基于學科核心素養培育的高中課堂實驗探究與創新研究

楊薇 馮莉 王妍

【摘 要】 實驗是科學課程的重要部分，實驗的操作性、探究性和創新性，是培養學生核心素養的重要內容。依托實驗教學，促進學生的發展;基于學生的探究學習，培養學生的創新意識、探究能力。本文立足新課改下實驗教學現狀，從實驗的視角，闡述了學生核心素養的培養策略。

【關鍵詞】 核心素養 ?實驗 ?探究

良好的科學素養，能促進有效學習，形成良好的學習習慣。通過實驗教學，可以培養學生的操作能力，能夠在實驗探究中，感受科學的魅力，理解并懂得知識的應用。應強化實驗教學課程的構建，通過實驗教學培養學生的核心素養。有助于挖掘學生的潛能，提高學習效率。核心素養的培育，應著眼于學生對科學的情感與態度，對學科有正確的認識，有探究的熱情及方法，這都是學生深入學習的重要基礎，應在課堂教學中得到充分體現。教師進行課堂實驗時要充分挖掘資源，從如下幾方面提升課堂實驗的有效性。

一、改進實驗目的，將驗證實驗改進為探究實驗

學習科學并不是為了獲取知識本身，而是獲取知識的探索過程。教師應盡可能地創設真實的探究情境，讓學生在探究中更多地獲取直接經驗，引導他們通過不同的角度和方法，去認識科學世界的真實面貌，取得最大的收獲。例如：在“探究加速度與力、質量的關系”實驗時，學生按教材中的方案操作后，發現誤差較大。其原因是實驗室所提供的小車質量沒有辦法遠大于鉤碼的質量。可以啟發學生探究設計一個不需要小車質量遠大于鉤碼的質量這個前提條件的創新實驗方案。

二、改良實驗器材，向廢物利用，微型化轉變

實驗器材的選擇，可不拘泥于課本，充分利用生活中的物品進行廢物利用，比如礦泉水瓶作為容器，學生在設計實驗中建構科學知識，從而提高了學生的思維品質，養成了樂于探究、謹慎求證的學習態度。例如，在“銅和稀硝酸反應的實驗”中，可以把試管改成注射器，吸入氧氣的同時也能觀察生成NO2的現象。將生成物用注射器推入氫氧化鈉溶液中，同時也防止NO2污染環境。還可以考慮將實驗器材微型化，比如利用眼藥水瓶作為反應容器，不僅節約了藥品，同時也保護了環境，加大了學生的參與度，體現了核心素養的訴求。

三、優化實驗原理，將單一型發散為多樣型

一題還能多解，而科學世界是豐富多彩的，實現某一目的更是有多條路徑。有時，教材上由于種種原因，缺乏多角度、多方位地呈現。這時就不能只遵循教材中提供給思路，而要探討多種的實驗原理及其分析過程，體驗實驗原理的甄別過程。這樣不但擴充了學生知識面，也避免了認知上的偏頗。例如，在“DNA的粗提取與鑒定”實驗中，先讓學生思考選擇用雞血、兔血，還是羊血，并引導學生通過分析禽類和哺乳類動物血紅細胞結構的差異性來探究該實驗的選材原理;再提出玻璃棒該如何攪拌，并引導學生根據DNA的鏈狀結構探究該實驗的操作原理。

四、優化實驗技術，提升數字化工程

傳統的實驗儀器存在著缺陷：有的功能單一，不能記錄整個實驗過程中的變化;有的實驗結果的顯示不便于觀測和記錄，特別是在儀器需要移動的實驗中;有的數據的測量和計算較麻煩，需要的時間很多，無法當堂完成。這些問題降低了實驗在科學教學中的價值。而利用多媒體技術，使用數字化實驗系統可以創設問題情景，直觀地展現科學現象，揭示科學本質。例如，“金屬銹蝕條件的探究”實驗中，可以使用手持技術。可以迅速得出實驗圖表讓學生當場分析，讓學生感知科技的進步，也為將來進行高精尖工作打下基礎。

五、打造翻轉課堂，利用微課教學，提高學生在實驗教學中的參與度

建立高中實驗教學資源庫，包含實驗微課、實驗設計、翻轉課堂等資源，實現共享資源，分享經驗和智慧。在實驗教學引入翻轉課堂，可提高學生的主體地位，形成“教師為引導者，學生為探究者，以內容為探究線索”的新型教學模式，其實施流程：課前，教師分析學習內容、制定教學任務、錄制實驗視頻、制作教學課件并準備習題;學生了解學習任務，觀看實驗視頻并學習教學課件，完成習題。課中，教師針對學生提出的問題，引導學生完善實驗方案，并總結點評。這樣大大提升實驗課效率，將一些原來一節課難以完成的實驗，通過翻轉課堂得以解決。

六、改變實驗組織形式，以合作型為主

新課改要求突出學生的學習主體地位，這也是核心素養的要求之一。高中階段的學生正值青春期，缺乏的不是刻板固守的強硬糾正，而是有力有效的方向引導。遵循學生的這一成長規律和個性特點，教師可以根據學生的學習能力，對學生進行合理分組，同齡人之間的互相幫助與促進比教師督促更加有效。無論從儀器的選擇和使用，還是數據的計算和分析，都力求讓學生以個人或小組的方式完成。

七、優化實驗現象，將實驗事實轉為實驗問題

在實驗教學中，教師要抓住學生疑惑，變實驗事實為實驗問題，設計實驗，收集證據，查找資料，解釋現象，讓學生在質疑、批判的過程中，能力得到發展和進步。教師應不拘泥于書本上的結論，而要優化實驗分析，用帶有質疑與批判的眼光來審視實驗結果，發掘探究的素材，引領學生進行實驗探究。例如，在“鹽類的水解”的教學中，探究向FeCl3溶液中滴加Na2SO3會發生什么反應？有的學生認為二者會發生雙水解反應，有的學生認為二者會發生氧化還原反應等。可讓學生根據所學的知識設計實驗，學會用創造性的思維解決實際問題。

八、加強科學史實驗的重現，強化學生的科學精神與科學態度

科學史的教育價值意義重大，充分利用科學史作為素材來可以培養學生的探究能力。重現科學家們探究過程中所做過的實驗，體會實驗的改進，科學的真實發展情景，體會科學探究的嚴謹和艱辛，可以強化學生的科學精神與科學態度。科學史既是實驗史，也是生活史，是充滿活力的，充分利用可以培養學生質疑、探索、思考、合作等多方面的素養，提升學生的學科核心素養。

九、改變實驗評價方式

核心素養下的評價的主體包含了學生、同伴和教師，要實現多元化評價。實際教學評價過程中，教師要建立對實驗結果與實驗過程的雙重評價機制，實驗的過程性評價，即包括對實驗儀器的使用、化學理論的運用和探究過程、實驗問題的分析等與實驗過程有關的內容進行評價。實驗結果評價能給學生實時反饋，是課堂即時生成的討論素材。而學生圍繞實驗結果所開展的口頭評價的過程也是學生運用所學實驗知識和技能的過程，使評價融于學習之中，從而實現以評促學的目的，讓學生在評價中“知其然又知其所以然”，可為落實核心素養服務。

總之，核心素養的培養是促進學生全面發展的內在要求。高中生處于個性發展的特殊期，核心素養著力于學生發散思維能力的培養。教師通過搭建科學探究的平臺，借助實驗教學手段，充分培養學生的問題意識，促進學生有效學習地開展;依托自主探究學習，為學生搭建發散的思維空間;緊扣教學要求，引導學生自主設計實驗，培養學生的學科素養。

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