化學實驗教學在發展學生核心素養中的作用和地位

摘 要 化學是以實驗為基礎的科學，不論是化學知識的形成、應用，還是各種猜想的驗證都需要以化學實驗數據為依據。同時，化學實驗也是一種重要的學習方法，在發展學生核心素養上有著無可替代的作用。因此，化學實驗在初中化學教學中處于核心地位。化學實驗在發展孩子核心素養中的作用，其主要體現在學會學習（樂學善學、勤于反思、信息意識）、科學精神（理性思維、批判質疑、勇于探究）、實踐創新（勞動意識、問題解決、技術應用）、社會參與（規則意識、責任擔當）等幾個方面上。

關鍵詞 核心素養 思維能力 應用意識 動手能力 創新能力

中圖分類號：G633.8文獻標識碼：A

1問題提出的背景

以核心素養為目標的新的課改漸漸拉開維幕，雖然很多教師都認為化學實驗很重要，但卻并不十分了解化學實驗與發展學生核心素養之間的具體關聯，因而不能把化學實驗教學實踐上升到理論的高度，這對充分挖掘教師潛能和發展學生核心素養都是不利的。所以，我們很有必要對此進行深入的分析和研究，以便各位老師能充分認識化學實驗在發展學生核心素養中的作用和地位，主動開發實驗教學資源，優化實驗教學設計，調整自己的教學行為，促進學生核心素養的更好生成。

2核心概念的界定

核心素養是學生應具備的適應個人終生發展和社會需要的必備品格與關鍵能力。中國學生發展核心素養以培養"全面發展的人"為核心，分為文化基礎、自主發展、社會參與3個方面，綜合表現為人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創新等六大素養，具體細化為國家認同等18個基本要點。各素養之間相互聯系、互相補充、相互促進，在不同情境中整體發揮作用。

學科核心素養是學科育人價值的集中體現，是學生通過學科學習逐步形成的正確的價值觀念、必備品格和關鍵能力。與高中化學略有不同，初中化學核心素養包括“宏觀辨識與微觀探析”、“變化觀念與守恒思想”、“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”五個方面。

這里談的化學實驗教學主要是指傳統的以實物為基礎的教師演示實驗、學生實驗和家庭實驗，還包括以實驗為基礎或背景的講解、思考、探究。不同于基于信息技術支撐下的各種實驗視頻資源、模擬實驗。雖然實驗視頻類似于教師演示實驗，模擬實驗類似學生實驗，但它們的真實性和偶然性以及供的信息量還是無法和真實的實驗相比。

3化學實驗的作用和地位

化學是以實驗為基礎的科學，不論是化學知識的形成、應用，還是各種猜想的驗證都需要以化學實驗數據為依據。同時，化學實驗也是一種重要的學習方法，在發展學生核心素養上有著無可替代的作用。因此，化學實驗在初中化學教學中處于核心地位。事實證明，理想的化學學習方式是學生的大部分課程在實驗室里完成，實驗室的藥品學生可以隨時取用，以便得到第一手實驗數據，深刻理解化學規律，形成化學觀念，具有很強的實驗操作、實驗設計、實驗創新能力。顯然，以現實的大班額和實驗裝備，也許只有極少數學校有這個條件。但這會是我們努力的方向。

化學實驗在發展孩子核心素養中的作用，其主要體現在學會學習（樂學善學、勤于反思、信息意識）、科學精神（理性思維、批判質疑、勇于探究）、實踐創新（勞動意識、問題解決、技術應用）、社會參與（規則意識、責任擔當）等幾個方面上。而這些正是我國學生需要重點發展的核心素養。同時，在發展化學核心素養：“宏觀辨識與微觀探析” 、“變化觀念與守恒思想”、“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”也有著不可替代的作用。

這里我簡要簡述一下化學實驗和發展學生核心素養的關聯。

第一，可以激發學生好奇心和求知欲，實現自我的主動發展，發展樂于探究，勇于探究的品質。所謂“樂學善學”就是對學習有興趣，樂此不疲。講的就是對學習有興趣、有熱情，認為好玩、有意思、有意義、有價值。俗話說“興趣是最好的老師”，神奇的化學實驗現象能激發學生的好奇心和求知欲，讓學生的學習變得興致盎然。例如，溶液由無色變為紅色，由紅色又突然變為無色。或由藍色溶液生成藍色沉淀，接著沉淀又變為黑色;看著鈉的銀白色小球在水中四處游動，逐漸變小，發出吱吱的聲響，最后消失得無影無綜…這些會讓好奇的孩子們著迷，引導學生走向深遠的化學世界。

