談基于學科核心素養的高中化學實驗教學模式的構建

郝桂林

（河北內丘中學，河北內丘 054200）

在高中化學學科素養要求下，課堂教學不再局限于知識傳遞和成績提升，而是將其細化為五個相輔相成的維度，貫串化學課堂教學的每一個環節中。鑒于化學學科的特點，實驗教學承擔著喚醒學生學習欲望、深化知識理解、培養學科素養的重任。

一、目前高中化學實驗教學現狀分析

高中化學實驗調查統計數據分析結果顯示：“低效化”已成為當前化學實驗教學的代名詞，難以滿足學科素養下的高要求。

第一，組織實驗教學時秉承的觀念異常滯后。課程標準是教師組織課堂教學的重要依據，雖然新課改已經突出了“化學核心素養”，并對其進行詳細的闡述，為教師提供了教學設計的參考標準，但是在教學實踐中，由于教學任務重及當前考試模式的制約，化學教師對其研究和解讀不夠全面、深入，無法將其轉化到教學實踐中；有的教師雖然對其有所了解，但僅限于口頭上，并未在行動上做出深刻的變革。在這種教學觀念的指導下，化學教師在開展實驗教學之前很少會思考學科素養與實驗教學的關系，也不會投入更多精力優化設計，而是以教材為藍本，嚴格按照相關的實驗步驟開展驗證性實驗。這種實驗教學模式十分低效，難以滿足學科素養下的教學要求。

第二，實驗教學側重于知識，且教學方式陳舊單一。新課程下，要求教師在開展實驗教學時將化學核心素養融入其中，使學生在實驗學習中高效達成知識、能力、思維、科學態度等多重教學目標。但在教學實踐中，常常過分夸大知識目標，而弱化其他維度的學習目標，嚴重制約了化學實驗的教學價值。另外，化學教師在開展實驗教學時選擇的手段也非常單一，基本上都是通過教師的演示對教材上的實驗進行驗證。如此，雖然可以避免學生在實驗過程中走“彎路”，但是學生在按部就班的演示中，無法實現綜合素養的發展。

第三，缺乏必要的科學教學評價模式。在實驗教學實踐中，教師在對學生實驗學習效果進行評價時，依然傾向于“筆試”的評價方式，只要學生回答正確相關實驗題目即可。在這種實驗評價模式下，學生甚至不需要操作實驗，只要按照教材上的內容死記硬背即可。同時，在當前的實驗教學評價中，教師常常忽視學生的參與，學生始終處于被動的狀態下，等待教師評價，無法在主動參與中對自己的表現形成深刻的認知［1］。

二、學科素養下高中化學實驗教學開展原則

第一，直觀性。化學實驗極具創新性、思維性，是培養學生化學核心素養的重要載體。調查數據顯示，當前學生對化學學科極具排斥性，其理由多為“學科枯燥，沒有學習興趣”。由此可見，學科有趣與否、有沒有魅力，是影響學生是否喜歡這一學科的重要因素。鑒于此，教師必須立足于學生的情感點，科學設計實驗教學方案，集中學生的注意力，幫助學生樹立良好的學習情感。

第二，過程性。新課程確定了實驗過程重于實驗結果的要求，必須要始終堅持“過程性”原則，除去危險、有毒、操作復雜的實驗，其余的均應由學生親自實踐操作。同時，為了充分發揮實驗教學的價值，還應對教材上的驗證實驗進行改編，使其成為探究性實驗，并結合具體的實驗，借助啟發性問題的引領，使學生自行選擇實驗儀器、圍繞實驗目標設計實驗方案、以知識探究者的身份參與實驗探究等，最終通過思考和分析，促進知識的遷移和應用，真正提升學生的化學綜合素養。

第三，深度性。學科素養下，化學實驗學習不再是單純的實驗驗證，而是依托實驗這一載體，促進思維的深度發展，形成一定的探究能力、科學態度等。鑒于此，在設計化學實驗時，應關注兩個維度：其一，在指導學生進行實驗學習的時候，不僅要加強實驗操作指導，還應借助問題引領和驅動，帶領學生在思考中進行思維碰撞，逐漸從低階思維轉向高階思維；其二，在指導學生開展化學實驗探究學習時，必須要兼顧能力、品格的原則，使學生在化學實驗學習中，逐漸形成適應未來發展的必備品格、能力等［2］。

