基于化學(xué)核心素養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)探究

林朝秀

摘 要：近年來，我國教育改革不斷深化，核心素養(yǎng)在教學(xué)工作中發(fā)揮著越來越重要的作用，是提高教學(xué)質(zhì)量、促進(jìn)學(xué)生個性全面發(fā)展的思想指南。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是化學(xué)課程不可或缺的構(gòu)成板塊之一，其教學(xué)情況不僅關(guān)系著學(xué)生對化學(xué)知識的運(yùn)用和理解，還影響著學(xué)生思維能力、探究能力、創(chuàng)新精神等多方面的發(fā)展。從化學(xué)核心素養(yǎng)的角度出發(fā)，對高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式方法進(jìn)行探究，以期提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)的有效提升。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué);核心素養(yǎng)

在不同的學(xué)科當(dāng)中，核心素養(yǎng)有著不同的具體內(nèi)涵。就高中化學(xué)而言，核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識與微觀探析、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、變化觀念與平衡思想、科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”五個方面，這五種素養(yǎng)從高中生的學(xué)習(xí)過程與發(fā)展需求出發(fā)，形成了一個完善的核心素養(yǎng)體系。在“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”素養(yǎng)中，針對化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了新的要求，化學(xué)課程中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是科學(xué)探究的重要表現(xiàn)形式，教師應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)啟迪、指導(dǎo)學(xué)生，使他們深入了解物質(zhì)的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)以及變化規(guī)律等，既要培養(yǎng)其觀察、操作、反思等方面的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ忠P(guān)注學(xué)生質(zhì)疑、創(chuàng)新的精神。高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的中心由知識變?yōu)槟芰Γ攸c(diǎn)由教變?yōu)閷W(xué)，教師應(yīng)貫徹落實(shí)核心素養(yǎng)的要求，對實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行積極的改革與優(yōu)化。

一、構(gòu)建學(xué)習(xí)情境，引起學(xué)生探究熱情

核心素養(yǎng)將學(xué)生思維主動性的激發(fā)作為化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一個重要內(nèi)容，要求學(xué)生積極自主地參與到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中來。然而，傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式對這一點(diǎn)不夠重視，通常將關(guān)注點(diǎn)放在教授過程上，對學(xué)生的學(xué)習(xí)心理狀況不夠重視。在核心素養(yǎng)的要求下，教師應(yīng)改變以往刻板的教學(xué)方式，加強(qiáng)學(xué)習(xí)情境的構(gòu)建，將知識放在一個真實(shí)、合理的情境中，以此來調(diào)動學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的積極性，同時(shí)，深化學(xué)生對知識內(nèi)涵與應(yīng)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(rèn)為應(yīng)當(dāng)將學(xué)習(xí)放到一個真實(shí)的問題情境中，讓學(xué)生體會到知識的意義。由此可見，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要盡量避免直接就實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)，而是圍繞核心知識點(diǎn)來構(gòu)建出一個情境，帶領(lǐng)學(xué)生在情境當(dāng)中學(xué)習(xí)、思考和操作。

例如，在教學(xué)中和滴定實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，教師可引導(dǎo)學(xué)生對食醋中酸的含量進(jìn)行測定。在日常生活中，食醋是十分常見的調(diào)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(jìn)行測定？不同種類的食醋在含酸量上是否有差別？學(xué)生對食醋都十分熟悉，教師圍繞食醋來設(shè)計(jì)問題與實(shí)驗(yàn)，能夠在一定程度上消除學(xué)生對化學(xué)知識的陌生感，引起他們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的好奇心。接著，教師指導(dǎo)學(xué)生來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方案，并指導(dǎo)和幫助學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)，最后讓學(xué)生對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過實(shí)驗(yàn)情境的構(gòu)建，不僅能讓學(xué)生掌握知識，理解實(shí)驗(yàn)過程，還能培養(yǎng)其利用化學(xué)知識來解決現(xiàn)實(shí)問題的能力，達(dá)到學(xué)以致用的效果。