第二 ，化學實驗可以讓學生獲得直接的感性認識，經歷知識的形成過程，促進對知識的認可，并加深學生對知識的理解，拓展學習的內容。課本上的許多化學知識不親身感受，即便能記住也未必從心底認可。紙上得來終覺淺，深知此事要躬行。運用知識不僅能復習和鞏固知識，讓人從心底承認知識的正確性，還能發現課本上沒有的細節和規律，甚至有意想不到的發現。在做氫氧化鈉溶液和硫酸銅溶液反應時，我們有時會發現生成的藍色氫氧化銅沉淀不久會變成黑色，那是因為氫氧化銅不穩定，受熱易分解;有時生成的沉淀并不是藍色，而是藍綠色。這是因為實驗室里的氫氧化鈉溶液常時間放置會吸收空氣中的二氧化碳生成碳酸鈉，結果生成了堿式碳酸銅的緣故。這些知識是教材中沒有的，需要學生自己查閱資料，去探索化學世界的奧秘。

第三，動手實驗不僅可以掌握常用器材的使用方法，發展實驗技能，還可以克服學生動手實驗的心理障礙，挖掘自身潛力，發展學生實踐能力。動手能力不足是我國多數學生的現實問題。在教學過程中我常會發現有的學生劃火柴怕燒著手，有的做實驗怕酸堿腐蝕，有的怕有毒……這會嚴重制約學生的發展。其實，這些過分擔心是多余的。化學實驗有危險是肯定的，但只要適當注意，出現問題及時采取對應措施是沒有多大危害的。而且我們的皮膚有很強的再生功能，及時清洗，做好防護，及時滅火，不僅能增強動手能力，還能克服心理障礙，讓我們變得膽大而心細。一次有位學生對我說：“老師，硫酸會不會讓手腐爛？滴加硫酸的實驗還是你來吧！”聽后，我真有些無語。隨后，我告訴他，“硫酸沒那么可怕，何況是稀硫酸。”并把稀硫酸滴在手掌上，過十幾秒后再用清水沖洗。還教他用手指捏滅蠟燭。按照我說的做，雖然有幾次感覺燙手，但他發現并無大的傷害。這位學生以后做實驗就沒有那么害怕，越來越勇敢。其實，無論是化學實驗，還是生活中的其它危險，對事情的恐懼比事情本身更能摧毀一個人的意志。幫助學生克服心理障礙引導他們順利發展是每個化學教師的職責。

第四，可以發展學生宏微結合的思維習慣，發展“宏觀辨識和微觀探析”、“證據推理與模型認知”等化學核心素養。組成和結構決定性質，任何化學的宏觀現象都有微觀解釋，是微觀的原子的重新組合的外在體現，而原子（原子團）的重新組合是由原子結構決定的。同時為便于研究化學變化國際上有一套專門的化學語言：元素符號、離子符號、化學式、化學方程式、離子方程式，還包括原子、分子的模型、晶體的空間模型等。宏觀現象、微觀粒子和符號語言構成化學反應的三重表征。教師在做化學實驗時通常都會讓學生觀察宏觀現象，并從微觀上分析產生這種現象的原因，最后用化學方程式表達出來。在做物質成分探究實驗時，我們也是加入試探性試劑，根據實驗現象來分析物質微觀構成，即它具有哪些離子或分子構成，進而判斷它是哪些物質組成。這種方法我們常稱為分析法，是我們進行科學研究或解決現實問題時常用的思考方法。

第五，可以培養學生解決問題的一般思維程序和方法，發展學生思維能力，拓展解決復雜問題的能力。探究實驗對學生解決問題的能力培養有很大幫助。科學探究的幾個程序：提出問題（發現問題）、做出猜想、設計實驗（可有多種）、找證據（進行實驗操作、觀察現象、記錄實驗數據、）、分析討論歸納得出結論（當猜想不成立時再進入下一輪猜想的探究）。另外，每一個方案的制定都來自于我們對相關物質組成、結構、性質及變化規律的了解。也就是說，要解決它，我們必須了解它及和它相關事物的性質和變化規律，做到“知己知彼，方能百戰不殆”。這些流程和思維方式不僅對化學探究適用，對我們解日常其它工作有十分重要的實用價值。幾十年后，也許我們的化學知識已忘得差不多了，但這套解決問題的思考方法和程序會幫助我們解決很多問題。

綜合性實驗探究在發展學生觀察能力、分析能力、想象力、綜合思維能力，解決復雜問題的能力上有重要作用。例如，在探究氫氧化鈉變質后物質成分時，首先要做出合理的猜想：氫氧化鈉變質的內因是什么？外因是什么？可能生成什么？并由此深入回顧氫氧化鈉的化學性質，所處環境中空氣的成分有哪些，哪些物質會同氫氧化鈉反應，反應生成了什么。反應要遵循質量守恒定律，即反應前后元素的種類不變。由此我們可以找出造成氫氧化鈉的元兇很可能是二氧化碳，生成物中應有碳酸鈉。然后，根據生成物碳酸鈉的化學性質，我們選擇試探性試劑（鹽酸或氯化鈣或氯化鋇）來檢驗。

