基于化學核心素養的實驗教學探究

林朝秀

摘 要：近年來，我國教育改革不斷深化，核心素養在教學工作中發揮著越來越重要的作用，是提高教學質量、促進學生個性全面發展的思想指南。實驗教學是化學課程不可或缺的構成板塊之一，其教學情況不僅關系著學生對化學知識的運用和理解，還影響著學生思維能力、探究能力、創新精神等多方面的發展。從化學核心素養的角度出發，對高中化學實驗教學的方式方法進行探究，以期提升實驗教學效果，促進學生化學素養的有效提升。

關鍵詞：高中化學;實驗教學;核心素養

在不同的學科當中，核心素養有著不同的具體內涵。就高中化學而言，核心素養包括“宏觀辨識與微觀探析、科學探究與創新意識、證據推理與模型認知、變化觀念與平衡思想、科學態度與社會責任”五個方面，這五種素養從高中生的學習過程與發展需求出發，形成了一個完善的核心素養體系。在“科學探究與創新意識”素養中，針對化學實驗教學提出了新的要求，化學課程中的實驗教學是科學探究的重要表現形式，教師應通過實驗教學啟迪、指導學生，使他們深入了解物質的性質、結構以及變化規律等，既要培養其觀察、操作、反思等方面的科學實驗能力，又要關注學生質疑、創新的精神。高中化學實驗教學的中心由知識變為能力，重點由教變為學，教師應貫徹落實核心素養的要求，對實驗教學進行積極的改革與優化。

一、構建學習情境，引起學生探究熱情

核心素養將學生思維主動性的激發作為化學實驗教學中的一個重要內容，要求學生積極自主地參與到實驗教學中來。然而，傳統的化學實驗教學方式對這一點不夠重視，通常將關注點放在教授過程上，對學生的學習心理狀況不夠重視。在核心素養的要求下，教師應改變以往刻板的教學方式，加強學習情境的構建，將知識放在一個真實、合理的情境中，以此來調動學生參與實驗學習的積極性，同時，深化學生對知識內涵與應用方式的理解。美國著名教育家布朗也提出了類似的理論，認為應當將學習放到一個真實的問題情境中，讓學生體會到知識的意義。由此可見，在化學實驗教學中，教師要盡量避免直接就實驗內容進行教學，而是圍繞核心知識點來構建出一個情境，帶領學生在情境當中學習、思考和操作。

例如，在教學中和滴定實驗的時候，教師可引導學生對食醋中酸的含量進行測定。在日常生活中，食醋是十分常見的調味品，那么，食醋中的含酸量是多少？通過什么方式可以對其進行測定？不同種類的食醋在含酸量上是否有差別？學生對食醋都十分熟悉，教師圍繞食醋來設計問題與實驗，能夠在一定程度上消除學生對化學知識的陌生感，引起他們進行實驗探究的好奇心。接著，教師指導學生來設計實驗的方案，并指導和幫助學生完成實驗，最后讓學生對實驗產生的數據進行分析，匯報實驗結果。通過實驗情境的構建，不僅能讓學生掌握知識，理解實驗過程，還能培養其利用化學知識來解決現實問題的能力，達到學以致用的效果。

二、創設探究機會，強化學生自主能力

在高中化學課程中，根據目標、程序的不同，可將化學實驗分為不同的種類，主要有驗證性實驗和探究性實驗。在驗證性實驗教學中，教師先引導學生學習理論知識，然后讓學生按照課本上或教師指定的方法來操作實驗，以證明知識的正確性，這種實驗的主要目的是深化學生對所學知識的理解。而探究性實驗則更加注重學生主動性的發揮，讓學生作為發現者、探索者來學習，在實驗探究中獲得新的知識，其主要教學步驟為：提出問題—設計實驗方案—操作實驗—討論交流—總結反思。相比于驗證性實驗，探究性實驗更有利于突出學生的主體作用，是一種主動性的學習方式，通過設計方案、優化方案、操作、評價等實驗過程，能夠有效地鍛煉學生的思維，有利于發展學生個體的化學素養。因此，在化學實驗教學中，教師可有意識地為學生提供一些探究的機會，強化學生對知識的理解，促進其核心素養的發展。

例如在乙酸酸性檢驗實驗中，教材上所提供的是一個驗證性的實驗，教學目標主要是讓學生通過對實驗現象的觀察來認識乙酸、碳酸和苯酚溶液酸性的強弱關系。在實際教學中，可對這一實驗進行改進，提升其探究性。如教師可提出問題：（1）怎樣判斷乙酸具有酸性？（2）如何檢測乙酸酸性的強弱程度？（3）乙酸是幾元酸？先讓學生圍繞問題進行思考，設計實驗方案，接著通過與同學、教師的交流來改進完善實驗方案。在這種教學方式下，學生自身的思維能夠得到很好的激發，從而產生許多不同的實驗方案，豐富實驗教學內容，也使學生設計實驗的能力得到提升。如某學生針對“乙酸是否具有酸性”的問題提出了下面兩種實驗方案：

方案一：在試管中放入少量乙酸溶液，然后用滴管滴入NaOH溶液，如果產生反應，就證明乙酸具有酸性;

方案二：在試管中放入少量乙酸溶液，然后用滴管滴加石蕊試劑，如果溶液變紅，證明乙酸具有酸性。

在該學生提出方案后，有學生對兩種方案進行評論，表示方案二較為簡單直觀，而方案一沒有明顯的實驗現象，難以達成實驗目標。最后，學生通過討論，對方案一進行了修改：在試管中放入少量的NaOH溶液，并添加一些酚酞，然后逐漸滴入乙酸溶液，如果紅色褪去，就說明乙酸具有酸性。通過這種探究性的實驗，能夠有效地鍛煉學生的思維能力和科學探究能力，也能夠使其對化學實驗學習產生更高的積極性。