二、創(chuàng)設(shè)探究機(jī)會，強(qiáng)化學(xué)生自主能力

在高中化學(xué)課程中，根據(jù)目標(biāo)、程序的不同，可將化學(xué)實(shí)驗(yàn)分為不同的種類，主要有驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和探究性實(shí)驗(yàn)。在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師先引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識，然后讓學(xué)生按照課本上或教師指定的方法來操作實(shí)驗(yàn)，以證明知識的正確性，這種實(shí)驗(yàn)的主要目的是深化學(xué)生對所學(xué)知識的理解。而探究性實(shí)驗(yàn)則更加注重學(xué)生主動性的發(fā)揮，讓學(xué)生作為發(fā)現(xiàn)者、探索者來學(xué)習(xí)，在實(shí)驗(yàn)探究中獲得新的知識，其主要教學(xué)步驟為：提出問題—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案—操作實(shí)驗(yàn)—討論交流—總結(jié)反思。相比于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，探究性實(shí)驗(yàn)更有利于突出學(xué)生的主體作用，是一種主動性的學(xué)習(xí)方式，通過設(shè)計(jì)方案、優(yōu)化方案、操作、評價(jià)等實(shí)驗(yàn)過程，能夠有效地鍛煉學(xué)生的思維，有利于發(fā)展學(xué)生個體的化學(xué)素養(yǎng)。因此，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可有意識地為學(xué)生提供一些探究的機(jī)會，強(qiáng)化學(xué)生對知識的理解，促進(jìn)其核心素養(yǎng)的發(fā)展。

例如在乙酸酸性檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中，教材上所提供的是一個驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，教學(xué)目標(biāo)主要是讓學(xué)生通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察來認(rèn)識乙酸、碳酸和苯酚溶液酸性的強(qiáng)弱關(guān)系。在實(shí)際教學(xué)中，可對這一實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，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(qiáng)弱程度？（3）乙酸是幾元酸？先讓學(xué)生圍繞問題進(jìn)行思考，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，接著通過與同學(xué)、教師的交流來改進(jìn)完善實(shí)驗(yàn)方案。在這種教學(xué)方式下，學(xué)生自身的思維能夠得到很好的激發(fā)，從而產(chǎn)生許多不同的實(shí)驗(yàn)方案，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，也使學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力得到提升。如某學(xué)生針對“乙酸是否具有酸性”的問題提出了下面兩種實(shí)驗(yàn)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(chǎn)生反應(yīng)，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(xué)生提出方案后，有學(xué)生對兩種方案進(jìn)行評論，表示方案二較為簡單直觀，而方案一沒有明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，難以達(dá)成實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。最后，學(xué)生通過討論，對方案一進(jìn)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(shí)驗(yàn)，能夠有效地鍛煉學(xué)生的思維能力和科學(xué)探究能力，也能夠使其對化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)產(chǎn)生更高的積極性。

在化學(xué)核心素養(yǎng)的要求下，教師應(yīng)當(dāng)提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探究性，可將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一定的修改，采用任務(wù)、問題先行的方式，把實(shí)驗(yàn)放在理論知識的前面，為學(xué)生提供更多實(shí)驗(yàn)探究的機(jī)會，從而使學(xué)生以主動的心理狀態(tài)參與到課堂中來，培育其實(shí)踐能力與探究精神。

三、融入思想方法，發(fā)展學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究的過程中，科學(xué)的思想與方法是必不可少的因素，而在基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，也離不開科學(xué)的思想與方法，只有掌握了正確的化學(xué)思維與實(shí)驗(yàn)方法，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中才能獲得成功。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，許多學(xué)生學(xué)習(xí)的效率不高，就是因?yàn)闆]有掌握科學(xué)的思維與方法，因而在操作實(shí)驗(yàn)的時(shí)候感到不知所措。科學(xué)的思想與方法既是實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的保障，也是學(xué)生應(yīng)當(dāng)掌握的重要化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對學(xué)生思想與方法的掌握，以此來切實(shí)有效地提高其實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

例如，在探究問題“濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響”時(shí)，較為常見的授課方法是先對化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素進(jìn)行綜合講解，包括溫度、濃度、催化劑等，然后再讓學(xué)生以小組的方式來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：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(shí)間進(jìn)行記錄，對反應(yīng)的速度進(jìn)行比較，進(jìn)而得出結(jié)論，即：在其他條件相同的時(shí)候，反應(yīng)物濃度越高，則反應(yīng)速率越快。這種實(shí)驗(yàn)方式較為注重結(jié)論，對實(shí)驗(yàn)過程不夠重視，側(cè)重于將理論性的知識以形象化的方式表現(xiàn)出來，然而對其中包含的實(shí)驗(yàn)思想與方法體現(xiàn)得不夠充分。

