提高化學教學實踐性、探究性的利器

內容摘要： 以化學學科的實驗教學為例，討論、分析《中小學實驗教學基本目錄》的教學要求和實施意義。論述進一步推進化學實驗教學方式的改革，提高化學實驗教學的質量，增強化學課程教學的實踐性、探究性的途徑與方法。

關鍵詞： 實驗教學基本目錄； 化學實驗教學； 實踐性； 探究性

文章編號： 10056629（2024）08006704

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

2023年11月，教育部基礎教育司委托教育部教育技術與資源發展中心（中央電化教育館）組織研制的《中小學實驗教學基本目錄（2023年版）》（以下簡稱“基本目錄”）正式發布［1］。“基本目錄”依據現行小學、初中、高中的課程標準，以各個學科的教學裝備配置標準和教材為參考，梳理了新課程理念下構建學科核心概念、核心規律、核心實驗素養與技能所應開展的基礎性實驗及實踐活動，選擇編寫了16個學科900多項實驗與實踐活動。著名化學家、化學教育專家房喻院士在《化學教育》上撰文，全面闡述、分析了“基本目錄”的內容、實施要求，對推進新時代科學教育具有重要意義。房院士指出，“基本目錄”的編制是落實新時代課程改革精神的關鍵之舉，是推動中小學實驗教學改革與創新的重要舉措。“基本目錄”的實施是強化學科教學實踐性、探索性的有效措施，將有效引導教學方法和學習方法的改進，進一步減輕盲目機械訓練造成的過重學業負擔，是加快推進教育現代化，扎實推進新時代中小學科學教育的有力措施［2］。

中學化學課程是基礎教育領域科學教育不可缺少的陣地。以“基本目錄”化學部分的內容作分析，全面把握中學化學學科的實驗教學要求，推進化學實驗教學方式的改革，切實提高化學實驗教學水平，是提高中學化學課程教學質量，推進中學科學教育的重要環節。

1 “基本目錄”搭建的實驗教學內容框架的導向作用

“基本目錄”依據九年制義務教育化學課程、普通高中化學必修課程、選擇性必修課程課程標準的一級、二級主題規定的學習內容，選擇適合學生學習基礎和學習能力的實驗內容，以逐層細化的化學核心概念為脈絡，搭建實驗教學內容框架，具體呈現了中學化學課程的實驗教學要求。“基本目錄”選編的化學實驗活動

解讀——物質的組成與結構［J］. 化學教育（中英文）， 2022， 43（17）： 14～18.

［6］王磊. 基于大概念統領多維課程內容， 外顯學習主題的核心素養發展要求——義務教育化學課程標準課程內容修訂重點［J］. 課程·教材·教法， 2022， 42（8）： 47～54.

［8］崔允漷. 如何開展指向學科核心素養的大單元設計［J］. 北京教育（普教版）， 2019， （2）： 11～15.

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［10］［11］劉徽. 大概念教學素養導向的單元整體設計［M］. 北京： 教育科學出版社， 2022： 236， 33.

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項目十分豐富，涵蓋了中學化學的三類實驗教學內容：一是學習化學實驗基礎知識和基本技能的操作實驗；二是有助于建構化學概念原理，體驗、學習科學探究方法的探究實驗；三是運用化學知識解決簡單的化學實際問題的應用實驗。“基本目錄”選編了35項初中化學實驗活動、63項高中化學實驗活動。這些實驗活動，不僅包括義務教育課程標準規定的學生8項必做實驗、高中必修課程的9項學生必做實驗、高中選擇性必修課程的9項必做實驗，還包括課程標準各學習主題“實驗及探究活動建議”中提出的實驗項目。此外，還增選了一些富有探究性、應用性的實驗活動。“基本目錄”比較完整地體現了化學實驗教學的目的和功能，具有很強的導向作用。

