基于高中化學(xué)核心素養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)

潘賢明

摘 要：化學(xué)，是自然科學(xué)的一科，也是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科目。化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)除了可以讓學(xué)生鞏固所學(xué)的化學(xué)知識，還可以讓學(xué)生的實(shí)踐動手能力得以提高，讓學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)的知識運(yùn)用在實(shí)踐中。教師在開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)候，要重視培養(yǎng)學(xué)生對化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生能夠主動積極地參與到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。

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

《化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中強(qiáng)調(diào)指出：“實(shí)驗(yàn)教學(xué)能幫助學(xué)生初步掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法。”化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生提高動手能力，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，還可以激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的興趣和欲望，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神和團(tuán)隊(duì)意識，實(shí)驗(yàn)探究活動充分發(fā)揮學(xué)生探究的功能。因此，化學(xué)實(shí)驗(yàn)有利于發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，更好地落實(shí)化學(xué)學(xué)科的育人價(jià)值。由于高中化學(xué)課時(shí)安排緊，教學(xué)任務(wù)重，許多教師對實(shí)驗(yàn)教學(xué)沒有足夠的重視，教學(xué)理念不能做到不斷更新，不符合新課程標(biāo)準(zhǔn)的育人理念，導(dǎo)致化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量得不到提高，學(xué)生也無法主動地參與到化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。針對目前實(shí)際情況，教師應(yīng)該讓學(xué)生主動參與到實(shí)驗(yàn)過程中去并改進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)手段，在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生必備的品格和關(guān)鍵的能力，發(fā)展學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)，本文對高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提幾點(diǎn)看法。

一、演示實(shí)驗(yàn)改進(jìn)為分組實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)探究的機(jī)會

以前，教材中的演示實(shí)驗(yàn)一般是老師演示給學(xué)生觀察，是學(xué)生無法自己動手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，只能通過觀察教師的實(shí)驗(yàn)過程學(xué)習(xí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)知識，降低了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率，同時(shí)，由于是觀看實(shí)驗(yàn)，教師在演示的過程中，可能會忽略一些實(shí)驗(yàn)中存在的細(xì)節(jié)，而且因?yàn)閷W(xué)生不能親自動手實(shí)驗(yàn)，缺乏對于實(shí)驗(yàn)的思考，導(dǎo)致化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量和效率得不到提高;不利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的培養(yǎng)，按照新課標(biāo)要求，學(xué)校必須開足必要的實(shí)驗(yàn)課，還要淡化學(xué)生實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)的界限，所以化學(xué)課堂教學(xué)中教師應(yīng)盡可能激發(fā)學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生真正成為課堂的主人。課堂上中教師可以將教材中部分演示實(shí)驗(yàn)改進(jìn)為學(xué)生分組探究實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生思考、動手，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。學(xué)生通過分組實(shí)驗(yàn)活動培養(yǎng)了提出問題的能力，親身體驗(yàn)科學(xué)探究過程與方法，學(xué)會從觀察的化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中理解新知識，分組實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的主要途徑。如蘇教版高一化學(xué)的演示實(shí)驗(yàn)中，銅與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的NO氣體在液面上立即被空氣中的氧氣氧化而變色，這就容易使學(xué)生誤解認(rèn)為銅與稀硝酸反應(yīng)生成氣體是NO2，同時(shí)產(chǎn)生的氣體會造成環(huán)境污染。為此我們研究并改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)，具體步驟如下：

（一）先往大針筒注射器（針頭換為細(xì)橡膠管）里加入幾小片銅，吸取約15ml稀硝酸溶液，然后針筒倒立，推動活塞，排盡裝置內(nèi)空氣，止水夾夾住橡膠管;

（二）銅片慢慢溶解，表面不斷產(chǎn)生氣泡，針筒注射器液面上有一段無色氣柱，打開橡膠管止水夾，吸入空氣，液面上方無色氣體變?yōu)榧t綜色;

（三）反應(yīng)結(jié)束后，把針筒注射器插入NaOH溶液中進(jìn)行尾氣的吸收處理。

使用針筒注射器進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)操作簡單，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，實(shí)驗(yàn)安全環(huán)保，在教學(xué)中可以讓學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。學(xué)生親手做實(shí)驗(yàn)，探究實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)方法，發(fā)展了學(xué)科核心素養(yǎng)。

二、利用數(shù)字化探究實(shí)驗(yàn)室，克服傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的不足

