在實驗教學中培養高中生化學素養的路徑探究

摘 要：化學屬于自然科學，是重要的高考科目，高考分數占比大，更是培養學生核心素養的重要課程。在2017年發布的《普通高中化學課程標準》（簡稱《標準》）中已經全面分析了化學學科素養的內涵，將其作為課程目標提出了教學改革要求[1]。在此背景下，高中化學教師必須要改革實驗教學形式，重視學生的直接操作、創新與論證行為，以開放、自主的實驗活動培養學生的核心素養。本文將具體闡述通過實驗教學培養學生化學素養的可行路徑，如創設生活情境、引導學生設計實驗方案、組織學生自主操作實驗設備等，在實驗教學中培養學生科學精神，希望能為各位教師帶來一定啟示。

關鍵詞：核心素養;高中化學;實驗教學;教學策略

實驗是化學課程的重要組成部分，也是研究并解決化學問題的一種手段，具有操作性、直觀性、創新性等特點，有利于豐富學生的直接認知，便于學生通過觀察與動手操作去理解抽象的化學結論，實現化學知識體系的自主建構。同時，在化學實驗教學中，高中生往往能以發現者、研究者的姿態去分析化學問題，感受物質變化的條件，分析物質的多樣性，并在分析論證的基礎上建立邏輯關系，樹立證據意識，形成嚴謹求實、崇尚真理的科學態度，全面培養學生的核心素養。因此，高中化學教師在實驗教學中要尊重學生的思想、情感與行動，鼓勵學生按照自身猜想去操作實驗設備。具體來說，在核心素養目標引領下，高中化學教師可通過如下幾種方式開展實驗教學活動：

一、以生活情境導入實驗活動，促使學生自主思考解題方案

化學是從分子、原子層面去分析物質結構、變化等問題的科學，是人類認識、改造世界的科學，與人們日常生活密不可分，現代人類社會的蓬勃發展離不開化學學科的飛速進步。從這一學科特性來說，高中化學教師在設計實驗教學方案時，應重視生活情境的創設與優化。一方面通過生活情境的引導，使學生形成自主分析解決實際問題的實驗操作方案;另一方面則是要組織學生了解化學對人類社會發展所做的突出貢獻，使其能端正學習態度，高度自覺地投身于化學實驗探究活動之中，由此培養學生的核心素養。具體來說，創設生活情境的策略包括：

1.在課前組織生活觀察活動，根據實驗探究主題整合生活資源，引導學生觀察生活現象，從中發現化學問題，提出實驗探究任務。

2.在課堂上通過小實驗展示生活物質，展現電教媒體等手段還原生活現象，使高中生能在實驗導入階段快速回憶起生活經歷，憑經驗思考、設計實驗探究方案。

以“反應速率與反應限度”實驗教學為例，可以準備兩支試管，分別裝有0.1mol·L-1的Na2CO3溶液、NaHCO3溶液，然后分別滴入0.1mol·L-1鹽酸，引導學生觀察兩支試管中釋放CO2氣體的速度。根據已有認知經驗，學生在看到實驗現象時能清楚地認識到化學反應有時間快慢之分，由此思考化學反應速率的實際意義。在此基礎上，學生則可自主使用密閉容器裝置相關液體，分析催化劑的作用，觀察各類液體發生化學反應的速率與限度，結合化學教材進行實驗解釋，分析物質發生化學反應的快慢，以及反應物與生成物的數量變化規律，并使用化學符號列出相應結論。

再如，在“粗鹽的提純”實驗教學中，可以提前整理關于使用鹽的相關視頻，展現人們用鹽烹飪食物的過程，吸引學生的注意力，同時提出問題：“如何提純粗鹽？”在類似問題的引領下，促進學生積極投身于實驗探究活動中，深刻感知化學學科的應用價值，明白化學與人類生活密不可分，樹立尊重科學、熱愛科學的態度，重視實驗探究活動。

二、以小組合作方式開展實驗活動，培養學生探究與證據意識

核心素養理念是從學生的綜合發展、個性成長視角提出的一個新思想，關注的是學生的終身需求，旨在讓學生成為最好的自己。從這一層面來說，高中化學教師應將實驗操作的主動權還給學生，由學生親自操作實驗設備、總結實驗現象，并從實驗現象中總結化學原理與概念，使其在實驗過程中形成良好的探究能力，樹立證據意識。在新課改背景下，自主、合作、探究模式便是基本的教學形式之一，高中化學教師也可通過這一教學模式開展實驗教學活動，不斷豐富學生的探究經驗。

首先，明確小組實驗探究任務。探究任務可對高中生產生約束、引導的功效，小組合作學習模式要求一個小組內的全體成員能緊密合作、互相幫助，通過布置合作式探究任務的方式將小組成員納入一個利益共同體內，激發出學生的團隊合作意識。

