核心素養視域下高中化學教師實驗素養的培養策略

楊國英 馮文俊 陳 慧 羅 芳

（1.閩江師范高等專科學校，福建 福州 350109；2.福建師范大學附屬中學，福建 福州 350007；3.福州金山中學，福建 福州 350008）

2014 年以來，教育部相繼印發了《關于深化教育改革落實立德樹人根本任務的意見》《中國學生發展核心素養》以及《普通高中化學課程標準（2017 年版2020 年修訂）》（以下簡稱課程標準），一方面明確了通過教育教學，促進學生形成適應個人終身發展和社會發展所需要的正確價值觀念、必備品格與關鍵能力；另一方面也明確了普通高中化學課程的育人功能，即通過高中化學課程的學習發展學生的化學學科核心素養，同時強調了化學實驗對于學科核心素養的形成和發展具有不可替代的功能與價值。

筆者認為，化學實驗有助于學生理解微粒間的作用，幫助學生更好地理解知識或建構概念。教師的實驗教學能力取決于教師實驗素養及教師實驗教學素養，二者一定程度上影響著化學教學質量。本文從課程標準中有關實驗的要求、教師實驗教學行為等角度進行梳理與分析，提出高中化學教師實驗素養模型及素養提升路徑。

一、化學實驗的重要意義

（一）課程標準對化學實驗教學的要求

課程標準指出，學科核心素養展現了化學課程學習對學生未來發展的重要價值。［1］化學學科核心素養包含5 個方面，可分為3 個維度，如圖1 所示。［2］第1 維度“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”是對學生學習化學的思維層面提出要求，要求學生具有化學學科的思想和方法；第2 維度“科學探究與創新意識”是對學生學習化學的實踐層面提出要求，引導學生積極探索形成化學學科實踐、勇于創新的精神；第3 維度“科學態度與社會責任”則是對學生的價值層面提出要求，引領學生學習化學的價值追求。三個維度貫穿于高中學生的化學學習過程，各有側重，相輔相成，以“科學探究與創新意識”為載體的實踐層面作為橋梁，溝通起價值層面和思維層面，組成有機的統一整體。

圖1 高中化學核心素養關系圖［2］

化學實驗是科學探究的重要途徑，加強化學實驗教學有利于“科學探究與創新意識”的培養，也有利于化學學科核心素養其他4 個方面的發展，是促進高中化學教學理念從“知識傳授”“能力培養”轉向“素養為本”的重要基礎，是促進“素養為本”真正落實于化學課堂的重要載體。因此，開展基于核心素養視域下的高中化學實驗教學研究具有重要意義。

1.課程標準對高中學生化學實驗的要求

課程標準明確了18 個學生必做實驗，分布在必修課程與選擇性必修課程（《化學反應原理》《物質結構與性質》《有機化學基礎》模塊）。這些實驗項目不僅在內容上基本覆蓋了高中化學核心知識點，而且兼顧化學實驗中基本原理、基礎操作、物質性質、物質制備及其轉化等不同類型的實驗。［3］課程標準還對學生需要達到的化學實驗水平提出了明確要求：一是能夠發現并提出具有科學價值的問題，并對實驗方案設計和優化后，完成實驗操作，觀察記錄現象，加工分析，得出結論；二是能夠與教師或者同伴交流實驗成果，并可發表意見、提出改進設想；三是不迷信書本，能夠尊重客觀事實、實事求是；四是能夠獨立思考、敢于質疑、勇于創新。

2.課程標準對高中化學教師實驗教學的要求

課程標準指出，教師應注重化學實驗的獨特價值和教學功能。在教學中教師能夠依據實驗素養發展水平和學業質量標準，根據“最近發展區”理論和學生實驗能力發展水平，精心設計適合生情的實驗探究活動，有效地組織實驗探究教學，從學生必做實驗出發，但又不拘泥于必做實驗。旨在促進學生對科學探究的理解，發展學生的科學探究能力，培養學生的科學研究精神，達到學科育人的目標。

（二）高考對高中化學實驗的教學要求

化學實驗探究是高考必考內容，包括基本操作實驗與研究型實驗，所占比重較大。表1 分別列出某地近年來高考試題中與實驗相關的題型分布、分值及得分情況。

表1 某地高考化學實驗題得分情況

高考是對學生高中階段學習成果的終結性評價，從表中數據可以看出，學生在解決實驗問題時存在著思維障礙，教師應該引導學生進行實驗探究，注重培養學生實驗思維。

二、高中化學教師實驗素養的內涵

（一）教師實驗素養的概念界定

何為教師實驗素養？陳新華認為，教師實驗素養主要包括實驗意識和實驗能力兩部分。意識方面，教師要能夠認識到實驗教學的重要作用，并能在教學實踐中主動進行實驗教學與研究；能力方面，教師要具備實驗教學能力、實驗操作能力以及實驗研究能力。［4］魏銳等人認為，化學教師實驗素養是分析和解決化學實驗問題以及完成化學實驗活動所必需的實驗能力、實驗習慣和實驗品質。［5］趙銘等人認為，教師實驗素養包括實驗心理修養、實驗行為修養、實驗操作素質以及實驗理論素質等方面。［6］

