在高中化學實驗教學中如何培養學生的思維模式

彭智生

摘 要：實驗是高中化學教學中的重要項目，在教育改革背景下，課程標準中多次提到培養學生思維的重要性。因此，教師需要積極探索高中化學實驗優化路徑，以發展學生思維為核心目標組織相關活動，為學生提供更加廣闊的發展空間。本文運用案例分析法以及經驗總結法提出教師可以通過巧妙導入情境、緊扣核心問題、集中討論解釋、延伸拓展內容、完善評價反饋等方式對實驗教學方法進行創新設計，增強實驗教學的有效性，助力學生全面發展。

關鍵詞：高中化學實驗；思維；培養策略

《普通高中化學課程標準》（2017年版2020年修訂，以下簡稱《課標》）中多次提到“思維”，強調在高中化學中需要通過有效手段培養學生系統思維能力，這對廣大教師提出了更高要求。化學是以實驗為基礎的學科，在文件的指引下，為保障實驗教學質量，以真實操作啟發學生思維，教師需要深入分析學生的個性化差異，結合其實際訴求重構教學方法，讓學生在化學實驗中學會學習，愛上化學，為后續深度學習或從事相關工作奠定堅實基礎。

一、發展學生思維的重要性

為更好地設計實驗活動方案，筆者與其他教師進行溝通，了解當前高中化學實驗教學開展情況，并從學科特點、社會需求、教育改革需求這三個角度出發，對培育學生思維能力的重要性進行總結，具體如下：1.學科特點：實驗是化學發展的靈魂，同時也是化學教學中經常進行的一種教學活動，能充分體現化學學科的特點。關注對學生思維能力的培養，能使學生在自主操作中實驗科學探究方法，通過實驗深化對基礎概念的了解，進一步促進有意義的知識建構。與此同時，以發展學生思維為目標組織實驗教學活動，也能幫助大家在曲折的設計過程中不斷探索優化路徑，從不同角度出發解決問題，在培育學生思維的過程中伴隨著學生核心素養的發展[1]。2.社會需求：隨著經濟社會的不斷發展，我國教育方向也發生了一定的變化，由傳統以培育知識型人才轉換為培育綜合型人才，強調人才素質的均衡發展。基于新時代背景，教師通過高中化學實驗教學培養學生思維能力，可以幫助學生在良好的學習氛圍中，逐漸擺脫對教師的盲目依賴，借助教師的有效指導，通過合作學習以及自主探究的方式積累經驗。在長期實踐中，學生將會逐步掌握科學探究的基本方法，啟迪智慧，增強自身的合作能力與創新精神，這都是新時代人才必備的基本能力。3.教育改革需求：《課標》中對高中階段化學學科素養進行了深度總結，并強調學生需要通過學習建立解決復雜化學問題的思維框架、發展學生演繹推理、系統假設、辯證等思維能力。結合教育改革的相關要求，利用化學實驗落實相應目標，將重點放在發展學生思維上，可以使學生更好地實現核心素養發展，幫助學生形成未來發展需要的正確價值觀、必備品格和關鍵能力。

通過上述總結可以發現，發展學生思維能力正在成為高中化學實驗教學的主旋律以及重點培養目標。因此，教師需要及時更新自身思想理念，以促進學生思維發展為主題開展相關研究，更好地利用實驗教學培養學生思維能力，增強教學活動的有效性，為祖國輸送更多優秀的化學人才。

二、在高中化學實驗教學中如何發展學生的思維

化學實驗教學并非由教師全權負責，為達到發展學生思維的目標，教師需要充分發揮自身引導作用，誘導學生自主參與實驗，促使其根據教師提供的情境及問題做出假設，以自主實踐、團隊合作的方式積累經驗，發展自身學習能力。下文，為筆者結合多年教學經驗整理出的實踐案例，以供廣大教師參考借鑒，期望推動高中化學教育的持續發展。

（一）巧妙導入情境，引發學生深度思考

現階段部分學生在參與高中化學實驗學習中常存在內驅力不足、缺乏自主思考意識等問題，嚴重限制學生思維發展。為突破困境，教師需要以激發學生學習興趣為主，結合實驗主題，采取情境創設的方式，鼓勵學生在真實情境中尋找與化學相關的線索，并就情境現象進行提問，為后續實驗活動的開展做好鋪墊[2]。這樣一來，既能激發學生學習興趣，同時也能幫助學生在挖掘線索、發現問題的過程中建立學科知識與生活的聯系，發展其思維能力。

