核心素養下的高中化學實驗教學創新策略

胡春艷

摘 要：高中化學實驗教學一直被視為培養學生綜合素養的關鍵環節。隨著教育理念的不斷發展，核心素養已成為教育的重要目標之一。核心素養要求學生具備跨學科的能力和綜合素養。因此，高中化學實驗教學需要創新，以適應核心素養的要求。本文將探討在核心素養框架下的高中化學實驗教學創新策略，旨在為教育者提供新的思路和方法，以更好地培養學生的核心素養。

關鍵詞：核心素養；高中；化學；實驗教學

高中化學實驗教學是培養學生核心素養的重要途徑之一。本文探討了在核心素養框架下的高中化學實驗教學創新策略。教師通過引入現代技術和實驗設計，提高實驗的探究性和實踐性，培養學生科學探究的能力；注重實驗數據的分析和科學溝通，培養學生的學科素養；結合跨學科教學，促進化學知識與生產生活的聯系，有助于學生全面發展。

一、高中化學實驗教學涉及的核心素養內容

高中化學實驗教學在培養學生核心素養方面具有重要作用。首先，高中化學實驗教學著力培養學生的科學探究素養。科學探究不僅包括問題提出和實驗設計，還要求學生在實驗過程中發現問題、進行假設，并通過實驗來驗證或推翻這些假設。通過積極參與實驗，學生將逐漸養成主動思考和解決問題的習慣，培養獨立思考和實驗探究的能力。其次，實驗教學有助于學生發展實驗設計和批判性思維的能力。學生應當學會合理地安排實驗步驟，選擇適當的儀器和試劑，以及控制變量。同時，學生需要在實驗后分析和解釋實驗現象，得出結論，并對實驗的可靠性和局限性進行評估，培養學生的批判性思維，使他們能夠審慎評估信息和數據，不輕信結論，有能力進行科學討論和辯論。再次，高中化學實驗教學有助于提高學生的數據分析和數理化能力[1]。學生需要收集、整理和分析實驗數據，掌握統計方法，以及理解化學背后的數學原理，這有助于他們更好地理解和應用數學和化學概念，培養數理化素養。此外，實驗教學也涉及實驗安全和道德素養的培養。學生應當學會正確、安全地使用實驗器材，遵守實驗室規則，預防事故的發生。同時，實驗中的數據和報告真實性也是道德素養的一部分，學生需要明白科學研究的道德原則。另外，團隊合作和溝通技能也是實驗教學的一大收獲。在實驗中，學生通常需要與同學共同合作，分享實驗設想、分工合作、交流實驗結果，并共同解決實驗中出現的問題。這有助于培養團隊合作和有效溝通的能力，提高學生在協作環境中的綜合素養。批判性信息素養也是高中化學實驗教學的關鍵素養之一。學生需要查閱文獻、閱讀實驗手冊、分析實驗數據等，這些要求他們具備信息搜索和評估、文獻閱讀和引用等信息處理技能。高中化學實驗教學應促進跨學科的綜合素養發展?；瘜W實驗常常涉及其他學科領域，如物理學、生物學等，因此學生需要將不同學科的知識相互關聯，形成更全面的綜合素養。最后，實驗教學有助于培養學生的創新和問題解決能力。學生通過設計實驗、分析數據、解釋結果，培養了創新思維和解決實際問題的能力。這不僅對于化學領域有益，也為學生今后的職業生涯提供了重要的素養基礎。

二、高中化學實驗教學創新面臨的挑戰

高中化學實驗教學在追求創新的過程中面臨著多種挑戰，這些挑戰不僅影響著學生的學習體驗和教學質量，還對教學者的教學方法和資源投入提出了要求。以下是高中化學實驗教學創新面臨的主要挑戰：

（一）實驗設備和資源不足

實驗室設備和化學試劑的供應、維護和更新需要大量資金和資源。然而，許多學校面臨實驗室設備老化、資源匱乏的問題，這限制了實驗教學的發展和創新。缺乏必要的實驗設備和資源可能導致學生無法親身體驗化學實驗，影響他們的實驗素養培養。

（二）安全問題和規章制度

化學實驗教學涉及化學試劑的使用，其中一些可能對學生的安全構成威脅。因此，實驗室安全和規章制度非常重要。然而，管理實驗室安全需要耗費精力和時間，不遵守規定可能導致事故發生。這就要求學校建立嚴格的安全制度，培訓教師和學生遵守安全規定，以確保實驗教學的安全性。

（三）時間和課程壓力

高中課程通常非常緊張，學生需要學習多門學科。這導致了時間有限，教師和學生可能感到在有限的時間內完成化學實驗教學任務非常困難。實驗所需的時間可能會與其他課程的教學計劃沖突，從而限制了實驗教學的深度和廣度。

（四）實驗教學人員的素質不一

有效的化學實驗教學需要教師具備豐富的化學知識、實驗技能和教學經驗。然而，并非所有教師都具備這些素質，尤其是對于一些新教師或在資源匱乏的學校工作的教師來說，這可能導致實驗教學質量的不均，學生的實驗體驗受到影響。

