學科核心素養下的高中化學實驗教學策略探究

摘要：《普通高中化學課程標準（2017年版）》中提出了學生在化學學習的過程中需要形成的五個學科核心素養，強調了化學實驗在化學學科教學中的重要作用。目前，在高中化學課堂教學中，教師并沒有在構建核心素養的過程中充分利用化學實驗教學。文章在新課標指導下的化學教學改革的基礎上，將高中化學必做實驗細化為制備型、性質探究型以及化學理論型三類，并以鹵族元素性質的遞變實驗這一典型的性質探究型實驗為例，探究教師在構建學生學科核心素養的同時，如何利用實驗教學，剖析反應的原理及本質、解答學習過程中的疑難重點的高中化學實驗教學策略。

關鍵詞：高中化學；核心素養；化學實驗；實驗教學

文章編號：1008-0546（2023）11-0086-06" 中圖分類號：G632.41" 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2023.11.018

化學實驗作為高中化學不可或缺的重要內容之一，可以很大程度上提高學生對教材內容理解與掌握的程度，培養學生深入思考和探究化學問題的能力，使學生形成正確的化學思辨思維和化學價值觀。《普通高中化學課程標準（2017年版）》（以下簡稱新課標）中從不同的維度確立了“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”“科學探究與創新意識”“科學態度與社會責任”這五個化學學科的核心素養。［1］并且，新課標中指出化學學科核心素養是化學學科教育價值的集中體現；是以科學素養為目標，規范道德建設和教育的基本要求。［2］同時也是學生通過化學認知活動解析和探析化學問題，從而習得并發展的綜合素養和關鍵素養；是要求學生可以利用化學思維了解并掌握客觀事物、有效處理化學問題的基本素養。［3］

化學學科核心素養的構建過程，就是落實新型教育理念最具有意義的途徑，也是當前我國培養全面發展的人才的重要教育手段，是促進學生全面發展的最有價值的教學策略。而在構建學生化學學科核心素養的過程中充分利用化學實驗進行教學、積極開展并完善實驗教學，既可以豐富中學化學實驗教學策略，又可以使學生充分理解化學實驗及其所涉及的化學原理。學生在形成化學思維的同時，建構并發展了化學學科的知識體系，進而能夠了解并掌握客觀事物、有效處理化學問題。

教師在學生的化學學科核心素養的構建過程中怎樣進行化學實驗教學，學科核心素養對化學實驗教學有哪些指導意義，教師在化學實驗教學中實施學科核心素養的構建會有哪些優點，這些都是需要教師深入研究的問題。因此，在全學科素質教育的大環境下，探究學科核心素養下的高中化學實驗教學策略具有重要的意義。

一、高中化學實驗教學

1.高中化學實驗教學現狀

化學實驗教學是教師利用可觀察到的實驗現象揭示實驗過程中反應的概念、反應的性質以及反應的發展規律的最直接的教學手段。在高中化學的必修課程以及選擇性必修課程部分共有18個必做實驗，如配制一定物質的量濃度的溶液、簡單的電鍍實驗等。［1］按照將實驗分為制備型、性質探究型以及化學理論型實驗的分類標準，分別對必修課程以及選擇性必修課程中的必做實驗進行分類，如表1所示。這18個必做實驗基本涵蓋了高中階段化學學科的重要知識內容。

筆者在呼和浩特市某高中教育實習期間，利用課余時間，以訪談的形式與高中三個年級組共19位化學教師進行交流與探討。將該校在教學中教師對實驗的實際操作演示情況和學生進入實驗室對實驗的操作情況整理于表2。

訪談情況表明，中學教師都非常了解實驗在化學教學中的重要性。但在實際教學中，由于實驗演示時間過長、沒有化學實驗課程的課時安排；實驗用品購買渠道較少、學校經費不足等各方面條件的限制以及對學生安全的考慮，許多教師只在理論的層面對化學實驗的儀器、操作、注意事項等進行簡單的講解分析，然后播放實驗操作視頻或者動畫，在課堂教學中并不對實驗進行實際操作演示。