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，實(shí)驗(yàn)手段已經(jīng)發(fā)生了巨大變化，數(shù)字化探究實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用到中學(xué)化學(xué)課堂教學(xué)和研究性學(xué)習(xí)中，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)代手段的結(jié)合，有效促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，發(fā)展了高中學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。如教材中酸堿中和熱的測定實(shí)驗(yàn)存在一些不足之處，需要多次讀取溫度計(jì)顯示的溫度，實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長，反應(yīng)體系熱量的散失越多，上述方法測定的數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算得到的中和熱與理論數(shù)值相差較大，如何設(shè)計(jì)和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)？如果采用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)，運(yùn)用溫度傳感器測量反應(yīng)前后混合溶液溫度的改變，實(shí)驗(yàn)操作簡單，靈敏快速測量中和反應(yīng)前后的溫度，溫度讀數(shù)準(zhǔn)確方便，則能縮短很多實(shí)驗(yàn)所需的時(shí)間。通過對數(shù)據(jù)的分析處理，能較為準(zhǔn)確地得出中和熱的數(shù)值，學(xué)生就能深刻理解酸堿中和反應(yīng)是快速進(jìn)行的反應(yīng)，反應(yīng)瞬間產(chǎn)生的熱量變化。同時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生改變酸堿的濃度，改變強(qiáng)酸弱酸強(qiáng)堿弱堿反應(yīng)物，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對比分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最終得出中和熱的本質(zhì)，從而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的興趣。

又如，教師在探討酸堿性不同條件下對油脂水解的影響時(shí)，傳統(tǒng)的教學(xué)下，這個(gè)問題很難進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生更多是抽象的學(xué)習(xí)。但是若在教學(xué)中引入數(shù)字化實(shí)驗(yàn)后，教師可以運(yùn)用信息技術(shù)設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)溶液的導(dǎo)電率十分不穩(wěn)定，讀數(shù)波動很大，這時(shí)師生便共同進(jìn)行了探究，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電時(shí)讀數(shù)波動很大可能是電極接觸不到溶液，實(shí)驗(yàn)經(jīng)過改進(jìn)，然后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)溶液的導(dǎo)電率較穩(wěn)定了，在堿性條件下，油脂水解程度大，所得產(chǎn)物導(dǎo)電性強(qiáng)。所以數(shù)字化實(shí)驗(yàn)有時(shí)比傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)有較大的優(yōu)點(diǎn)。在教學(xué)過程中，教師可以讓學(xué)生同時(shí)感受兩種不同的實(shí)驗(yàn)手段對化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究的不同效果。師生共同進(jìn)行校準(zhǔn)探究，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率，學(xué)生也由被動接受變?yōu)橹鲃犹骄俊５牵瑪?shù)字化實(shí)驗(yàn)也存在的某些不足，有時(shí)不利于學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)操作，所以教師應(yīng)該加以選擇實(shí)驗(yàn)手段，以更好服務(wù)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)。

三、通過化學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，體驗(yàn)特殊實(shí)驗(yàn)的情境

化學(xué)實(shí)驗(yàn)中有一部分是不可觀察，一部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是不明顯的。虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件特色：你可以在任何地方、任何時(shí)間使用NB化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室來進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)，NB化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室覆蓋了初高中主流教材中近200個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室無法完成的有毒性、易燃易爆、輻射性、高危險(xiǎn)性實(shí)驗(yàn)，使用該軟件的實(shí)驗(yàn)具有在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)的真實(shí)感覺，能為學(xué)生自主、發(fā)現(xiàn)、探究式的學(xué)習(xí)提供有力的支持。例如高溫下氫氣還原氧化銅、高溫下一氧化碳還原氧化鐵、鉀與水的反應(yīng)中，還可以模擬高溫下不純的氫氣還原氧化銅;鈉表面的煤油沒擦干就與水反應(yīng)等。師生還可以通過虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分幾步演示、具體操作和擴(kuò)展延伸，學(xué)生可以詳細(xì)具體地觀察到所有實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果，有利于幫助學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和剖析實(shí)驗(yàn)原理，幫助自主探究學(xué)習(xí)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在某些場合下能服務(wù)化學(xué)學(xué)科的教學(xué)。它具有很好的互動性，教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用已有實(shí)驗(yàn)儀器和藥品，開展探究性實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)假設(shè)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺可幫助學(xué)生形成“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案—虛擬實(shí)驗(yàn)操作—觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象—發(fā)現(xiàn)新問題—分析歸納總結(jié)”的實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)過程，從而實(shí)現(xiàn)由被動學(xué)習(xí)向主動學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。

