基于核心素養發展的高中化學理論和實驗教學探究

曾現強

摘 要：文章首先深入解析了化學學科核心素養的內涵、特征及其在教學中的定位。接著，從理論授課、實驗教學兩個方面展開，詳細探討了如何基于核心素養進行高效教學設計。理論授課方面，強調了翻轉課堂的實施、教學主線的確定、教學方法的創新以及課后探究的深化。實驗教學方面，重視問題轉化和提出假設、實驗條件的控制、多角度尋找證據及推理的建構和作用。本文對于高中化學教學的實踐和改革具有重要的理論和應用價值。

關鍵詞：高中化學；核心素養；教學改革；翻轉課堂；實驗教學；科學探究

隨著教育改革的不斷深入，核心素養已成為課堂教學的關鍵指導思想。特別是在高中化學教育中，核心素養的引入不僅提升了學生的綜合能力，還促進了教學方法的創新。高中化學作為一門實驗性強、抽象性強的學科，如何在核心素養的指導下進行有效教學，已成為當前教育領域關注的焦點。本文通過分析化學學科核心素養的內涵與特征，探討在此基礎上的教學模式創新，旨在為高中化學教學提供理論支持和實踐指導。

一、化學學科核心素養的深度解析

（一）化學學科核心素養的內涵與深度理解

核心素養的概念可以分為兩大類別，一種是綜合性的核心素養，這是由北師大課題組提出的三大素養或5C模型；另一種是學科核心素養，這是在各個學科中凝聚的核心素養。這兩種核心素養并非簡單的整體與部分的關系，而是一種相互滲透、相互影響的關系，即“你中有我，我中有你”。

對于化學學科來說，核心素養是指體現化學學科特性的關鍵能力和必備品格。根據高中化學課程標準，化學學科核心素養包括五大方面：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。

宏觀辨識與微觀探析是指對物質的認知層次，它要求學生能夠從宏觀和微觀兩個層面理解和解析化學現象，以此來提升他們的科學認知能力。變化觀念與平衡思想是指對物質的運動變化的理解，它要求學生能夠理解和掌握物質的變化規律和平衡原理，以此來提升他們的科學思維能力。證據推理與模型認知是指學生的思維能力，它要求學生能夠通過觀察、實驗等方式收集證據，然后通過推理和建模來解釋和預測化學現象，以此來提升他們的科學推理能力。科學探究與創新意識是指學生的實踐能力，它要求學生能夠通過科學探究來發現問題，然后通過創新思維來解決問題，以此來提升他們的科學實踐能力。

（二）高中化學學科核心素養的特征分析

高中化學學科的核心素養特征可以從三個維度進行深入解析：導向性、凝練性和系統性。導向性是化學學科核心素養的顯著特征。化學學科包含了無機化學、有機化學、化學原理等多個領域，構建了一個龐大的知識體系。在這個體系中，核心素養作為高中化學的本質性內容，對學生的化學學習起到了重要的導向作用。例如，在有機和無機物質的學習中，學生需要具備宏觀辨識與微觀探析的素養；在化學實驗的開展中，學生需要展現出科學探究與創新意識的素養。凝練性是高中化學核心素養的另一重要特征。這一特征體現在高中化學核心素養能夠精準提煉和凝練表達化學學科的核心內容，以簡潔的詞匯傳達出豐富和深刻的內涵。例如，“科學態度與社會責任”這一核心素養不僅包含了學生對科學的整體態度，同時也要求學生具備高度的社會責任感。系統性是高中化學核心素養的核心特征。這一特征體現在高中化學核心素養的五個主要內容既有各自的側重點，也存在內在的聯系。這些內容相互影響、相互滲透，甚至在一定的條件下可以相互轉化，構成了一個具有強大系統性的整體。例如，科學探究與創新意識需要學生具備正確的物質觀、運動觀以及思維品質。

（三）化學學科核心素養的定位

首先，化學學科核心素養的提出，旨在引導教師將其作為教學活動的核心。這要求教師深入理解核心素養的內涵和特點，并將這些理解融入教學設計、實施和評估的各個環節中。具體來說，教師需要從核心素養的角度出發，設計富有啟發性和探究性的教學活動，促進學生能力的全面發展。這包括培養學生的科學探究能力、創新思維、批判性思維以及解決實際問題的能力。其次，化學學科核心素養作為檢驗化學教學效果的主要指標，強調了學生能力和素質的全面發展。這意味著教學評價的重心應從單一的知識掌握轉向學生的綜合能力和素質提升。因此，教師需要開發和應用多元化的評價工具和方法，如項目評價、過程評價和自我評價等，這些評價方式能夠更全面地反映學生的核心素養水平，為教學提供調整和改進的依據。最后，化學學科核心素養在落實立德樹人根本任務中的重要性不容忽視。黨的十九大、二十大報告對新時代的教育事業提出了新要求，即不僅要追求知識的傳授，更要注重學生品德的培養和社會責任感的提升。