在教學中化學實驗的缺失導致學生不能很直觀地接觸到實驗現象，實驗教學起不到提升學生學習興趣、加深知識理解的作用，僅僅是為了實驗而實驗，失去了教學的價值。而在一些條件較好、具備化學實驗室的中學，學生進入實驗室后只是盲目地模仿教材或者根據教師的安排進行實驗操作。實驗只能用來證明教材中實驗的結果，弱化了實驗探究這一過程的意義。導致實驗教學不能起到鍛煉學生實踐動手能力、發展學生科學探究意識與創新意識的作用。

2.化學實驗的重要意義

（1）實驗在高中化學教學中的意義

興趣，作為非智力因素中的首要因素，它的產生是所有學習過程的內在動機。實驗，特別是化學實驗，首先從感官上就會給學生帶來直接的沖擊與影響。一旦學生的情緒被帶動起來，他們就習慣把相關的事情放在首位，產生對這件事的興趣和渴望。濃厚的興趣可以促使學生去廣泛地獲取知識、勇于質疑并且敢于面對困難，進而有助于提高學生的綜合素質的同時，強化實驗教學的教學效果。［9］

實驗在提升學生學習興趣的過程中，由于調動了學生的多種感官，也會使學生對實驗內容本身記憶深刻。通過教師對實驗中所承載的知識內容進行講解，會使學生將實驗與知識進行緊密聯結，提到某個實驗現象就會立即想到該實驗中涉及到的化學知識與原理，在陳述知識的過程中也可以對相關實驗的現象進行回憶與思考。真正做到學習內容上的“牽一發而動全身”，從而進一步深化對知識理解與掌握的程度，使得教師在豐富教學內容的同時，有效地強化教學的成果。

（2）實驗對化學學科發展的意義

化學實驗既可以培養學生實驗操作的基本技能，又可以使學生理解實驗設計的各個環節；不僅能夠鍛煉學生的實踐動手能力，而且能夠培養學生的化學創造能力和化學思維能力。一個國家可持續發展的靈魂就是創新，創新就是社會發展的根本動力。隨著社會教育的不斷推進，傳統教育也需要隨著時代的進步體現出新局面和新特點，這時就需要創新思維作為內在動力進行驅動，所以，培養學生創新思維的主要過程中必須有實驗。實驗操作不僅可以使學生深刻理解化學知識，而且可以使學生在思考驗證化學原理的同時對知識進行探索，以此為基礎，培養并發展良好的創新思維和科學精神。［10］

高中化學課程分為必修和選擇性必修兩個模塊，與必修課程相比，選擇性必修課程更難理解，與大學化學的關聯度也隨著學習的深入逐漸加深。因此，在教學過程中，這一部分知識的教學必須更加清晰易懂。因為化學就是一門以實驗為基礎的學科，大部分的知識點都是由科學家在實驗中得出實驗結果后分析、歸納、總結出來的。所以，教師演示實驗和讓學生自主實驗，都是為了學生可以在深化化學實驗的操作過程中，更直觀、更容易、更有效地接受和理解化學知識，提升學生對化學學科的學習興趣。因此，化學實驗對于化學學科的發展有著不可替代的作用。

3.結合學科核心素養提出實驗教學策略的意義

在實驗教學的過程中，教師由于習慣使用陳舊的教學方法，沒有實時對教學方法進行改進，導致有時不能將實驗與蘊含于實驗中的知識很好地聯結起來。因此，教師通過在構建學生化學學科核心素養的過程中利用實驗教學這一教學策略，就可以有效地呈現實驗中蘊含的化學原理，使教師在豐富教學內容的同時，補足實驗教學的短板，從而讓學生帶著興趣和對實驗的探究意識深化實驗中涉及的化學知識內容。