以蘇教版高一必修第二冊《化學能與電能的轉化》一課教學為例，在本課實驗活動開始前，教師首先帶領大家復習化學反應的相關知識，幫助大家進一步了解生活中的不同形式電池，初步建立化學能與電能的聯系。為幫助學生達成理解化學能轉化為電能的基本原理，教師可以首先利用多媒體技術向學生分享電腦、手機、電子手表等圖片，喚醒學生的已有生活經驗，并從這些圖片中搜集共性。根據教師的引導，大部分學生能夠正確表達以上內容都是電子產品，離不開化學電源。通過真實情境使學生了解化學能轉為電能在生產、生活中的應用。接下來，借助情境信息，教師可以提出思考問題：化學電源是如何對外提供電能的？就此引出本課實驗主題，指導學生利用稀硫酸、鋅片、銅片、導線等材料參與自主實踐，整理化學能轉化為電能的反應式，掌握原電池反應的基本原理。

設計說明：利用與學生生活息息相關的內容為情境素材，巧妙引出思考問題，可以幫助大家更好地了解化學在生活中的使用價值。值得關注的是，在應用此種方法創設情境階段，教師還需要密切結合學生認知能力與身心發展特點，盡量選擇生活中常見的內容，防止情境難度較高影響正常實驗順序。

（二）緊扣核心問題，鍛煉學生思維能力

問題是發展學生思維的重要手段，通過有效提問能幫助學生實現深度思考，基于化學原理分析實驗現象，做好化學概念與實驗之間的密切聯系，增強學生理解能力。因此，結合實驗主題，教師應設計循序漸進的思考問題，為學生指明實驗的方向以及在探究中需要達成的基本目標。通過問題驅動的方式，鍛煉學生思考問題、分析問題的能力，有效提高教學質量[3]。

以蘇教版高二選擇性必修第一冊《化學反應速率》一課教學為例，在本課教學中學生需要認知化學反應速率，并能設計簡單的實驗對化學反應速率進行測定，再分析不同條件對化學反應速率的影響。基于學生實際學習能力，在研究不同條件的影響過程中，教師可以通過問題鏈的設計驅動學生深度思考。首先，教師總結化學反應速率的表示方法，然后再借助控制溫度提高發酵效率、利用冰箱保鮮食物等現象提出核心問題：改變反應條件能使反應速率發生什么變化？以問題為導向，指導學生分別參與濃度對反應速率的影響、壓強對反應速率的影響、溫度對反應速率的影響、催化劑對反應速率的影響等實驗，并在學生參與實驗過程中，圍繞核心問題再次提出延伸性問題。如：其他條件相同時增大反應物的濃度會發生什么變化？硫代硫酸鈉溶液會與稀硫酸發生什么反應？壓強改變對反應速率的影響是否可以被忽略？溫度的升高會導致反應物活化分子數目增多嗎？由淺入深地幫助學生在探究中解決問題，實現深度學習。

設計說明：問題驅動可以達到發展學生思維的目的，但為保障每一位學生都能順利參與到實驗當中，教師需面向不同能力學生設計不同難度層次的問題，促使每一位學生都能順利解決與自身發展區間相貼近的問題，增強學習體驗，感受化學的魅力。

（三）集中討論解釋，深化基本概念認知

化學實驗開展的目的，一方面是為發展學生動手操作能力，幫助其實現理論與實踐的統一，另一方面是為借助真實操作幫助學生加深對化學原理的認識。在實驗活動中，為保障學生思維得以長足發展，教師可以利用合作學習的方式，指導各組成員分享本組的實驗過程以及實驗心得，總結實驗活動中蘊含的化學現象，通過總結、交流的方式進一步深化基礎概念，在良好的學習氛圍下提高整體學習水平。

以蘇教版高三選擇性必修第三冊《芳香烴》一課教學為例，在講解芳香烴的來源與應用階段，教師提到芳香烴作為單體生成的高分子化合物，用于生活中常見的塑料水杯、包裝材料等生產過程中，大多是由苯乙烯為單體聚合而成的聚苯乙烯制品。為進一步幫助學生了解苯的同系物的性質，教師在班級內開展兩項實驗活動，并指導學生以小組為單位根據實驗現象總結實驗結論，在班級中進行分享。在討論過程中，各小組都能順利對在甲苯中加入酸性高錳酸鉀溶液進行振蕩的實驗進行總結，并分享實驗成果：通過本次實驗能發現試管中的高錳酸鉀溶液褪色，苯的同系物可與高錳酸鉀溶液發生反應。且如果與苯環直接相連接的碳原子上連接氫原子，該苯的同系物與苯環相連的烷基通常被氧化為羧基。同時，還有部分小組查找其他相關資料，分享本組的實驗成果，提出甲苯等物質還能夠發生鹵代、硝化等取代反應，并利用國防以及民用爆破等事件證明結論，在班級中形成良好的交互氛圍。

設計說明：以集中討論的方式能促進學生思維發展，汲取他人經驗補充并完善自我認知。在學生交流中，教師要扮演好引導角色，鼓勵他組成員勇于質疑實驗結論，并提出自己的不同意見，幫助大家在質疑、思考中實現思維的螺旋上升