二、基于核心素養的理論授課

（一）實施翻轉課堂，強化課前自學

在高中化學教學中，學生的學習自主性不足是一個普遍存在的問題，這也是影響教學效果的重要因素。為了解決這個問題，翻轉課堂的教學模式顯得尤為重要。翻轉課堂的核心理念是將傳統的教與學模式進行翻轉，包括教師與學生的角色翻轉，課內與課外學習的翻轉等。這種模式不僅可以有效提升學生的學習自主性，培養他們良好的學習習慣，同時也能提高課堂教學的針對性，優化教育資源的配置[1]。

以“硫及其化合物”這一課程為例，這個課程的主要內容是硫及其化合物的轉化關系，需要學生掌握硫及其化合物的知識結構。在課堂教學前，教師可以圍繞教材中的主要知識點，例如單質硫的化學性質制作微課。教師可以通過微視頻的形式，生動形象地展示硫的氧化性、還原性等化學性質，然后將這些微視頻上傳到網絡空間，讓學生在課前進行自學，從而提高他們的學習自主性。

（二）確定教學主線，實現緊湊有序的教學

高中化學教學效率的提升，很大程度上依賴于明確的教學主線。為此，教師需要以核心素養為基礎，精準把握教學主線，以實現課堂教學的緊湊有序。在這個過程中，證據推理和模型認知的作用尤為突出。

科學探究的本質在于尋找證據，并利用這些證據來解決問題。教師需要引導學生從整個單元的角度出發，深入理解教材中的證據，并以此為基礎來規劃和設計科學探究的過程。此外，中學化學課程的模型不僅包括課程模型，還包括學生的心智模型。教師需要引導學生在自身心智模型與課程模型之間進行有效地交互，以提高學生的認知效果。

以“氮及其化合物”為例，這個課程主題需要學生在理解氮的原子結構的基礎上，推斷含氮物質的化學特性，并理解結構與性質之間的關系。實驗是貫穿本課教學的重要環節，包括一氧化氮與氧氣反應的實驗、氨與水反應的實驗、銨鹽的實驗制法等。教師需要將實驗作為教學主線，讓學生依托實驗數據進行證據推理和模型認知。

（三）創新教學方法，突破教學難點

在“雙減”政策背景下，高中化學課堂的高效構建，離不開教學方法的創新。教師需要從課程教學的內容和學生的認知心理兩個角度出發，積極探索和嘗試新型的教學方法。例如，單元整體教學法就是一種值得推廣的新型教學方法。

單元整體教學法以單元為教學基本單位，深入挖掘單元內知識的共性和聯系。與傳統的章節式教學相比，單元整體教學法具有顯著的優勢。首先，單元整體教學法具有系統性、整體性和綜合性的特點，能夠以單元主題統攝所有的教學內容，從而有效提高教學效率。其次，單元整體教學法注重單元間知識點的內在關聯，使單元教學從分散的知識點教學演變為系統的單元知識網絡教學，有助于培養學生的認知結構。以“基本營養物質”為例，本單元的教學內容圍繞糖類、油脂、蛋白質等基本營養物質展開。教師可以采用單元整體教學法，將各基本營養物質的知識點通過思維導圖整合起來，形成完整的知識架構。這樣，一方面可以推動學生的整體學習，另一方面也有助于培養學生的發散性思維。

（四）鼓勵小組合作，深化課后探究

作業在高中化學教學中占據了重要的地位。傳統的化學作業主要以書面形式為主，這種方式存在一定的局限性。在“雙減”政策的指引下，我們需要創新作業設計，豐富作業形式，以滿足教育的多元化需求。

教師可以從化學課程在日常生活中的實際應用出發，設計出富有實踐性的作業，引導學生在課后進行深入的探究。更為重要的是，我們可以鼓勵學生以小組合作的方式進行這些探究活動，以提升他們的協作能力和探究效能。以“環境保護與綠色化學”為例，隨著社會經濟的快速發展，生態環境的破壞日益嚴重，生態危機事件頻發。在這樣的背景下，我們的教學目標應該是培養學生的環境保護意識，引導他們從綠色化學的角度出發，參與到環境保護的實踐中去。

在這個過程中，教師可以布置一項環境調查任務，讓學生以小組為單位，選擇一個特定的地理區域進行環境調查。他們需要分析該區域的環境污染問題，并結合所學的化學知識，提出解決方案。這樣的課后探究活動，不僅能夠鍛煉學生的實踐能力，還能幫助他們形成科學的態度和社會責任感，從而促進他們的核心素養的發展。

三、基于核心素養的實驗教學

（一）重視問題轉化和提出假設

問題轉化是指將抽象或一般性的問題轉變為具有可測量和可操作的具體問題。例如，將“為什么面包會在發酵粉的作用下膨脹”這一問題，轉化為“發酵粉的主要成分是什么，發酵粉在加熱的條件下的分解產物是什么？”這樣的具體問題。問題轉化的過程，實際上是將生活中的問題轉化為化學探究問題，為實驗教學提供了實際的操作基礎。