其次，支持各小組自主設計實驗方案，開展實驗活動。在此環節，教師應盡量減少教學干預，可在設計實驗方案環節幫助學生調整細節，在保證學生安全的前提下鼓勵學生按照自己的想法操作實驗，由學生進行科學解釋，在探究中學會合作，基于實驗提出假設、進行推理，找出可信證據。

以“化學能轉化為電能”一課教學為例，根據實驗教學目標，可以設計如下探究任務：

認真閱讀化學教材，分析原電池的形成條件，據此設計實驗探究方案，驗證形成原電池的相關條件;根據實驗觀察分析原電池的工作原理，總結出構成電池的基本條件。根據上述兩個實驗探究任務，設計小組合作學習環節，將本班認知能力不同的學生分到一個小組內，各小組均可獲得鋅粒、銅絲、20%鹽酸溶液、硫酸銅溶液、無水乙醇等必備的實驗物品。在實驗初期，教師與學生一同總結了生活中常用的電器，如手機、電腦、電飯煲、熱水器等，由此創設了生活情境，同時提問：電池是怎樣發明出來的？利用了什么化學反應原理？

這兩個問題可以恰到好處地激發出學生的求知欲，而接下來，教師可以在多媒體課件上展現上述兩個實驗探究任務，各小組則可自主閱讀化學教材，討論設計實驗探究方案，分析原電池的工作原理，以及形成原電池的基本條件。這樣，高中生掌握著實驗探究的主動權，他們可按照教材插圖，使用銅片、硫酸、鋅粒等，據實記錄實驗現象，分析發生化學反應的各個物質，嘗試解釋原電池的工作原理。在此過程中，教師不要干預，但是要提問。如：氫元素最初存在的形式是什么？銅片上的氣體是什么？電子是因何出現的？等。這些問題能幫助各小組深入討論原電池的工作原理與形成條件，自主遷移已有認知經驗，便于調動學生的思維能力，使其順利了解原電池的概念。

在本節課上，學生以小組為單位共同完成實驗探究任務，既能鍛煉學生的科學探究能力，也可激發學生的團隊合作意識，有利于培養學生的科學素養。

三、以“小講師”活動總結實驗過程，強化學生的模型認知

實驗教學并不只是停留在分析問題、解決問題層面，高中化學教師還應引導高中生去總結實驗探究方法，從一個實驗中總結出同類實驗的操作方式，利用化學原理解釋實際問題，動態地分析化學問題。余文森教授在探究滲透核心素養教育目標的方法與手段時提出了“讀思達”教學法，切實強調了“表達”行為的重要性，因為表達行為往往能反映出學生的思維過程、解題行為，可以具體分析高中生的思維品質與探究行為。對此，高中化學教師則可組織“小講師”活動，由學生扮演“小講師”，負責講解實驗操作過程、具體現象與實驗結論，在化學表達活動中構建化學模型，形成證據意識。

“小講師”活動具有兩種方式，一種是學生個人展開的獨立講述活動，一種是以小組為單位展開的“講師”活動。高中化學教師可根據實驗教學實際去設計“小講師”活動，鼓勵學生自主總結實驗探究過程，強化學生的模型認知意識，優化學生的思維品質。

在“化學能轉化為電能”實驗教學中，教師設計的實驗形式是學生分組實驗，所以待各小組基本完成實驗探究任務后，可以組織小組式的“小講師”活動，即各小組公平選出一名發言人，負責歸納、展現本小組的實驗操作過程和具體結論，且要結合實驗現象分析原電池的工作原理與形成條件。在這一“小講師”表達活動中，教師要認真聆聽各小組的探究結論，并匯總各小組的關鍵論點。在此過程中，學生根據電子的流動方向、電流方向書寫化學反應式，而且還能自主分析電極材料、電解反應與反應類型，最終總結出關鍵結論：原電池的工作原理是氧化還原反應。為了方便學生總結實驗結論，教師可以在黑板上畫出表格，匯總電解反應中電子的形成、電流方向等關鍵信息。根據這一表格，一些思維敏捷的學生已經能初步猜想原電池的構成，即電極、電解質溶液、導線。接下來，學生可以繼續在分組實驗中分析原電池的形成條件，進而再一次參與“小講師”活動。