發展。

（四）延伸拓展內容，培養學生運用意識

在實驗教學活動中，教師在培養學生思維能力的基礎上，還需要指導學生能夠將所學知識順利用于實際問題解決當中，通過實踐積累經驗，增強自身綜合能力[4]。考慮到教材中提供的學習內容有限，教師可以借助多媒體技術手段，結合實驗內容為學生適當補充拓展與化學知識相關的資料，促使學生通過補充學習進一步感受化學與生活的密切聯系，樹立正確的應用意識，在發展思維的同時提高核心素養。

以蘇教版高一必修第一冊《氯氣及氯的化合物》一課教學為例，在本課教學中教師運用瑞典化學家將濃鹽酸與軟錳礦混合一起加熱的歷史化學故事進行導入，向學生介紹了氯氣的發現以及實驗室制備氯氣的基本方法。為幫助大家更好地了解氯氣的性質以及應用，教師可以帶領學生利用金屬鈉作為材料，使用濾紙吸干金屬鈉表面的煤油，再將其置于石棉網上，用酒精燈加熱到熔成球狀，將盛有氯氣的集氣瓶倒扣在上方觀察實驗現象，并根據反應推測生成物，運用化學方程式進行表示，通過實驗能夠證明活潑金屬鈉與氯氣產生反應會生成氯化鈉。為進一步促進學生思維發展，教師可以借助多媒體為學生補充實驗內容，邀請大家觀察氯氣在水中的溶解實驗，通過對實驗現象的觀察幫助大家了解氯水的性質。接下來，根據實驗主題，為使學生順利實現知識運用目標，教師可以借助實驗中氯氣能溶于水的現象，指導學生從生活現象出發，分析氯氣在生產生活中的使用，并分析含氯漂白劑與潔廁劑為什么不能夠放在一起使用，由此將學生思維不斷引入深處，幫助其在問題解決中深化對實驗原理的認知。

設計說明：由實驗活動所反映的現象引出生活相關問題，可以幫助學生在深度學習中意識到化學學習的重要價值，促使大家的思維由淺層不斷向深層發展。

（五）完善評價反饋，增強實驗教學收益

評價是教學活動中的重要組成部分，在傳統實驗教學中，當學生完成實踐后，教師將大部分的時間都用于知識講解，并未關注學生在實驗中的綜合表現，導致學生的反思、辯證等思維能力無法得到有效發展。為解決這一問題，在實驗教學活動結束后，教師需要面向學生的綜合表現做出評價，邀請學生進行學后反思，在總結經驗的同時分析不足，促進學生思維的長久發展。

以蘇教版高一必修第一冊《元素周期律和元素周期表》一課教學為例，在本課學習中教師為學生設計了“鹵素性質的遞變”這一實驗項目，指導學生利用氯水、溴水等材料探究鹵素非金屬性的強弱，總結實驗現象并整理化學方程式。在基礎知識講解完畢后，大家都能順利通過實驗發現同一主族元素的原子最外層電子數與核電荷數之間的聯系。針對學生在實驗活動中的表現，教師需要及時進行整理、總結，在肯定學生積極學習行為的同時，提出部分學生在實驗中存在的操作安全問題，并指導其樹立正確的安全意識，幫助大家了解部分化學物質因存放不當可能造成的隱患。基于教師評價，學生還需要開展學后反思，分享自己在實驗中收獲的心得，形成良好的交互氛圍。最后，為使學生鞏固所學內容，教師還可以圍繞實驗設計課后練習，指導學生整理元素周期表，尋找元素金屬性以及非金屬性的遞變規律。

設計說明：有效評價能起到促進教學發展的積極作用，教師需要采用多元化的手段以發展學生思維能力為核心目標進行設計，保障大家能通過評價不斷完善自我，為后續參與深度化學探究奠定基礎。

結束語

綜上所述，在教育改革背景下，教師需要將培養學生知識技能為重點轉向培育學生思維能力，關注對學生思維的塑造，巧妙利用實驗教學，以情境創設、問題設計、合作討論、資料分享等方式營造良好的學習氛圍，幫助學生順利提高個人核心素養。相信在廣大教師的共同努力下，高中化學實驗教學質量將逐日遞增，推動學科課程改革發展，為祖國輸送更多優秀化學人才。

參考文獻

[1]朵吉華.淺析高中化學實驗教學中深度學習與高階思維的培養[J].考試周刊，2022（38）：128-132.

[2]王志梅.高中化學實驗教學中學生創新思維的培養策略[J].天津教育，2021（24）：30-31.

[3]藺杰.高中化學實驗的學生創新思維的培養策略[J].高考，2021（14）：93-94.

[4]伍霞.創造性思維培養下的高中化學實驗教學改革研究[J].高中數理化，2020（S1）：94.