在化學核心素養的要求下，教師應當提升實驗教學的探究性，可將驗證性實驗進行一定的修改，采用任務、問題先行的方式，把實驗放在理論知識的前面，為學生提供更多實驗探究的機會，從而使學生以主動的心理狀態參與到課堂中來，培育其實踐能力與探究精神。

三、融入思想方法，發展學生實驗能力

在化學實驗探究的過程中，科學的思想與方法是必不可少的因素，而在基于核心素養培養的化學實驗教學中，也離不開科學的思想與方法，只有掌握了正確的化學思維與實驗方法，學生在實驗學習中才能獲得成功。在實驗教學時，許多學生學習的效率不高，就是因為沒有掌握科學的思維與方法，因而在操作實驗的時候感到不知所措。科學的思想與方法既是實驗教學質量的保障，也是學生應當掌握的重要化學學科素養。因此，在實驗教學中，應當加強對學生思想與方法的掌握，以此來切實有效地提高其實驗能力。

例如，在探究問題“濃度對化學反應速率的影響”時，較為常見的授課方法是先對化學反應速率的影響因素進行綜合講解，包括溫度、濃度、催化劑等，然后再讓學生以小組的方式來進行實驗：首先，取2支試管，均加入2 mL 0.01 mol·L-1的酸性KMnO2溶液，然后再分別加入等體積的0.1 mol·L-1與0.2 mol·L-1的H2C2O4溶液，并對試管中溶液褪色的時間進行記錄，對反應的速度進行比較，進而得出結論，即：在其他條件相同的時候，反應物濃度越高，則反應速率越快。這種實驗方式較為注重結論，對實驗過程不夠重視，側重于將理論性的知識以形象化的方式表現出來，然而對其中包含的實驗思想與方法體現得不夠充分。

為了體現化學實驗中包含的科學思想與方法，教師應注重實驗深度與廣度的提升，如在上述KMnO2溶液與H2C2O4溶液的反應中，實驗設計需要考慮以下三個問題：（1）這一化學反應的速率標準是什么？（2）在對比不同因素對該化學反應速率的影響時，每次實驗應當變更幾個因素？（3）在該實驗中，酸性KMnO2溶液的濃度能否當作變量？提出問題后，先讓學生自主設計實驗方案，再討論交流，驗證其可行性與科學性，最后，教師對學生討論的結果進行評析與總結，使學生明白該實驗的反應速率標準是KMnO2溶液的顏色變化，如果改變KMnO2溶液的濃度，就會出現兩個變量，因此不能將KMnO2當作變量。通過這種由淺入深的學習與思考，讓學生深入地掌握實驗中“控制單一變量”的科學思想以及自變量、因變量的確定方法等，對學生思維品質的提升具有促進作用，也能夠在其他實驗的學習中起到有益的遷移作用。

四、組織課外實驗，培養學生創新意識

化學核心素養將創新意識作為實驗教學的一個重點。創新意識不僅是學生思維與能力提升的體現，也是他們在個性全面發展過程中不可或缺的品質之一，這就需要打破傳統教學方式在時間和空間上的局限，多組織開放性課外實驗，將實驗教學活動從課堂延伸到生活中，鼓勵學生自主進行實驗探究活動，從而引入更加豐富的實驗教學資源，使課外實驗活動成為課堂教學的補充與延伸，拓展學生的知識面，使他們的化學綜合素養獲得進一步的提升。

開放性課外實驗是指學生自主確立實驗課題，并利用課下的時間進行實驗探究。學生在學習中、生活中發現了新的問題，且該問題具有探究的價值，就可以與感興趣的同學組成實驗小組，共同設計實驗方案，申請進行實驗，通過教師審核后，可在預約時間進入實驗室，進行操作實驗。實驗結束后，還可以進行自我評價、組員互評，以深化實驗探究效果。課外實驗具有較強的開放性、自主性與創造性，學生自主提出實驗課題，能夠對課堂實驗內容形成重要的補充作用，有利于培養學生的科學創新意識，加強對化學知識的掌握，進而促進其化學素養的發展。比如在學習了關于晶體的知識后，有的學生想要對五水硫酸銅晶體結晶的最佳條件和操作方法進行探究，學生自主結成實驗小組，查閱資料，討論交流，然后制備晶種，并對晶體的多種培養方法進行比較，體現了認真、求實的科學精神，對相關知識的掌握也更加牢固，化學綜合素養得到了有效的提升。

綜上所述，核心素養對于學生的發展具有重要意義，對教育改革背景下化學實驗教學的改進與創新發揮著指導性的作用。在高中化學實驗教學中，教師應當注重核心素養的融入，對傳統的教學方法進行必要的優化與革新，體現學生在化學實驗學習過程中的主體作用，通過構建真實化的問題情境、創設實驗探究的機會、融入科學的思想與方法、積極組織開放性課外實驗等措施，提升化學實驗教學的效果，落實以素養為中心的教育理念，充分發揮實驗教學的優勢，從而深化學生對化學知識的理解，發展其探究、思維、創新等多方面的能力，促進學生化學核心素養的發展。

參考文獻：

[1]林欣.核心素養理念下高中化學實驗教學的優化措施[J].高考，2020（1）：166.

[2]單小波，顏桂煬，鄭柳萍.基于化學核心素養培養的高中有機實驗教學[J].化學教育（中英文），2019，40（21）：82-85.

[3]羅淑娟，吳艷.淺談學科核心素養視角下的高中化學教學[J].學周刊，2020（2）：19.

[4]郭廓.基于核心素養下的高中化學實驗教學策略研究[J].中華少年，2019（29）：249.

編輯 趙飛飛