教師通過在構建學生化學學科核心素養的過程中充分利用實驗教學這一策略，從基本操作、基礎原理與知識內容對實驗進行探究與剖析，不僅可以在實驗教學的過程中構建學生的學科核心素養，還可以強化實驗的教學作用；既鍛煉了學生知識的遷移能力，更有助于學生提煉屬于自己的化學知識體系，從而發展學生的化學思維。此外，這個教學策略在一定程度上阻止了教師“滿堂灌”式的教學方法，使學生可以自覺主動地對實驗現象進行觀察、對實驗原理進行思考。不僅增強了學生本身在實驗教學中的參與感，而且深化了學生對實驗教學過程中所涉及到的知識內容的認識與理解的程度，極大地提升了實驗教學的教學效率。

二、學科核心素養下的高中化學實驗教學策略探究

高中化學必做實驗按實驗的類型可以劃分為制備型實驗、性質探究型實驗以及化學理論型實驗三大類。以下內容以鹵族元素性質的遞變實驗為例，探究學科核心素養下高中化學性質探究型必做實驗的教學策略。

1.性質探究型實驗簡述

性質探究型實驗是高中化學必做實驗中重要的組成部分之一。這類型的實驗不僅可以使學生掌握實驗試劑的取用、實驗用品的使用方法等基本實驗操作，還可以使學生在對實驗現象進行觀察、分析并得出結論的同時，掌握通過化學實驗研究物質性質的方法。因此，性質探究型實驗具有極其重要的教學意義。

在性質探究型實驗中，學生可以直接觀察得出物質的顏色、狀態、氣味等物質在宏觀層面的性質，進而總結得出實驗的現象。而對于實驗的本質，就需要教師引導學生深入到微觀角度去探析。在對實驗本質的探析過程中，學生可以從“化學反應的基本原理”“化學反應中能量的變化”和“化學反應的方向與化學反應的平衡”等角度對實驗的現象進行歸納整理。然后學生通過設計合理的探究過程，結合已有的知識體系，收集實驗過程中的現象以及實驗的結果作為證據，對實驗的結果進行分析判斷，總結推理，最后得出結論，理解并掌握整個實驗體系的知識內容。

而在性質探究型實驗的過程中，大多數的性質探究型實驗只需要通過簡明的實驗現象驗證或檢驗物質的性質，因此實驗試劑及用品的用量較少。此時教師則應培養學生形成“綠色化學”的社會責任觀念，并且引導學生對實驗儀器以及實驗操作進行創新改進，以此發展學生的創新觀念和化學價值觀。

2.以鹵族元素性質的遞變實驗為例的實驗教學策略探究

以同周期、同主族元素性質的遞變實驗中，鹵族元素性質的遞變實驗為例，該實驗就是高中化學必做實驗中一個極具特點的性質探究型實驗。［4］在這個實驗中，教師就可以在構建學生的核心素養的過程中，結合圖1的分析思路，對實驗過程中的疑難重點進行講解，使學生可以利用實驗的結果推知鹵族元素性質的遞變規律。

在“變化觀念與平衡思想”這一核心素養的構建過程中，可以使學生從思維層面形成對于化學知識的認知過程。學生通過觀察 NaBr 和NaI與氯水反應的現象、NaI與溴水反應的現象，體會鹵族元素單質之間的置換反應，并且利用已有的氧化還原反應知識體系，對該反應進行分析。可以有效地將實驗與化學知識進行聯結，進而得出實驗結論。［11］

在“宏觀辨識與微觀探析”這一核心素養的構建過程中，主要培養的是學生從宏觀的層面認識物質，然后深入微觀的角度理解物質，并用符號來表征物質的能力。［12］對于這個實驗，學生通過在宏觀層面對反應的觀察，可以得出鹵族元素單質氧化性的遞變規律。通過教師的引導，使學生從鹵族元素在元素周期表中的位置出發，根據已學習的元素周期表的排列原則，從微觀層面的原子結構的角度，分析鹵族元素從上至下的遞變規律。進而依次從原子半徑、對最外層電子的引力、非金屬性等角度推理出鹵族元素性質的遞變規律，并且認識到元素的非金屬性與單質的氧化性之間的關系，使學生能夠形成從微觀的角度對反應的本質進行探析的思維方式。