盡管不同學者對化學教師實驗素養有不同表述，但教學中通常體現在以下幾個方面：實驗教學能力，實驗教學設計能力，實驗演示操作能力，實驗課堂管理能力，實驗方案評價能力，實驗試題解答、講解、編制能力，實驗改進與創新能力，實驗教學比賽能力，實驗研究能力等。

（二）核心素養視域下高中化學教師實驗素養的具體表現

培養學生的學科核心素養，需要教師在處理教學目標和內容時，從教的視角轉變為學的視角，更多地增加教學的引導性，促成學習素養目標的達成。這對教師的實驗素養和教學素養提出更高的要求，教師不僅要能做實驗、分析實驗，還需要具備解構實驗、改進實驗的能力。由此可見，核心素養視域下的教師實驗素養與傳統觀念下的教師實驗素養存在一定的差異，核心素養視域下的教師實驗素養具體體現在：

一是以學生為中心，從學生的學去定位實驗教學的起點與重點，給予學生在自我發展過程中的修正能力，鼓勵開發以學生學習需求為導向的實驗教學課程，設計基于實驗思維體系的學生認識發展路徑，注重分析學生學習情況。

二是立足于課程標準基本要求，建立實驗體系與教學體系之間的關聯，不僅重視實驗內容在課堂教學中的定位，而且關注主題實驗對學生素養培養的層級解析，體現教師對實驗教學意圖的理解。

三是關注探究過程，出現異常情況及時分析、處理，并能依據教材中的實驗內容，融合教師自身對實驗內容的理解，進行實驗講解、實驗活動設計等有效實驗內容組織。

四是對實驗教學的評價貫穿實驗全過程，評價角度既能從紙面對實驗進行理論分析，還能從實操角度客觀評價實驗進程，能夠設計并使用合適的評價工具。

三、核心素養視域下高中化學教師實驗素養模型構建

（一）高中化學教師實驗素養模型

化學教師實驗素養直接影響學生實驗素養的形成，對化學學科的育人功能起重要作用。通過對教師教學行為表現及實踐工作認識，將化學教師的實驗素養概括為實驗內容及其教學價值理解、學生實驗素養及發展空間分析、實驗教學過程設計與實施、實驗教學評價及診斷、實驗改進與創新等五方面內容，這些內容由5 個一級指標和19 個二級指標組成，如圖2所示。［7］

圖2 高中化學教師實驗素養模型

（二）高中化學教師實驗素養指標分析

1.實驗內容及其功能價值理解

該實驗素養指標側重于探究“教什么”，包含了實驗理解、實驗教學價值認識、建構實驗體系以及教材中實驗內容的關聯度。立足于課程標準基本要求，建立實驗體系與教學體系之間的關聯，從實驗內容在課堂教學中的定位，到主題實驗對學生素養培養的層級解析，體現教師對實驗教學意圖的理解，是教師對實驗及其教學內容進行改造、創新等重構行為的理論基礎。

2.學生實驗素養及發展空間分析

該實驗素養指標側重于探究“教給誰”，包含了學生已有實驗基礎、學習障礙點、學習需求以及學習路徑。從學生的學去定位實驗教學的起點與重點，這也是日常教學難點。因為學生實驗思維和操作個體差異很大，造成實驗教學的實施進度把控不準。尋求學生的關鍵障礙點，鼓勵開發以學生學習需求為導向的實驗教學課程，將教師的經驗分析模式與數據分析模式結合，設計基于實驗思維體系的學生學習路徑。

3.實驗教學過程設計與實施

該實驗素養指標側重于探究“怎么教”，包含了實驗教學目標設計、實驗教學內容組織、實驗操作實施以及活動開展與指導。怎么教是怎么做的邏輯表現方式，要依據教材中的實驗內容，融合教師自身對實驗內容的理解，進行實驗講解、實驗活動設計等有效內容組織。學生實驗素養是通過教師的教引導學生的學達成的，教師實驗素養是通過教師的教呈現的。實驗教學較其他課堂教學最大的不同在于實踐性，學生的動手能力差異不僅在實驗教學的設計時要考慮到，在課堂進行中同樣考量教師的教學把控能力和現場組織能力。

