核心素養背景下高中化學實驗教學策略探究

衣忠利

摘 要：隨著教育理念的變革，核心素養已成為教育改革的核心。高中化學教育作為重要的基礎教育領域，其實驗教學策略亟須與時俱進，以培養學生的核心素養。本文從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以及科學精神與社會責任五個核心角度出發，探討具體的實驗教學策略。通過有效的實驗教學策略，我們不僅可以培養學生的化學知識和技能，更能激發他們的創新意識、批判性思維和社會責任感。

關鍵詞：高中化學；核心素養；實驗教學

核心素養作為新時代教育的重要理念，強調學生在學科知識之外的綜合能力的培養，如批判性思維、團隊合作和創新能力等[1]。高中化學作為科學教育的核心學科，它不僅承載著知識的傳授，更應當成為培養學生核心素養的重要陣地。實驗教學一直是化學教育的重要組成部分，它通過直觀的實踐活動，使學生能夠深入理解化學知識，培養實踐能力和科學素養。但是，傳統的實驗教學模式往往注重操作技能的訓練，忽略了實驗教學在培養學生核心素養方面的重要作用。如何在核心素養背景下重新審視和調整高中化學實驗教學，使其不僅能夠培養學生的化學知識和技能，還能有效培養學生的核心素養，是當前教育研究和教育實踐面臨的重要課題。

一、高中化學核心素養內容

（一）宏觀辨識與微觀探析

宏觀辨識與微觀探析是高中化學核心素養的首要領域。在日常生活中，我們觀察到的物質現象都是在宏觀層面上的，例如：物質的性質、顏色、狀態等。然而，這些宏觀現象背后是由無數微觀粒子——原子、分子、離子等組成的微觀世界所驅動的。要真正理解化學，學生需要能夠在宏觀與微觀之間建立橋梁，從而深入了解物質的本質。宏觀辨識主要關注學生對外部觀察到的化學性質和變化的認知，如物質的顏色、氣味、密度等。學生需要培養對這些宏觀性質的敏感度，以便在實驗中快速、準確地獲取和解釋數據。而微觀探析則涉及對化學反應背后的微觀機制的理解。如當鐵與氧反應生成鐵銹時，宏觀層面上我們觀察到的是鐵的顏色和性質的變化，而微觀層面上，這是由鐵和氧的原子重新組合為鐵氧化物分子所導致的。

（二）變化觀念與平衡思想

變化是化學的核心。物質之間的互相作用和轉化構成了化學的基礎，而平衡思想則是對這些變化的一個重要的認識和描述。變化觀念強調物質在某些條件下會發生化學反應，從而轉化為其他物質。這種轉化可以是完全的，也可以是部分的，但總體上，它反映了物質的固有性質和其在特定條件下的行為。平衡思想則更為深入，它考慮了反應在某一時刻的狀態，即當前的物質組成與其可能達到的最終狀態之間的關系。在許多化學反應中，反應物和生成物同時存在，它們在一定條件下達到一種動態平衡，即反應前進的速率與反應后退的速率相等。理解這種動態平衡對于學生預測和控制化學反應的進程至關重要。

（三）證據推理與模型認知

化學科學是一個嚴密而邏輯的學科，它依賴于觀察、實驗數據和證據來形成理論和結論。證據推理能力是指從實驗數據中提取信息，并據此進行推斷和解釋的能力。模型認知在化學中也扮演著至關重要的角色。模型是對現實世界中復雜的化學現象的簡化和抽象，它幫助我們理解和解釋這些現象。如原子模型、分子模型、電子云模型等，都是對物質微觀結構的描述。這些模型為我們提供了一種框架，使我們能夠更好地理解和解釋化學現象。學生需要理解這些模型的意義和局限性，并學會如何使用它們來解釋和預測化學現象。

（四）科學探究與創新意識

科學探究是科學發展的動力，它是一種對未知的追求和探索的過程。在高中化學教育中，科學探究不僅是培養學生實驗技能和方法的過程，更是培養他們獨立思考、提出問題和解決問題能力的過程。創新意識則是推動科學前進的內在動力。在快速發展的現代社會中，創新已成為每個領域的核心競爭力。高中化學教育應培養學生的創新思維，鼓勵他們跳出傳統框架，對已知知識進行批判性思考，提出新的問題和觀點。

（五）科學精神與社會責任

科學精神不僅是對真理的追求，它還體現了一種對待世界的態度，這種態度基于客觀、批判性和開放性的思考。在高中化學教育中，培養學生的科學精神意味著鼓勵他們對所學內容持懷疑態度，不盲目接受，而是通過實驗和證據進行驗證。這也意味著培養學生在面對不確定性和復雜性時，能夠堅持追求真理，不被固有觀念或偏見所束縛。隨著科技的進步，化學在我們的日常生活中扮演著越來越重要的角色，從醫藥、食品、能源到環境保護等各個領域，這也意味著化學家和化學工作者承擔著越來越大的社會責任，他們的決策和行為不僅影響到科學界，還直接影響到公眾的健康、安全和福祉。