為了體現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中包含的科學(xué)思想與方法，教師應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)深度與廣度的提升，如在上述KMnO2溶液與H2C2O4溶液的反應(yīng)中，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需要考慮以下三個問題：（1）這一化學(xué)反應(yīng)的速率標(biāo)準(zhǔn)是什么？（2）在對比不同因素對該化學(xué)反應(yīng)速率的影響時(shí)，每次實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)變更幾個因素？（3）在該實(shí)驗(yàn)中，酸性KMnO2溶液的濃度能否當(dāng)作變量？提出問題后，先讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，再討論交流，驗(yàn)證其可行性與科學(xué)性，最后，教師對學(xué)生討論的結(jié)果進(jìn)行評析與總結(jié)，使學(xué)生明白該實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)速率標(biāo)準(zhǔn)是KMnO2溶液的顏色變化，如果改變KMnO2溶液的濃度，就會出現(xiàn)兩個變量，因此不能將KMnO2當(dāng)作變量。通過這種由淺入深的學(xué)習(xí)與思考，讓學(xué)生深入地掌握實(shí)驗(yàn)中“控制單一變量”的科學(xué)思想以及自變量、因變量的確定方法等，對學(xué)生思維品質(zhì)的提升具有促進(jìn)作用，也能夠在其他實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)中起到有益的遷移作用。

四、組織課外實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識

化學(xué)核心素養(yǎng)將創(chuàng)新意識作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個重點(diǎn)。創(chuàng)新意識不僅是學(xué)生思維與能力提升的體現(xiàn)，也是他們在個性全面發(fā)展過程中不可或缺的品質(zhì)之一，這就需要打破傳統(tǒng)教學(xué)方式在時(shí)間和空間上的局限，多組織開放性課外實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動從課堂延伸到生活中，鼓勵學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究活動，從而引入更加豐富的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，使課外實(shí)驗(yàn)活動成為課堂教學(xué)的補(bǔ)充與延伸，拓展學(xué)生的知識面，使他們的化學(xué)綜合素養(yǎng)獲得進(jìn)一步的提升。

開放性課外實(shí)驗(yàn)是指學(xué)生自主確立實(shí)驗(yàn)課題，并利用課下的時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。學(xué)生在學(xué)習(xí)中、生活中發(fā)現(xiàn)了新的問題，且該問題具有探究的價(jià)值，就可以與感興趣的同學(xué)組成實(shí)驗(yàn)小組，共同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，申請進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過教師審核后，可在預(yù)約時(shí)間進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行操作實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，還可以進(jìn)行自我評價(jià)、組員互評，以深化實(shí)驗(yàn)探究效果。課外實(shí)驗(yàn)具有較強(qiáng)的開放性、自主性與創(chuàng)造性，學(xué)生自主提出實(shí)驗(yàn)課題，能夠?qū)φn堂實(shí)驗(yàn)內(nèi)容形成重要的補(bǔ)充作用，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新意識，加強(qiáng)對化學(xué)知識的掌握，進(jìn)而促進(jìn)其化學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展。比如在學(xué)習(xí)了關(guān)于晶體的知識后，有的學(xué)生想要對五水硫酸銅晶體結(jié)晶的最佳條件和操作方法進(jìn)行探究，學(xué)生自主結(jié)成實(shí)驗(yàn)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(yǎng)方法進(jìn)行比較，體現(xiàn)了認(rèn)真、求實(shí)的科學(xué)精神，對相關(guān)知識的掌握也更加牢固，化學(xué)綜合素養(yǎng)得到了有效的提升。

綜上所述，核心素養(yǎng)對于學(xué)生的發(fā)展具有重要意義，對教育改革背景下化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)與創(chuàng)新發(fā)揮著指導(dǎo)性的作用。在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)注重核心素養(yǎng)的融入，對傳統(tǒng)的教學(xué)方法進(jìn)行必要的優(yōu)化與革新，體現(xiàn)學(xué)生在化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)過程中的主體作用，通過構(gòu)建真實(shí)化的問題情境、創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)探究的機(jī)會、融入科學(xué)的思想與方法、積極組織開放性課外實(shí)驗(yàn)等措施，提升化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，落實(shí)以素養(yǎng)為中心的教育理念，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢，從而深化學(xué)生對化學(xué)知識的理解，發(fā)展其探究、思維、創(chuàng)新等多方面的能力，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。

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編輯 趙飛飛