以初中化學課程的“基本目錄”為例做分析（見表1），可以了解“基本目錄”如何依據課程標準的學習內容要求編制化學實驗活動。

表1 初中化學課程三類實驗的學習要求與活動示例

類別課程標準規定的學習要求實驗活動示例

基本技能操作實驗（1） 熟悉化學實驗室安全警示標志，學會正確使用安全防護設施，學習妥善應對實驗安全問題的必要措施。

（2） 學會試劑的取用、簡單儀器的使用及連接、加熱等實驗基本操作。識別化學實驗室安全警示標志和常用危險化學品標志；安全防護設施的使用，化學藥品的取用；物質的加熱，儀器裝置的連接、玻璃儀器的洗滌。

化學探究實驗了解科學探究過程，包括提出問題、形成假設。設計并實施實驗或調查方案、獲取證據、分析解釋數據、形成結論及建構模型；反思評價及表達交流等要素。辨別物理變化和化學變化，體驗觀察物質物理性質和化學性質的常用方法；對物質及其變化的探究，探究過氧化氫分解反應中二氧化錳的催化作用；探究二氧化碳和水的作用，探究活性炭和明礬等凈水劑的凈水作用；探究氯化鈉、硝酸銨、氫氧化鈉在水中溶解時溶液溫度的變化，觀察比較不同溶質在不同溶劑中的溶解性差異；探究常見金屬的物理性質和化學性質，探究鐵釘生銹的條件；探究常見酸堿的化學性質，探究二氧化碳與氫氧化鈉稀溶液的反應，探究土壤酸堿性及氮、磷、鉀元素與植物生長的關系，觀察并分析

氨水揮發使酚酞溶液變紅；比較物質在冷水和熱水中的擴散實驗現象，水的組成及其變化的探究；通過蠟燭、乙醇的燃燒實驗探究物質的元素組成，探究氫氧化鈉溶液和稀鹽酸發生中和反應時的溫度和pH的變化；探究常見酸溶液、鹽溶液與金屬發生置換反應的規律；燃燒條件的探究，比較反應前后物質的質量關系。

化學知識應用實驗通過實驗認識物質性質與用途的關系；初步學會氧氣和二氧化碳的實驗室制法，歸納實驗室制取氣體的一般思路和方法。了解吸附、沉降、過濾和蒸餾是凈水的常用方法；學習配制一定溶質質量分數的溶液的基本方法；了解檢驗溶液酸堿性的基本方法。測定空氣中氧氣的含量；氧氣、二氧化碳的實驗室制取，制取蒸餾水；粗鹽中難溶性雜質的去除；一定溶質質量分數的氫氧化鈉溶液的配制；使用pH試紙等檢測生活中常見溶液的酸堿性，自制酸堿指示劑并觀察其在不同溶液中的顏色變化。

“基本目錄”編選的實驗基礎知識、基本技能操作實驗活動，項目不多，基礎性突出。初中學習階段，設置了化學藥品的取用、物質的加熱、儀器裝置的連接，玻璃儀器的洗滌、識別化學實驗室安全警示標志和常用危險化學品標志，安全防護設施的使用等實驗活動。高中化學必修課程，編選了要求更高的實驗安全教育的實驗活動。如實驗室安全防護裝置的使用與突發事件處理、實驗室常見廢棄物的處理等。

“基本目錄”中的探究實驗和應用實驗活動與相關學習主題所對應的化學知識、研究方法、實際應用的學習內容緊密結合。各項實驗活動以“行為動詞+學習內容”的方式作表述，明確顯示活動的實施途徑（方法）與內容。例如，以“體驗”“制作”“配制”“通過實驗探究”“使用”“檢測”“利用”“模擬”“分析”等詞匯描述實驗活動的操作，突顯現象觀察、動手操作和動腦思考的實踐過程。