二、核心素養背景下高中化學實驗教學存在的問題

（一）缺乏豐富的教學方法和先進的教學理念

在當前的高中化學實驗教學中，許多學校和教師仍沿用傳統的教學方法，這種方法往往重視知識的傳授而忽略了學生的主體性[2]。盡管化學實驗本身就是一種強調實踐和操作的教學形式，但在很多情況下，學生仍然被動地跟隨教師或教材的指引，而不是真正地進行獨立探索和實驗，這種傳統的教學模式很難滿足當前核心素養教育的要求。在核心素養背景下，教學不僅僅是知識的傳授，更重要的是培養學生的能力、態度和價值觀。

（二）教學課堂核心素養滲透不足

在核心素養背景下，高中化學實驗教學應當不僅僅是讓學生掌握化學知識和實驗技能，更重要的是培養他們的核心素養，如批判性思維、問題解決能力和創新意識等[3]。然而，當前的教學課堂中，這些核心素養的滲透和培養往往不足。一方面，很多教師仍然過于重視知識的傳授，而忽略了對學生能力的培養。在化學實驗課上，教師可能過分強調實驗的操作步驟和結果，而忽視了培養學生的觀察、分析和推理能力。另一方面，教學課堂中的活動和任務往往缺乏真實性和挑戰性，使學生難以在實際情境中應用和發展他們的核心素養。如很多化學實驗可能僅僅是為了驗證某個已知的理論或現象，而不是真正地探究未知的問題或創造新的知識。

（三）理論講解為主，趣味性不足

化學作為一門研究物質變化和性質的學科，本身就充滿了神奇和趣味。從顏色的變化到氣體的產生，從熱量的釋放到晶體的形成，每一個化學反應都可以為學生展示一個充滿奇跡的微觀世界。但是，當這些生動有趣的反應和現象被大量的理論知識和公式所淹沒，當實驗變成了單純的步驟操作和結果記錄，學生的好奇心和探索欲望自然會受到打壓。更為嚴重的是，這種重視理論而忽視實踐的教學模式，往往使得學生對化學產生誤解。他們可能會認為化學只是一堆難以理解的公式和定律，而非一個可以通過實驗和探索來認識和應用的學科。這種誤解不僅影響學生的學習興趣和動機，也限制了他們對化學的深入理解和應用。

三、核心素養背景下高中化學實驗教學的策略

（一）基于化學實驗教學，培養宏觀辨識與微觀探析的素養

為了真正培養學生的宏觀辨識與微觀探析的素養，教師應當更為注重實驗的設計和引導[4]，而不是單純地讓學生按照既定的步驟操作，應當鼓勵他們自主設計實驗、提出問題和假設、選擇合適的方法和條件，甚至創新實驗方法和技術。此外，教師還應引導學生在實驗中不僅僅關注結果，更重要的是培養他們的觀察、分析和推理能力，使他們能夠從宏觀到微觀，深入探究化學的本質和奧秘。

例如：在學習“乙烯”時，教師可以先向學生展示熟蘋果催熟的獼猴桃的圖片，并為學生闡述熟蘋果之所以可以催熟獼猴桃，是由于熟蘋果會釋放一種氣體——乙烯，讓學生直觀地認識到乙烯在生活中的重要宏觀表現。然后，教師通過收集好的乙烯的試管展示，讓學生觀察乙烯的顏色、狀態以及氣味，以觀察的方式讓學生了解乙烯的宏觀現象。最后，教師通過實驗的方式，讓學生認識乙烯的化學性質。將收集好的乙烯氣體點燃觀察現象，會發現乙烯燃燒出現黑煙，這是因為含碳量的增加造成的，以此讓學生寫出乙烯燃燒的化學方程式：。通過觀察實驗的宏觀現象，并結合微觀符號的表征，讓學生更好地掌握乙烯燃燒的變化過程以及特征。

（二）基于化學實驗教學，培養變化觀念與平衡思想的素養

化學實驗可以為學生提供一個真實和直觀的平臺，使他們能夠親身體驗和觀察各種化學變化，從而深化對變化和平衡的理解。為了培養學生的變化觀念與平衡思想的素養，教師應更為注重實驗的深度和廣度，而不是僅僅滿足于讓學生完成一個簡單的實驗，應當鼓勵他們探究不同的變量對變化和平衡的影響，比如溫度、壓力、濃度和催化劑等。此外，教師還應引導學生在實驗中運用和驗證各種化學原理和定律，如勒夏特列原理、動態平衡原理和反應速率定律等，使他們能夠從實踐中深化對變化和平衡的理解，培養他們的思考和應用能力。

例如：在學習“離子反應與鹽類水解”時，為了讓學生了解離子在水溶液中的變化過程，教師可以以微課的形式，讓整個變化過程以視頻的形式呈現給學生，從而讓學生更加直觀地了解離子方程式，為學生講解鹽溶液酸堿性不同的原理，促使學生不斷加強對鹽類水解規律的認知，從而充分地掌握水解反應的方法。在學習離子反應時，教師可以通過實驗的方式讓學生對電離平衡的動態性形成一定的認識。在加入其他酸堿度的陰離子或陽離子后，電離的環境會發生一定的變化，從而使得電離平衡受到破壞。但是在一定時間后，這種新的平衡點會再次找到。通過這樣的方式，讓學生了解變化性的重要性，任何運動都會具有一定的變化，但也會遵循一定的規律。