4.實驗教學評價及診斷

該實驗素養指標側重于探究“教得怎樣”，包含了評價規劃、評價工具與內容開發、診斷解析反饋。從內容看，教師對實驗教學的評價應貫穿實驗的全過程。由于實驗具有實體操作內容，因此評價角度既能從紙面對實驗進行理論分析，還能從實操角度客觀評價實驗進程。實操評價工具的設計比書面評價要復雜，同時更能體現評價者的動態教學能力。對評價結果的反饋與進一步分析，影響著實驗素養的達成效果，能促進教師素養積累的良性循環。

5.實驗改進與創新

該實驗素養指標側重于探究“怎樣教得更好”，包括實驗原理、儀器裝置、實驗方案、實驗技術。改進與創新是對教師實驗素養的更高要求，不拘泥于固有的實驗內容，以學生素養提升為目標，改進實驗儀器、實驗方案，甚至能對實驗原理提出更進一步的修正。

四、高中化學教師實驗素養培養的主要障礙

作者對福州市176 位高中化學教師進行問卷調查，調查結果顯示：

（一）實驗教學開設不足

對教材中“觀察思考”“實驗探究”的實驗，幾乎都做的比例為14.2%，大部分做的比例為50%，做得較少的比例為35.23%。若未完成上述實驗，93.75%教師采用觀看視頻，4.55%教師采用課件展示。同樣，課程標準規定的18 個學生必做實驗完成情況也不理想，完成比較好的5 個實驗分別是“配制一定物質的量濃度的溶液”“鐵及其化合物的性質”“化學能轉化成電能”“強酸與強堿的中和滴定”“搭建球棍模型認識有機化合物分子結構的特點”，部分實驗學生完成得不夠理想，主要是通過觀看教師演示實驗。教師實驗素養與學生的學科素養一樣，需要實踐、沉淀與積累，課堂演示實驗與學生實驗的開設不足明顯制約了教師實驗素養的形成與提升。

（二）實驗教學培訓欠缺

在調查的教師中，有78.41%的教師認為應進行實驗培訓，以往實驗教學方面培訓比較少。關于需要提升的實驗能力中，主要有以下幾個方面：實驗教學設計能力（73.86%）、實驗改進與創新能力（71.59%）、實驗方案評價能力（60.23%）、實驗演示操作能力（55.68%）、新型儀器操作能力（58.52%）、異常實驗現象處理與分析能力（54.55%）、實驗復習課設計能力（48.86%）、實驗試題開發與講評能力（48.86%）、實驗教學技能參賽能力（27.84%）。

實驗教學開設不足、實驗教學培訓欠缺是高中化學教師實驗素養提升所面臨的現實困境，將對教師實驗素養模型的建構造成一定的障礙，因此在后續高中化學教師實驗素養的培養中，還需要強有力的保障和跟進措施。

五、高中化學教師實驗素養培養的路徑

（一）立足課標，明確目標

課程標準對實驗教學的功能定位、核心知識和方法策略具有重要的指引作用。教師應認真領悟課標精神，整體規劃實驗教學，制定符合不同學情的具體可行的實驗教學目標與學習目標，真正讓課標在提升實驗教學質量與培養教師實驗素養方面發揮積極引領和指導作用，體現課標的價值。

（二）加強培訓，名師引領

教師實驗素養是中學化學教師專業發展的重要指標，但教師對實驗內容及其教學價值的理解、學生實驗素養及發展空間分析、實驗教學過程設計與實施、實驗教學評價及診斷、實驗改進與創新等五個方面內容，還面臨著一些問題與困惑。今后應加強培訓，借智引力，通過名師引領，讓一線教師突破自身專業發展的障礙，促進實驗素養及實驗教學素養的發展。

（三）加大投入，補足資源

調查結果顯示，部分學校面臨著實驗條件不足，比如實驗室儀器、藥品等不齊或不能及時更新，實驗室管理人員配備不齊等問題，制約了實驗教學活動的開展，也阻礙了教師的專業發展。呼吁相關部門、學校加強實驗室建設，優化實驗條件，開齊實驗課程。以課標對實驗素養的要求為基準，建立和完善有關實驗素養及實驗教學素養的評價和考核制度，提高教師的實驗教學能力。

總之，不論是學科核心素養對化學實驗的要求，還是新高考中對化學實驗的考查，無不體現了實驗在化學教與學中的重要地位。化學教師自身的實驗素養對化學實驗教學起至關重要的作用，因此，核心素養視域下化學教師實驗素養模型的建構顯得尤為重要。高中化學教師應該認真領悟課標精神，準確定位化學實驗的教學目標，優化實驗教學內容，讓實驗真正發揮育人功能。同時呼吁相關部門加強教師的實驗素養培訓，重視實驗室的建設，構建科學的評價機制，有效促進教師實驗素養的提升。