“基本目錄”特別注重引導學生在化學實驗活動中積極參與對物質性質及其變化規律的探究。在獲取化學知識的同時，培養科學精神和科學思維，提高解決實際問題的能力，增強團隊合作和創新意識。“基本目錄”編選的探究實驗共有38項，要求通過實驗活動，引導學生主動開展物質性質和變化的探究，在活動中培養高階思維能力。高中化學必修和選擇性必修課程中選擇了下列探究實驗：探究電解質的電離、探究溶液中離子反應的實質和發生條件、探究金屬鈉的性質、探究鐵及其化合物的性質、探究氯水的性質及成分，探究同周期同主族元素性質的遞變規律、探究化學反應限度、探究乙烯的性質，探究乙醇、乙酸的主要性質，探究有機化合物中官能團與物質性質的關系，探究烯烴、炔烴、芳香烴、鹵代烴、醇、酚、醛、酮、羧酸的性質，探究糖類、蛋白質的性質等。

“基本目錄”在初中學段選擇了8項應用實驗活動（見表1），在高中階段則安排了30項應用實驗。例如，一定物質的量濃度溶液的配制、利用計算機作圖分析元素性質相關參數的變化規律，根據原子結構和元素性質變化規律自主設計、繪制元素周期表，搭建球棍模型認識典型分子的空間結構、常見分子極性的比較、制作典型晶體結構模型、利用X射線衍射研究物質的微觀結構、碳酸鈉與碳酸氫鈉性質的比較、模擬侯氏制堿法、制作簡單燃料電池、電解飽和食鹽水，實驗室模擬海水提溴、提鎂，簡單的電鍍實驗、不同水果中維生素C含量的比較，補鐵劑、抗酸性胃藥中有效成分的檢驗，鹽類水解的應用、簡單配合物的制備、酚醛樹脂的合成等。應用實驗引導學生利用觀察、認知模型、模擬實驗等科學方法，運用比較、概括、綜合、歸納等方法分析、解決實際問題，提高模型認知、證據推理等思維能力，提升科學素養。有不少實驗活動緊密聯系生產、生活的實際極大地增強了實驗教學、化學課程的應用價值。應用實驗還注重引導學生認識科技發展給化學科學研究帶來新的研究方法和技術，促進了化學科學的發展。“基本目錄”的應用實驗，還能幫助學生形成跨學科知識學習和研究的意識。

“基本目錄”的探究實驗、應用實驗活動依據課程標準的學習要求，結合學習內容的難易程度、學生認知水平的發展程度，由易到難、由簡單到復雜做進階安排，為實驗活動的開展提供了有利條件。

在化學實驗教學中執行“基本目錄”編選的實驗活動，必將大大增強化學課程實施的基礎性、實踐性、探究性，進一步增強化學課程的科學教育功能。

2 高質量地實施“基本目錄”，推進化學實驗教學方式改革

中學化學課程的實施，要在有限的教學時間內高效地完成基本目錄的三類實驗，需要進一步深化教學改革，努力踐行“教、學、評一致性”的理念，提高課堂教學效率，切實減輕盲目機械訓練造成的過重學業負擔，讓學生從課外補習、解題訓練中解放出來，有更多時間和精力參與實驗和實踐活動。

落實“基本目錄”的實驗活動的教與學，一要選擇運用適合于實驗活動特點的實驗教學方式（如演示實驗、隨堂學生實驗、專題實驗、實驗習題等）；二要考慮三類實驗活動指導的設計和組織方式，以激發學生參與實驗的興趣和主動性，提高探究性；三要研究如何做好實驗教學的過程性評價，體現教學評一致性，及時改進實驗教學的組織和指導，防止實驗活動徒有形式和走過場。