（三）基于化學實驗教學，培養證據推理與模型認知的素養

在高中化學教學中，能夠基于證據進行推理并建立認知模型是至關重要的。化學實驗為學生提供了一個寶貴的機會，使他們能夠直觀地收集證據，然后基于這些證據進行邏輯推理，從而建立或認知相關的化學模型。實驗不僅可以用來驗證理論知識，更重要的是為學生提供了推理的基礎，在推理的過程中，模型的認知和建立則尤為關鍵。化學模型為學生提供了一個框架，幫助他們更好地理解和解釋化學現象。在實驗教學中，學生不僅可以驗證這些模型，還可以基于實驗數據和證據，對模型進行修正或建立新的模型。

例如：在學習“乙醇”時，教師可以先將酒文化引入課堂，向學生展示乙醇。以學生對酒精的基礎認知，來分析乙醇的基本性質。在乙醇分析式的基礎上，研究乙醇的化學分子結構。在進行證明推理的過程中，乙醇可能存在兩種結構，但這需要實驗證明，才能得出乙醇的真正分子結構。因此，教師可以以實驗的方式，讓鈉與乙醇進行反應，驗證氫氣是否可以置換出來，從而對原子的斷鍵方式進行判斷。在實驗的基礎上，可以大致了解乙醇的分子結構以及性質。

（四）基于化學實驗教學，培養科學探究與創新意識的素養

科學探究與創新意識是現代教育追求的核心素養之一，它不僅是科學研究的基石，也是培養未來科學家和工程師的關鍵。在高中化學實驗教學中，如何培養學生的這兩大素養是一大挑戰。在實驗中，學生可以提出問題、設計實驗、收集數據、分析結果并得出結論。這一過程不僅培養了他們的實踐和分析能力，還鍛煉了他們的科學思維和探究精神。為了鼓勵學生進行科學探究，教師應當更為注重實驗的開放性和探索性，而不是單純地按照固定步驟進行操作。

例如：在學習“鈉與水反應實驗”時，教師可以為學生提出兩個實驗，一是分析并操作鈉與硫酸銅溶液是否可以置換出銅；二是以實驗的方式明確鈉與硫酸亞鐵有什么樣的反應現象。對于第一個問題來說，在基礎知識的幫助下，可以知道鈉與硫酸銅可以生成硫酸鈉與銅，實際上會有藍色的絮狀物產生，同時會產生氣體，但銅并不會真正析出。對于第二個問題，學生就要通過具體的實驗來探索。白色的氫氧化亞鐵在發生沉淀后會轉變為紅褐色的氫氧化鐵。這兩個問題都具有一定的迷惑性，需要通過具體的實驗來掌握真相，從而培養學生的探究能力以及創新意識。

（五）基于化學實驗教學，培養科學精神與社會責任的素養

在科學的探索與發展中，科學精神與社會責任始終是科研工作者所崇尚和追求的核心價值。在高中化學實驗教學中，教育者也有責任引導學生理解并踐行這兩大價值觀。科學精神不僅僅是對事實的追求和對真理的探索，更是一種嚴謹的態度、批判的思維和無盡的好奇心。在化學實驗教學中，學生應被教導如何客觀、公正地對待實驗數據，如何批判性地分析和解釋實驗結果，以及如何始終保持對未知的探索和好奇。這不僅能夠培養學生的科學素養，更能使他們在未來的學術或職業生涯中，始終秉持科學精神，追求真理和知識。

另一方面，科學并不是孤立于社會的。隨著科技的進步和發展，化學的應用越來越廣泛，涉及人類的生活、健康、環境等多個領域。因此，作為未來的化學家或科研工作者，學生必須認識到自己的社會責任，確保化學的發展與應用始終符合社會的利益和倫理標準。在化學實驗教學中，教育者可以引導學生思考化學的社會影響，討論化學技術的倫理問題，以及探索化學在解決社會問題中的潛在角色。這不僅能夠培養學生的社會責任感，還可以使他們更加關心和參與社會的發展與進步。

結束語

總而言之，為了培養適應時代發展、具備核心素養的未來化學家和公民，我們必須不斷創新化學實驗教學的內容和方法，確保教學始終與時俱進、與社會相適應。本文探索了五種具體的高中化學核心素養內容，并真正與化學實驗相結合，從而使得學生的綜合能力得到提升，也希望其他教育者可以不斷重視核心素養的培養。

參考文獻

[1]馬佳蓉，李棟.學科核心素養的教學策略分析：以高中化學為例[J].科教文匯，2023（18）：166-170.

[2]宋亮亮.高中化學學科宏觀辨識與微觀探析素養的考查[J].浙江考試，2023（9）：24-27.

[3]徐巖.基于高中化學核心素養培養學生的實驗探究能力[J].考試周刊，2023（38）：135-138.

[4]高濤.指向核心素養培養的實驗探究課教學：以“探究NaHCO3性質異常”為例[J].實驗教學與儀器，2023，40（8）：25-27.