四、拓展延伸課堂實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生自主探究的精神

我們身邊的實(shí)際生活中蘊(yùn)含著豐富的化學(xué)資源。教師可以從身邊選擇確定研究實(shí)驗(yàn)課題，然后引導(dǎo)學(xué)生收集相關(guān)資料、鼓勵(lì)學(xué)生反復(fù)思考，探索實(shí)驗(yàn)方案，然后開展實(shí)驗(yàn)探究活動。教師還可以引導(dǎo)學(xué)生開展化學(xué)趣味實(shí)驗(yàn)、化學(xué)小魔術(shù)等，要求學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。另外，有條件的學(xué)校可以開放實(shí)驗(yàn)室給部分學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)的機(jī)會，用于拓展或進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。教師可以將有些化學(xué)實(shí)驗(yàn)與生活中常用或者是常見的事物相結(jié)合，通過生活中熟悉的事物拉近學(xué)生與化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識之間的距離，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)日常生活中所蘊(yùn)含的化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識。通過將化學(xué)知識和化學(xué)實(shí)驗(yàn)與生活中的小知識和現(xiàn)象相結(jié)合，消除化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識與學(xué)生的距離，讓學(xué)生能夠主動地進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識的學(xué)習(xí)。同時(shí)，通過與生活相結(jié)合，能夠有效地培養(yǎng)學(xué)生一個(gè)求知探索的心，讓學(xué)生有一顆善于發(fā)現(xiàn)的眼睛，有效地培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)核心素養(yǎng)。例如：肥皂，是我們生活中最常見的一種生活用品，而且肥皂的種類有許多種，如在洗衣服、洗鞋子的時(shí)候都會用到洗衣肥皂，在洗臉、洗澡的時(shí)候會用到一些精油肥皂。教師在開展《油脂、酯》這一單元的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師就可以通過生活中的肥皂引出相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在實(shí)驗(yàn)開始之前，教師可以準(zhǔn)備一些肥皂，讓學(xué)生進(jìn)行觀看，同時(shí)提出問題“想必大家在生活中都用過肥皂吧，但是你們知道肥皂是如何制成的嗎？”讓學(xué)生進(jìn)行思考，然后引出實(shí)驗(yàn)《油脂的水解及肥皂的制取》，油脂就是制造肥皂的原材料之一，油脂的主要成分是高級脂肪酸的甘油酯，油脂如果在堿性條件下，就會發(fā)生水解，然后生成肥皂的主要成分——高級脂肪酸的鈉鹽，然后為學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)的步驟，讓學(xué)生通過自己的雙手做出一塊肥皂。在實(shí)驗(yàn)的過程中，教師還可以對實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容進(jìn)行拓展和延伸，詢問學(xué)生肥皂去污的原理是什么，培養(yǎng)學(xué)生求知和探索的欲望，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程中，不局限于書本的知識和教師的講解，更多的是通過自己的觀察和自己的思考，去尋找化學(xué)實(shí)驗(yàn)背后原理，同時(shí)對化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識背后蘊(yùn)含的進(jìn)行研究。又如，2020年春新冠病毒疫情肆虐著人類。疫情期間公共場所要堅(jiān)持戴口罩，勤洗手，接觸每個(gè)客人之前都要洗手或換手套，避免相互傳染。室內(nèi)和門把手要用84消毒（含NaClO）液進(jìn)行擦拭消毒。可以創(chuàng)設(shè)84消毒液性質(zhì)的探究實(shí)驗(yàn)，提出以下幾個(gè)問題：

1.84消毒液呈黃綠色，是否因?yàn)槿芙饴葰猓绾悟?yàn)證？（取樣品，加少量CCl4，振蕩混合液，若下層CCl4無色，說明84消毒液無溶解氯氣）

2.84消毒液具有堿性，如何驗(yàn)證？（取樣品，加入酚酞試劑，溶液先變紅后褪色）

3.84消毒液具有漂白性，如何驗(yàn)證？（同上）

4.84消毒液具有強(qiáng)氧化性，如何驗(yàn)證？（淀粉-KI試紙，試紙先變藍(lán)后褪色）

5.消毒液與潔廁靈（含鹽酸）混合使用清潔效果是否更好？（取少量消毒液與潔廁靈，注意尾氣用NaOH溶液處理）

課外實(shí)驗(yàn)探究活動，是課堂實(shí)驗(yàn)的延伸，具有開放性、生成性等特點(diǎn)，學(xué)生在整個(gè)活動過程中學(xué)會了查找資料，不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，學(xué)生變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，整個(gè)探究活動過程符合學(xué)生的身心健康發(fā)展特點(diǎn)和認(rèn)知規(guī)律，尋找到了學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，學(xué)生愚學(xué)于樂。課外拓展實(shí)驗(yàn)刺激與滿足學(xué)生的認(rèn)知和非認(rèn)知發(fā)展的需求，將師生之間、學(xué)生之間的互動、協(xié)商、交流、合作、對話的教學(xué)觀落到實(shí)處。開展課外實(shí)驗(yàn)?zāi)軒椭鷮W(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。

總之，實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科的靈魂，是高中學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的最有效途徑，所以，我們在教學(xué)的過程中，必須積極創(chuàng)造條件開展學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究活動，培養(yǎng)學(xué)生探究意識和創(chuàng)新精神，發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊蒻.探究核心素養(yǎng)下的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略[J].女報(bào)：家庭素質(zhì)教育，2020：0237-0237.

[2]蘇建祥.“自能學(xué)習(xí)”助核心素養(yǎng)落地[N];中國教育報(bào);2017年