（五）教學方法的創新壓力

隨著教育理念的不斷發展，教育者常常面臨教學方法的創新壓力。傳統的實驗教學模式可能需要更新和改進，以適應現代學習理念和技術的發展。教育者需要不斷學習新的教學方法，投入時間和精力來研究和應用創新教學策略。

（六）學生興趣和動力問題

化學實驗需要學生的積極參與，然而，有些學生可能對化學實驗缺乏興趣，或者認為實驗是繁重的任務。這可能導致學生的實驗參與度不高，影響了實驗教學的效果[2]。

（七）評估和反饋機制

有效的實驗教學不僅需要設計創新的實驗，還需要建立合適的評估和反饋機制。評估學生在實驗中的表現以及他們的核心素養培養需要時間和精力，而且要求有一套科學的評估方法。同時，及時的反饋也對學生的進步至關重要，但這也需要教師投入更多的時間和資源。

總的來說，高中化學實驗教學創新面臨著實驗設備和資源不足、安全問題和規章制度、時間和課程壓力、實驗教學人員素質不一、教學方法的創新壓力、學生興趣和動力問題、評估和反饋機制等多方面的挑戰。要應對這些挑戰，需要學校、教育部門和教育者共同努力，投入更多的資源和精力來改善化學實驗教學環境，提高教學質量。

三、核心素養下的高中化學實驗教學創新策略

（一）引入現代技術和實驗設計

傳統的化學實驗教學往往依賴于基礎實驗器材，學生需要在實驗室中進行操作，進行化學反應和現象的觀察。盡管傳統實驗在教學中有著重要的地位，但現代技術如虛擬實驗室和模擬軟件提供了全新的可能性，可以豐富和改進化學實驗教學的方式。首先，引入虛擬實驗室為化學教學帶來了顯著的變革。虛擬實驗室是一種基于計算機技術的教學工具，它允許學生在計算機上進行化學實驗，模擬不同條件下的反應過程。這種教學方法有著明顯的優勢，第一是安全性。在傳統實驗中，一些化學反應可能涉及危險的物質或操作，存在潛在的風險。而虛擬實驗室則可以消除這些風險，學生可以在虛擬環境中進行實驗，不必擔心安全問題。第二，虛擬實驗室節約了實驗所需的資源。傳統實驗需要大量的實驗器材、試劑和實驗室空間，而虛擬實驗可以通過計算機軟件實現，節省了成本和資源。其次，改變化學實驗教學的方式需要注重學生的主動參與和自主學習。傳統實驗通常由教師指導，學生按照預定的實驗步驟進行操作。雖然這種方式有助于學生掌握實驗技能，但缺乏足夠的自主性和創造性。為了提高學生的學習積極性，實驗設計應當賦予學生更多自主權，鼓勵他們提出實驗問題、制訂實驗步驟和收集數據。這可以通過讓學生參與實驗設計的過程來實現。比如：在學習酸堿中和反應時，教師可以讓學生使用虛擬實驗軟件，模擬不同濃度的酸和堿的中和反應，觀察反應過程和結果。接著，要求學生提出一個實驗問題，如“不同濃度的酸和堿中和反應速度是否有差異？”然后，學生可以自主設計實驗方案，選擇不同濃度的酸和堿，進行實際實驗，收集數據，最后通過分析數據來回答實驗問題。這種教學方法有幾個重要的優勢。其一，它激發了學生的學習興趣，因為學生參與了實驗設計的過程，能夠提出自己感興趣的問題，并積極尋找答案[3]。其二，它培養了學生的實驗設計和數據分析能力，這些能力在科學研究和工程領域都是至關重要的。此外，它促進了學生的批判性思維和解決問題的能力的發展，因為他們需要根據數據和實驗結果來得出結論和提出建議。

（二）強化實驗數據分析和科學溝通

學生應學會如何正確處理和解釋實驗數據。這可以通過將數據分析作為實驗教學的核心要素來實現。學生還應培養科學溝通的能力，包括口頭和書面表達。這些溝通技能在設計實驗、分析結果、與同學和教師分享實驗結果時都非常重要。首先，正確處理和解釋實驗數據是化學實驗教學中的基礎。學生需要學會如何收集、整理和分析實驗數據，以便得出準確的結論。教師可以引導學生使用統計方法來處理數據，如計算平均值、標準差和誤差范圍。此外，學生還應該能夠繪制圖表、曲線和表格，以清晰地展示數據的變化趨勢和關聯關系。通過正確的數據處理，學生可以更好地理解實驗現象，并得出科學結論。其次，科學溝通是化學實驗教學中不可或缺的一環。學生不僅需要能夠正確地分析數據，還需要能夠將實驗結果和結論清晰地傳達給他人。這包括口頭和書面表達兩個方面。在實驗設計和進行過程中，學生應能夠有效與同學和教師交流，討論實驗方案、觀察到的現象和可能的問題。這有助于學生在實驗過程中更好地合作和解決問題。在實驗結束后，學生需要能夠書面表達實驗結果，編寫實驗報告。報告應包括實驗的背景、目的、方法、數據分析和結論。通過科學溝通，學生可以分享他們的實驗經驗，學習他人的觀點，并提高自己的實驗和溝通技能。舉例來說，當學生學習化學反應速率時，教師可以設計一個實驗，要求學生收集反應速率隨時間變化的數據。學生先進行實驗，記錄不同時間點的數據，例如溶液的濃度或反應物的質量。接著，學生分析數據，計算反應速率，并繪制速率與時間的圖表。這可以幫助學生理解反應速率如何隨時間變化，以及可能的反應機制。然后，教師可以要求學生以小組為單位，在課堂上陳述他們的實驗結果和結論。通過口頭表達，學生可以分享他們的實驗經驗，聽取他人的觀點，并改進實驗設計。