三、構建實驗教學模式，促進高中化學學科素養落實

（一）重塑實驗教學觀念，設置實驗教學目標

首先，重塑實驗教學觀念。高中化學教師唯有與時俱進地更新實驗教學理念，才能更好地滿足課堂教學要求。一方面，不僅要肯定實驗教學的價值地位，還應明確化學實驗和學科素養的連接點，多維度設計實驗教學目標，優化實驗方案等；另一方面，要緊緊圍繞“生本理念”，以高中生已有的化學水平、思維發展水平作為切入點，優化實驗教學過程，旨在借助高效實驗學習達成學科素養。

其次，科學設計化學實驗教學目標。在化學實驗教學中，目標指明了實驗教學的方向，以及將要達到的目標。化學學科素養的提出，進一步拓展了實驗教學目標，不再單純地局限于知識中，而是著眼于學生個體，使學生從中獲得成長發展的品格和能力。例如，在“用化學沉淀法去除粗鹽中的雜質離子”的實驗教學中，在確定教學目標時，教師就立足于化學學科素養的五大組成部分，將其與本實驗進行深層次融合，進而將目標確定為：通過實驗學習，從宏觀上把握物質變化表征，從微觀上解釋化學沉淀的本質；對不同的檢驗試劑展開對比，正確理解離子除雜的標準，形成基本的化學觀念；結合實驗展開推理和分析，圍繞“溶液去雜”構建思維模型；經實驗方案設計、實驗操作，形成科學研究邏輯思維，體會科學探究的精神。如此一來，在富含學科素養的化學實驗目標引領下，有效轉變了“低效化”的現狀。

（二）基于實驗事實，強化化學觀念

實驗是化學的基礎，許多化學概念、化學現象，都是在科學家的反復實驗中總結出來的。可以說，沒有實驗，就沒有化學。因此，在組織實驗教學時，應立足于實驗教學的現狀，引導學生在化學實驗觀察、探究的過程中，逐漸走進化學知識的海洋中，在深刻感知中逐漸揭開化學學科的神秘面紗，從中獲得良好的學習情感。同時，學生經過實驗學習，深化了所學的知識，并形成一定的實驗探究能力，進而形成化學觀念。在高中化學中，一些重要的概念、結論等，都是經過反復實驗驗證、總結和歸納得來的。鑒于此，面對學科素養下的要求，對于教材上已經安排好的實驗，教師應盡可能地一一開展；對于教材上沒有的實驗，應結合實際情況設計實驗方案進行驗證，使學生在實驗操作和觀察中形成正確的認知。例如，在“硫的溶解性”教學中，教材上僅僅對其進行了簡單的描寫，即：硫不溶于水，微溶于酒精，易溶于二氧化硫。由于教材上的篇幅有限，并未安排相關的實驗。鑒于此，在培養學生實驗觀念時，教師就可以結合這一知識點，為學生設計三個對比實驗。如此，學生在實驗操作過程中，不僅形成了直觀的認知，理解了這一知識點，而且形成極強的化學觀念［3］。

（三）基于任務驅動，強化分析推理能力

實驗教學不僅僅是一種探究模式，也是形成科學探究素養的關鍵。在以往的化學實驗教學中，常常是在實驗開展之前，教師就已經將實驗結果告知學生，認為學生只要通過實驗達到結果即可，忽視了學生在化學實驗過程中的探究與思考。在這種實驗教學模式下，學生的思考、分析能力逐漸減弱，難以促進學科素養的落實。鑒于此，在構建契合學科素養實驗教學模式時，教師必須基于實驗教學內容科學設計實驗任務，使學生在實驗任務的驅動下，作出假設、收集資料、通過分析歸納和論證，最終獲得探究結果。例如，在“離子反應”的實驗教學中，為了發展學生的分析推理素養，教師采用了任務驅動教學模式。首先，以諸葛亮帶病南征時士兵飲用“啞水”出現腹痛、變啞的現象作為情境，引出實驗探究任務：為什么“啞水”會導致人出現腹痛、變啞、死亡等現象？“啞水”中含有大量的CuSO4，與“安樂泉”中的水混合會產生什么樣的化學反應？接著，以此實驗任務為驅動，引導學生以小組為單位，查閱相關的資料，通過實驗探究、交流等，最終結合實驗現象得出相關的結論。如此設計，有效地改變了以往直接拋出實驗結論的教學模式，引導學生在“搜集資料—作出假設—驗證探究—交流并得出結論”的過程中，實現了思維從低階到高階的發展，也形成了一定的探究能力。