而在“變化觀念與平衡思想”以及“宏觀辨識與微觀探析”這兩個素養的構建過程中，學生也初步建構了對于元素周期律的認知模型，初步學會了使用“位—構—性”的分析能力。所以此時，教師需要進一步對學生的元素周期律的認知模型進行強化，使學生掌握并可以靈活使用“位—構—性”的分析能力。這也正是“證據推理與模型認知”這一素養的構建過程中所培養的能力。［13］

探究與創新意識的形成是學生能夠致力于化學相關研究的主要因素，而具有探究價值的問題的發現就是科學探究與創新意識的高度體現。［14］對于大多數的性質探究型實驗而言，通過簡明的實驗現象就可以驗證或檢驗物質的性質，因此實驗試劑及用品的用量較少。所以學生對于實驗的改進策略，就是一種培養創新意識的良好手段，這也正是學生在“科學探究與創新意識”這一素養的構建過程中培養并發展的能力。而在人民教育出版社2019年版化學必修一實驗活動3，對鹵族元素性質的遞變實驗的要求中，首次使用點滴板作為實驗的用具。［4］對比本書中實驗4-1對于鹵族元素性質的遞變實驗的設計，學生首先可以認識到多孔的點滴板比試管便于觀察對照實驗結果的同時也節省了實驗試劑，十分符合“科學態度與社會責任”中倡導的“綠色化學”觀念的要求。［15］并且，利用點滴板進行實驗作為對于該實驗的改進策略，使學生在了解并掌握新的實驗儀器的使用方法的同時，開拓對于實驗創新方法的新思路。

因此，在性質探究型實驗中，使學生在觀察到實驗現象的同時對反應原理進行認識與理解是十分重要的。教師在構建學生核心素養的過程中，利用實驗的結果，使學生分析推導實驗所蘊含的物質性質的知識，學會以實驗推知結論，深化并發展學生化學價值觀的同時使學生形成化學創新意識。

3.小結

教師通過使用學科核心素養對高中化學實驗教學進行改進的這一教學策略，使得學生對實驗的分析過程也變為他們可以掌握的知識，從而深化學生對知識的理解程度。教師通過利用化學實驗中的現象，對實驗中所涉及到的知識內容進行深化，可以使學生對實驗中的知識點有深刻理解的同時，形成分析并解決問題的思路，進而深化與發展教師實驗教學的教學成果；利用物質性質對反應的過程及結果進行判斷，既可以強化實驗教學的教學成果，又可以提升實驗教學的教學效果；利用實驗輔助化學原理與理論的驗證，既可以深化學生對化學原理與理論的理解與掌握程度，又可以發展學生對化學知識的分析能力，使學生不僅掌握知識內容，更擁有了分析問題的能力。

三、結語

對于高中化學教學而言，教師對化學實驗的實際操作演示以及學生進入實驗室自主完成化學實驗是教學中必不可少的教學環節。所以，教師在充分理解五個化學學科核心素養的基礎上，利用核心素養之間相輔相成、密不可分的特點，在構建學生化學學科核心素養的過程中，通過化學實驗對化學教學進行深化處理這個教學策略，不僅可以豐富教師的教學手段，取得更好的教學效果，而且能夠在鍛煉學生的實驗操作能力、深化實驗教學結果的同時，建構學生的化學思維、培養學生的化學價值觀。從而使得教師在重視并開展“素養為本”的教學過程中，強化實驗對學生化學學科學習的重要作用，使學生在學習化學的道路上擁有更開闊的未來。

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