（三）跨學科教學的整合

學生應該認識到化學與其他學科之間緊密的聯系，這種聯系有助于拓寬他們的知識視野，從而更全面地理解化學的應用領域，如環境科學、材料科學等?；瘜W與其他學科存在密切的聯系，化學并不孤立存在，它與物理學、生物學、地理學等多個學科密切相關。例如：在學習化學反應熱力學時，學生應首先了解到熱力學概念與物理學中的能量和熱力學概念有著天然的聯系。這種聯系并不僅僅停留在理論層面，還延伸到實際應用領域。因此，認識到跨學科聯系是培養學生跨學科素養的第一

步[4]。通過整合跨學科元素，可以更好地激發學生的學習興趣和提高他們的學習動力。實際上，跨學科教學可以引入不同學科的知識和技巧，豐富化學實驗的內容和方法。以熱量傳導實驗為例，可以引入物理學中的能量轉化和傳導原理，讓學生了解熱量如何在物理學中解釋，然后在化學實驗中應用這些知識。通過與物理教師合作，學生可以親身體驗跨學科合作的樂趣，不僅學到了化學實驗的內容，還拓寬了視野，領悟了跨學科知識的實際應用。這種整合不僅提高了學習的趣味性，還激發了學生深入學習的欲望?？鐚W科教學有助于將知識應用到不同學科領域。

（四）培養批判性信息素養

培養學生的批判性信息素養是提高實驗教學質量的一項重要策略，這有助于學生更好地理解科學文獻，掌握科學信息的獲取和評估技能，從而在實驗教學中取得更好的學習成果。首先，學生需要學會搜索和評估科學文獻。在信息爆炸的時代，獲取準確和可靠的科學信息變得尤為重要。教育者可以引導學生使用各種資源，包括在線數據庫和科學期刊，來搜索與化學實驗相關的文獻。學生應了解如何運用關鍵詞、篩選文獻和獲取最新的研究進展。這一過程可以幫助學生發展信息檢索的技能，使他們能夠迅速找到與實驗主題相關的文獻資料。其次，學生需要學會評估文獻的質量和可信度。這包括首先檢查文獻的來源、作者背景、實驗設計和數據分析方法等方面。學生需要學會辨別學術期刊和權威機構的文獻，以及了解如何識別潛在的偏見或研究方法上的缺陷。通過評估文獻，學生可以確定哪些信息是可靠的，哪些需要謹慎對待。這有助于他們更好地理解化學實驗的背景和重要性。教育者在這一過程中扮演著引導和輔導的角色。教育者可以首先為學生提供適當的搜索工具和數據庫的使用指導。他們可以示范如何使用關鍵詞來搜索特定領域的文獻，并分享一些有用的在線資源。此外，教育者還可以提供文獻評估的指導，讓學生了解評估文獻的關鍵因素。他們可以與學生一起分析文獻，討論其優點和缺點，并幫助學生形成批判性思維的習慣[5]。

結束語

高中化學實驗教學在培養學生核心素養方面具有巨大的潛力。教師通過引入現代技術和實驗設計，可以提高實驗的探究性和實踐性，有助于學生培養科學探究的能力。注重實驗數據的分析和科學溝通，可以培養學生的信息素養和科學交流技能，使他們成為具備綜合素養的科學家和公民。此外，結合跨學科教學，可以促進化學知識與現實生活的聯系，有助于學生更好地將所學知識應用到實際生活中。綜上所述，高中化學實驗教學創新策略在培養學生核心素養方面發揮著重要作用，為學生的全面發展提供了新的機會和挑戰。

參考文獻

[1]李新燕.學科核心素養引導下的高中化學實驗教學策略[J].教師，2023（14）：63-65.

[2]劉欣宇，莊曉娟.學科核心素養下的高中化學實驗教學策略探究：以鹵族元素性質的遞變實驗為例[J].化學教與學，2023（11）：86-91.

[3]孫衛梅.高中化學實驗教學中核心素養的培養[J].數理化學習（教研版），2023（6）：40-42.

[4]孫隆芳.在高中化學項目化實驗教學中培養核心素養[J].華夏教師，2023（14）：33-36.

[5]潘柳琳，施建成.核心素養視域下的高中化學實驗教學策略探究[J].南寧師范大學學報（自然科學版），2023，40（1）：236-240.