（四）增加實驗開放性，發展學生的創新素養

常規的實驗教學模式難以喚醒學生的探究能力和創新意識。鑒于此，基于學科素養優化實驗方案時，教師應摒除傳統禁錮性的實驗模式，將其轉變成一個開放性的活動，給學生提供體驗科學探究的過程，引導學生自行設計實驗方案、確定實驗流程，并對其進行驗證。例如，在“氮”的教學中，為了幫助學生更好地理解“一氧化氮、二氧化氮”的相關化學反應方程式，教師給學生準備了相關的實驗材料，引導學生圍繞“銅和濃稀硝酸”實驗要求，自行設計實驗方案，選擇實驗物品。在這一過程中，一個學習小組以醫用氯化鈉注射液瓶、使用過的注射器、銅絲、水、濃硝酸作為實驗物品，按照既定的實驗方案進行驗證。另外，為了提升化學實驗探究的開放性，教師還可以實驗器材作為“著力點”，指導學生對生活中常見的廢舊品進行改造，使其成為具備價值的實驗器材。例如，在“海帶制碘”的開放性實驗中，教師引導學生展開思考，從生活中搜集相關的實驗器材。在這一過程中，有的學生對眼藥水瓶進行加工，使其成為實驗所用的膠頭滴管；對廢舊的注射器進行加工，使其成為分液漏斗；將生活中廢棄的筷子代替玻璃棒等。如此，學生在“變廢為寶”的過程中，產生濃厚的學習興趣，在不斷的學習中逐漸成長為全面發展型的綜合性人才。

（五）規范實驗意識，強化科學精神

學生在實驗中猶如科學家做實驗一般，必須要規范操作，觀察實驗現象，進行科學探究、分析等。可以說，學生在這一過程中，循序漸進地提升了自身的科學素養。鑒于此，教師應立足于具體的實驗教學內容，從實驗操作、實驗觀察、實驗探究等環節出發，引領學生在實驗探究的過程中，逐漸掌握科學的實驗操作規范，形成科學的思維方式及實事求是的科學精神等。例如，在“Fe2+的檢驗”實驗中，教師基本上都是采用驗證實驗的模式進行教學，在具體的實驗過程中，先在FeCl2的溶液試管中滴加適當的KSCN 溶液，引導學生進行觀察，此時溶液不會出現變色的現象。接著，持續在試管中滴加雙氧水，再次引導學生進行觀察，學生發現試管中的溶液逐漸變紅了。這一實驗雖然非常簡單，但在實驗中會出現不同的現象，部分學生發現即使沒有滴加雙氧水，試管中的溶液顏色也會發生改變。此時，學生就會對這一異常現象產生好奇心，并產生探究的欲望。之后，教師就可以抓住時機，帶領學生進行原因分析，經過探究得出結論：Fe2+可能出現了氧化現象，成為Fe3+。然后，圍繞這一結論進行驗證。在這一實驗過程中，學生逐漸形成嚴謹的科學態度，掌握了一定的科學探究能力。

（六）優化實驗評價，促進學生發展

在推進高中化學實驗教學改革的過程中，教師還應構建實驗教學評價模式。鑒于當前高中化學實驗教學評價的現狀，在基于學科素養構建新型實驗教學模式的過程中，教師還應關注實驗教學評價，通過學生的發展促進教學評價改革和發展。一方面，在結果評價的基礎上，增加實驗教學過程評價，將學生在實驗操作、觀察、探究和分析過程中呈現出的狀態，都融入具體的評價中。比如，學生的實驗操作是否正確、是否經過實驗操作達成了既定的要求、在實驗操作中藥品的取用和用量是否符合相關的標準、實驗結束后是否按照要求對廢液進行了正確的處理等；另一方面，為了充分發揮實驗教學評價的價值，在開展教學評價時，教師還應給學生提供一個評價參考表格，引導學生結合標準與自身學習進行對照參考，并據此進行打分、評價。如此，學生對照參考標準進行評價的過程，也是一個自我成長的過程，能夠推動其自我完善與發展［4］。

綜上所述，化學學科素養的提出，將化學實驗教學提升到一個全新的高度。鑒于此，唯有徹底推擺脫傳統實驗教學模式的束縛，在新課改教學理念的指導下，站在“促進學生發展”的視角下，科學設計出涵蓋知識、能力、思維的實驗教學目標，并借助實驗事實、任務驅動、開放性、規范實驗意識、優化評價等途徑，才能全面推進高中化學實驗教學的改革。