這樣的一節課，學生的學習效果將是十分理想的，足以證明小組合作探究教學模式的積極作用。

四、以拓展實驗發散學生思維，激發學生創新意識

在培養高中生核心素養的教學實踐過程中，關于創新思維品質的培養一直是一個難題，因為創新意味著高中生要對原有實驗方案進行創新，尋找更適宜的實驗設備和污染較小的藥品，優化實驗步驟，突出實驗現象等，對高中生的學科知識、探究能力都提出了更高的要求。然而，培養學生的創新意識具有突出且長遠的教育價值，高中化學教師也應鼓勵學生自主創新常規實驗，支持學生進行問題假設。對此，高中化學教師則可設計拓展實驗，開放實驗室，支持學生參與實驗創新與科學創造活動，保護學生的創新欲望，優化學生的思維品質。

在設計拓展實驗時，教師可注意這樣幾個問題：第一，拓展實驗的主題盡量貼合生活實際，且要以學生的實驗探究經驗為基礎，保證拓展實驗的難度水平符合學生的“最近發展區”;第二，不必拘泥于固定教材、學校資源，教師應根據拓展實驗的具體需求引導學生去開發、應用生活素材，以便更好地培養學生的創新思維;第三，拓展實驗必須堅持以生為本的基本原則，教師不可過多干預，要支持學生以自主能動的姿態完成拓展實驗探究任務。

依然以“化學能轉化為電能”實驗教學為例，由于學生在課上通過實驗探究了解了原電池的基本構成部分、工作原理與形成條件，教師可以設計一個拓展實驗任務：任何材料都可以做原電池的電極嗎？是否必須要使用電解質溶液？這兩個問題可激發出學生的質疑意識，使學生主動在實驗中驗證各類材料的導電性，以及離開電解質溶液之后是否能形成原電池，便于培養學生的創新意識。

待設計了這一拓展實驗任務之后，各小組則可自主搜集實驗材料，驗證各類材料是否可做原電池的電極，進一步探究電解質溶液的作用，深入思考原電池的形成條件。如此，學生可以在拓展實驗中實現自主發展，這將有利于培養學生的科學素養。

五、以實時輔導突出實驗精神，培養學生的科學精神與社會責任

核心素養目標從學生實現終身發展的關鍵能力、思維品質兩方面提出教學要求，其中便強調“科學精神與社會責任”這一人文素養目標，《標準》在解讀核心素養理念時也強調了“科學精神與社會責任”這一人文精神層面的具體要求。對此，高中化學教師則應根據實驗主題滲透綠色教育、社會責任、科學精神，根據學生的實驗行為突出人文內涵，有效培養學生的科學精神，并通過化學與人類社會發展的關聯性，激發出學生的社會責任，使高中生及時樹立高尚的理想信念。

以“氯氣的性質”實驗探究教學為例，在實驗探究的準備階段，教師應強調嚴謹求實科學精神的重要性，告訴學生不管遇到什么樣的意外都要真實記錄實驗現象，如果無法驗證氯氣的性質，則要反思實驗方案是否合理、實驗操作步驟是否規范，不能為了追求好的結果而虛構實驗事實，一定要嚴謹認真、實事求是。在實驗操作過程中，學生要如實記錄實驗操作步驟，以便反思實驗操作是否規范。經過告誡與提醒，學生普遍能嚴肅對待本輪實驗任務，但是有少部分學生卻依然存在浮躁、不認真、不周密的行為特性，沒有認真記錄全部的實驗現象，導致他們在分析氯氣性質時跟不上教學進度。對此，教師要留出時間組織學生重新進行實驗操作，提醒學生一定要認真仔細。待實驗結束后，由于氯氣有一定的危害性，教師應趁機組織學生全面學習有害氣體、液體的排放與處理方式，據此滲透生態綠色環保教育。告訴學生要時刻愛護環境，不能因為個人失誤損壞生態環境的平衡，也希望每一個學生都能從小事做起，愛護自然、維持生態平衡，在生活中也要遵守低碳生活的具體要求。

結束語

總而言之，在高中化學實驗教學中培養學生的核心素養是必要的、關鍵的，教師應全面分析實驗教學的特性[2]，既要以生活情境創設良好的實驗探究氛圍，也要鼓勵學生積極參與實驗探究、實驗創造與實驗表達活動，在實驗教學中滲透科學精神、社會責任，全面優化學生的化學素養，為學生的長遠發展做好充足準備。

參考文獻

[1]陳梅虹.依托化學核心素養構建高效化學課堂[J].考試周刊，2020（77）：121-122.

[2]何逸萍.學科核心素養引導下的高中化學實驗教學[J].試題與研究，2020（22）：14.

作者簡介：李蓮靜（1973— ），女，漢族，福建永春人，福建省永春華僑中學，中學一級，本科。研究方向：高中化學教學。

本文系福建省永春縣教育科學“十四五”規劃（第一批）立項課題“新教材體系下高中化學實驗教學策略初探”（立項批準號：YJ1451-016）研究成果。