作制度和安全守則，建立科學的實驗室運行機制;配置必需的化學實驗設備、儀器、藥品和基礎設施，有條件的地方和學校應逐步引進一些現代化儀器設備”[17]。

3? 啟示

3.1? 提高實驗探究教學的實效性

3.1.1? 注重實驗探究教學的過程設計

實驗探究是科學探究的重要途徑，通過實驗探究可以使學生在發現問題、提出問題、建立假設、設計實驗方案、進行實驗、得出結論的過程中開展實驗研究，在此過程中使學生體驗科學探究、理解科學探究，在潛移默化中逐步形成科學探究能力。

實驗探究活動要注重過程，更好地體現過程性，避免“探”而不“究”。實驗探究活動應緊密結合具體的化學知識教學來進行，教師在教學中應重視創設真實且富有價值的問題情境，設計多樣化的實驗探究學習任務，結合具體的化學教學內容特點和學生實際，引導學生開展分類與概括、證據與推理、模型與解釋、符號與表征等具有學科特色的學習活動，引導學生通過小組合作、實驗探究、討論交流等多樣化方式解決問題[18]，促進學生實驗探究能力的發展。

3.1.2? 注重在實驗探究活動中培養學生的高階思維能力

科學探究的過程是思維與操作的統一體，只有這樣的探究過程才是科學的、真實的科學探究過程[19]。在探究活動中不僅要體現探究操作環節上的過程，更應體現問題解決的思維過程，注重學生思維品質的培養。

高階思維是指超越簡單回憶事實性知識的過程，是發生在較高認知水平層次上的心智活動[20]。新課標要求教師在教學中改變在實驗中注重動手但缺少思考的現狀，強調高階思維過程，建立解決某類化學實驗問題的特定思路與方法，促進學生發展動手能力和高階思維能力[21]。學生化學高階思維能力的形成與發展，離不開化學高階思維活動[22]。教師應注重高水平實驗探究活動的設計，充分利用實驗觀察和啟迪思維的教學策略，引導學生積極主動地參與實驗探究活動，并在活動中注重引導學生進行概括關聯、分析比較、解釋說明、推斷預測、設計驗證等高階思維活動，在建構知識的同時，促進學生高階思維能力和化學學科核心素養的有效發展。

3.2? 提高化學教師的實驗教學能力

在現實的高中化學教學中仍普遍存在輕視實驗的現象。不少教師以課時緊、資源缺、學生多、安全性等為理由，不做或少做學生實驗[23]，存在以講實驗代替做實驗、以教師演示實驗代替學生實驗、以視頻實驗代替真實實驗等現象，在實驗中如何有效地組織學生進行科學探究，引導學生在假設、觀察、分析和推理基礎上解決問題，仍然存在較大的改進空間[24]。新課標強化了實驗的要求，規定了學生必做實驗，實驗類型更加豐富，注重將現代實驗技術融入教學中，注重信息技術與化學實驗的深度融合，實施“教、學、評”一體化，靈活運用活動表現、紙筆測驗等多樣化的評價方式。因此，化學教師應不斷提高自身的實驗教學能力，以適應新課標對實驗及實驗教學提出的更高要求。

3.2.1? 通過學習和實踐促能力提升

教師實驗教學能力的提升，需要教師自身不斷學習與實踐。首先，應加強化學實驗教學理論的學習，平時注重多動手做實驗，增強實驗教學意識和實驗操作技能。其次，還要掌握一些現代實驗儀器的使用和實驗方法，嘗試將現代信息技術融入化學實驗教學中，如數字化實驗等，不斷挖掘貼近社會和學生生活實際的實驗素材，優化改進化學實驗，設計微型實驗、家庭小實驗和創新實踐活動等，通過學習和親身實踐使自身的實驗教學能力得到提升。

3.2.2? 通過培訓促能力提升

培訓是提升在職中學化學教師實驗教學能力的重要途徑和方法。學校、教育行政主管部門及教師培訓機構應為促進教師實驗教學實踐的深入開展創造環境、搭建平臺，增加教師化學實驗教學實踐機會，促進教師在實踐中思考提升，引進競賽機制或更新考核辦法，促進教師對實驗教學的深入思考[25]。教師培訓機構也應根據新課標對實驗的要求，結合不同階段教師特點和教師化學實驗教學能力現狀，研究開發指向“化學實驗教學能力提升”的教師培訓課程[26]和培訓模式，通過培訓組成學習共同體，建立化學實驗教學交流平臺，促進教師與教師、教師與培訓者間的交流，使教師的實驗教學能力得到有效提升。

3.3? 加強化學實驗室管理與建設

化學實驗室是師生開展實驗教學和實驗探究活動的場所，能夠為師生開展活動提供條件保障。新課標從實驗室人員、運行機制、配置等對化學實驗室建設提出了要求。

3.3.1? 加強人員保障

新課標提出“應按照相關要求配齊實驗員，注重提高實驗員素質”[27]。各學校不僅要配備專職實驗員，而且教育行政主管部門和培訓機構還應加強對他們的培訓，不斷提高他們的業務水平。合格的實驗員應具備實驗室管理、化學實驗基本操作、實驗準備、實驗創新和開放實驗室、組織開展實驗探究活動等能力，以適應新課標要求。

3.3.2? 加強機制和物質等條件保障

要制定完善的實驗室工作制度和安全守則，強調實驗室安全管理和制度管理，以此為前提實現實驗室科學運行，為開展各類實驗教學活動提供條件保障。各學校還應按照有關規定配置必需的化學實驗設備、儀器、藥品和基礎設施，有條件的地方和學校應逐步引進一些現代化儀器設備，保證所有化學實驗和實驗探究活動安全、順利進行。

高中化學新課標更加強化實驗的要求。教師要認真學習新課標，深刻領會新課標的基本理念和內容要求，不斷提升自身專業素養和實驗教學能力，充分發揮實驗在化學教學中的作用，提高化學教學質量，全面培養和發展學生的化學學科核心素養。

參考文獻：

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