第六，可以培養學生嚴謹細心、大膽質疑，樂于探究的科學精神，發展學生的實證意識。1766年，英國科學家卡文迪許首先利用硫酸和鋅反應制得“易燃空氣”，可他迷信于當時西方流行的“四元素”之說，沒有深入研究，與重大發現失之交臂。而拉瓦錫能夠擺脫傳統思想的束縛，用精細嚴密的實驗不僅證明空氣是一種混合物，還把水蒸氣通過高溫金屬管重新制得“易燃空氣”并把命名為氫氣，從根本上打破了水是一種元素之說，引起化學界新的革命，奠定了近代化學的基礎。同樣，稀有氣體的發現也是因為科學家不迷信權威，不教條，注重從實驗結果的差異，才最終有重大突破，為化學的發展起到強有力的推動作用。這些科學家的事跡是引導學生養成嚴謹、認真的習慣，學習正確的思維方式，培養科學精神的最好教材。

第七、可以培養學生學知識用知識的意識和習慣，發展學生創新能力和解決實際問題的能力。教師引導學生做學生實驗、家庭實驗或課外探究實驗對發展學生解決問題的能力是很有幫助的。我們熟知的科學家拉瓦錫、愛迪生、愛因斯坦等都是動手能力很強，善于在實驗、實踐中檢驗知識，探究學問的人。

學生的創新能力總是在做的過程中生成。蒙臺梭利有句名言：我聽到了，我忘記了;我看過，我記住了;我做過了，我理解了。布魯納也曾說：“不經歷真正獲得知識的過程而單純接受知識不能成為生動的知識。”這些名言都說明動手對學習，對透徹理解知識和靈活應用知識的重要性，對開發學生潛能，培養創新品質的重要性。美國教育家杜威大力推崇在做中學習，在生活中學習。我國著名教育家陶行知也提出“教、學、做”的統一是培養優秀人才最好的途徑。這是因為只有自己親身體驗的知識才能深信，才能透徹理解，才能靈活應用，才解決各種問題，才能具有我們所期望的創新能力。讓那些單靠背記取得高分的學生去制造、去發明、去創新，那是很艱難的，而善于實踐，善于在動手動腦中學習的孩子卻能較輕松解決生活和工作中各種復雜問題。雖然，在目前我國班級授課制下，我們不能如陶行之先生所期望的那樣讓每位學生都能完成大大小小的各種化學實驗，但我們應該向學生提供盡可能多的動手機會，積累盡可能多的感性認識，培養學生觀察能力，思維能力，創新能力。

4小結與展望

綜上所述，化學實驗教學在發展學生核心素養上的功能是全面和強大的，每位化學教師都應充分利用好化學實驗教學。但這并不意味著僅憑一次實驗或幾次實驗就能讓學生的化學核心素養有質的提高，而需要教師和學生長時間努力。

隨著信息技術的發展，各種虛擬的化學實驗和化學視頻不斷出現成為化學實驗的延伸和補充。實驗視頻和虛擬的化學實驗以其經濟、方便、安全、畫面清晰深受教師和學生喜愛，并在訓練學生實驗操作技能，了解基本現象方面起到很重要的作用，為學生的自學、自我訓練等方面提供了方便。但虛擬的實驗與真實的化學實驗畢竟有很大差別，尤其在培養學生動手能力、創新能力上，在可信度上無法與實際的化學實驗相比。所以我建議在條件允許的情況下，能自己做實驗就不要選擇看視頻或做虛擬實驗。當然，對于那些有毒、爆炸或復雜的實驗，讓孩子們看視頻是很適當的。現實生活、生產、科學研究中很多與化學有關的實驗視頻也是一種很好的教學資源，它們應成為化學學習很重要的補充。

基金項目：湖北省2017年重大招標課題《學科核心素養在課程實施中的路徑與策略研究》總課題組;襄陽教學研究室 2018年一般課題《核心素養引領下初中化學教學優化策略的實踐研究》子課題組。

作者簡介：彭德高 ，生于1970年5月，男，湖北棗陽人，于棗陽市琚灣鎮第一中學任教化學，中學一級教師。當前主要研究核心素養在初中化學教學中的實施路徑和策略。牽頭胡良君老師主導的湖北省重大課題的一個子課題。

參考文獻

[1] 中國學生核心素養總體框架[J].中國教育學刊，2016（10）.

[2] 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程程標準（2017年版）[M].人民教育出版社，2018.