問題轉化與提出假設是相輔相成的。假設是對可能存在的變量關系的預測，而實驗的目的就是驗證這種預測的變量關系是否成立。因此，假設可以被視為“已知”和“未知”之間的橋梁。在實驗教學中，教師需要引導學生從已有的化學知識出發，結合問題探究的內容，大膽地提出假設[2]。例如，從氧化還原反應以及物質組成的角度出發，預測鈉與水反應后的生成物。假設的提出不僅可以為接下來的實驗探究明確方向，還可以幫助學生更好地理解和掌握化學知識，提高他們的證據推理素養，從而避免在學習過程中走彎路。

（二）強調實驗條件控制

在化學實驗教學中，控制實驗條件是一種常見的教學方法。然而，高中化學核心素養體系的提出，為控制實驗條件賦予了全新的內涵和價值。這是因為在不同的實驗條件下，學生需要從多角度收集證據、提出假設、進行驗證和得出結論，這種過程有助于他們更深入地理解化學學科的本質。

新課程標準明確指出，學生應該“體會實驗條件控制對完成科學實驗及探究活動的重要作用”。化學實驗是一項系統性的工程，其結果受到實驗環境、實驗設備、實驗材料等多個因素的影響。這為實驗條件的控制提供了多元化的思考路徑。以實驗材料為例，反應物的濃度和形態對化學反應的結果有著重要的影響。教師可以從這兩個方面出發，設計對照實驗。例如，在氯化鐵與硫氰化鉀的絡合反應中，教師可以設計兩組對照實驗。在第一組實驗中，改變硫氰化鉀溶液的濃度，讓學生觀察這種變化對化學平衡的影響。在第二組實驗中，改變氯化鐵的濃度，讓學生觀察這種變化對化學平衡的影響。這樣的實驗設計不僅能讓學生從多個角度收集和利用證據，還能加強他們對濃度對化學平衡影響的理解。

（三）從多角度尋找證據

傳統的化學實驗教學過于強調推理過程，將證據直接應用于推理中，卻忽視了尋找證據的重要環節。這種做法往往導致學生在推理能力的培養上缺乏對證據搜集和整合能力的深入理解和實踐，當面臨自主探究任務時，學生往往會感到無所適從。因此，從證據推理素養的角度出發，高中化學實驗教學應將從多角度尋找證據作為重要的教學內容。

首先，我們需要培養學生的證據意識，讓他們理解證據在推理過程中的重要性。然后，我們需要提升學生的證據搜集、整理、分析和整合能力，讓他們能夠有效地收集和使用證據。最后，我們再將焦點轉向推理能力的培養，讓學生能夠基于收集到的證據進行有效推理。以鹵代烴的性質實驗為例，可以從以下兩個方面進行證據的搜集。首先，可以將乙烷和溴乙烷作為證據，比較它們在結構上的相同點和不同點，基于這些證據，可以大膽推測它們在化學性質上的異同。其次，可以將烷烴的取代反應作為證據，從乙烷和溴乙烷的不同之處出發，提出C-Br鍵同樣可能斷裂的假設。

（四）凸顯推理的建構和作用

化學核心素養的兩大支柱——證據推理和模型認知，對于高中生的學習具有至關重要的作用。推理在這里既具有探索性質，需要通過實驗來檢驗假設的正確性，同時也具有建構性質，通過推理活動，學生可以進一步加深對基本化學知識的理解，提升他們的探究能力[3]。

證據推理作為化學實驗的核心環節，是一個逐步深化的過程，包括數據收集、分析、證據提取、解釋、規則建立、應用和結論得出等七個步驟。其中，從數據到證據，以及從證據到結論，是證據推理過程中的兩大關鍵跳躍。前者要求學生將直觀觀測到的數據轉化為能夠支持推理活動的證據，后者則需要學生在已有知識的基礎上，將證據有效地應用到結論的推導中。證據推理的運用能夠有效地解決傳統實驗教學中的“偽探究”問題。例如，在化學能轉化為電能的實驗中，學生可以通過證據推理，得出原電池工作的本質原因是電勢差的結論。

結束語

綜上所述，將核心素養融入高中化學課堂教學，不僅能夠提高學生的學科素養，還能激發他們的學習興趣，培養綜合解決問題的能力。通過實施翻轉課堂、確立教學主線、創新教學方法以及深化課后探究，教學效果得到了顯著提升。同時，在實驗教學中注重問題的轉化、假設的提出、實驗條件的控制和證據的搜集，進一步增強了學生的科學探究能力。

參考文獻

[1]董壽國.探析核心素養背景下的高中化學教學創新方法[J].新課程教學（電子版），2023（13）：106-107.

[2]陳銀山，毛立強.基于真實情境的高中化學教學探索：以“乙醇”為例[J].讀寫算，2022（17）：82-84.

[3]段聲濤.依托信息技術，發展核心素養：高中化學課堂教學探究[J].高考，2023（29）：102-104.