訓練實驗基本技能的操作實驗，是提高學生科學素養的重要一環，也為探究實驗、應用實驗活動的開展打好基礎。傳統的中學化學實驗教學，非常重視實驗基本技能的學習訓練。為了讓學生熟練掌握運用化學實驗的基本技能，將取用樣品、加熱操作等的規范編成順口溜，讓學生熟記，有的還專門安排實驗基本操作的訓練課。化學公開課的評議，以及學生實驗技能掌握和運用的情況備受關注。化學課程改革的實施，強調加強實驗的探究性和實驗中的思維訓練和方法習得，指出那些簡單、機械地看待實驗基本技能，在教學中不重視實驗基本技能操練的問題。一些地區、學校還存在矯枉過正，忽視實驗基礎知識、基本技能學習的傾向。因而實驗基本技能的學習，不能單純依靠記背順口溜和集中訓練。除了教師在初學時通過演示實驗做規范的操作示范和練習外，還需要更有效的教學方式和方法。例如，教師可以演示不規范操作對實驗過程和實驗結果造成的不良影響，幫助學生認識基本實驗技能的重要性和必要性，領悟規范操作的必要性，做到既知其然又知其所以然。教師在后續教學的各項演示實驗中要用規范的操作，潛移默化地影響和帶動學生。教師在演示實驗中必須要以身作則，用規范的操作引導學生，這比用一段時間對學生進行集中的操作訓練更有長效的影響。

當前，無論是探究實驗還是應用實驗，由于應試教育的影響，對學生的實驗操作技能、實驗設計和完成的能力的培養都大受影響，學生觀察真實的實驗、動手進行實驗的機會并不多。演示實驗往往被實驗錄像的播放所代替，實驗的觀察指導被忽視，學生只是被動地看影像，缺乏必要的思考和質疑。學生即使有少量動手實驗的機會，有的也只是照方抓藥，實驗的探究性差。一線教師應該用科學家、教育家的精神鼓勵自己，克服用功利的眼光看待評價，用對科學的熱愛、對動手實驗的重視以及對實驗教學的熱情，讓學生感受到實驗對化學學習研究的重要性，體驗到化學實驗的樂趣和魅力。教師要在化學教學中，探索如何通過實驗探究和實際問題的解決，提高學生對必備基礎知識的理解和靈活應用的能力；研究怎樣鼓勵學生在實驗活動中獨立思考、反思質疑，培養創新意識，以及怎樣培養學生開展小組合作、交流切磋與爭論的研究風氣。

我國傳統的中學化學教科書中演示實驗和學生實驗的編寫，缺乏趣味性、啟發性和探究性。教材中的演示實驗大多只是結合實驗裝置或實驗現象圖示說明實驗過程和實驗現象，直接對實驗現象做出解釋和說明，給出結論。在教學中，演示實驗往往被單純作為化學知識灌輸的工具和先導，以印證要傳授的化學知識，削弱了實驗教學的功能。教科書中安排的學生實驗，大多按實驗目的、實驗用品、實驗步驟、問題討論的格式統一編寫；教師也要求學生在實驗前依據“實驗指導”寫好預習報告、在實驗中填寫實驗現象，實驗后書寫實驗結論，完成有關的實驗思考問題。學生是否進行了實驗、實驗是否成功，都可以按教科書編寫的“實驗指導”完成實驗報告。這在一定程度上助長了學生照方抓藥、照搬教科書的“實驗指導”完成實驗報告的不良習慣。隨著基礎教育課程改革的開展與深化，教科書在演示實驗的說明、學生“實驗指導”的編寫上有了改進，但是長期形成的教學定勢并不容易轉變。探究實驗、應用實驗活動的設計和指導，仍然缺乏一定的對學生實驗活動的教、學、評做動態管理的辦法和經驗。

對教科書中化學實驗活動的編寫、實驗教學的方式、方法可以適當借鑒某些國外科學課程教科書中實驗教學內容編寫的特色，幫助教師依據學生的實際情況做好活動的指導和組織工作。例如，可以把實驗活動和相關的化學知識的講授緊密融合，不必機械地程式化地對實驗步驟和過程做過多的說明，而是用適切的問題啟發和引導學生動手、動腦主動地設計和開展實驗活動。“實驗指導”要引導學生思考、明確所做的實驗要探究、發現什么；依據實驗目的嘗試運用生活經驗和已學的知識技能自己設計（或補充修改）并完成實驗活動；提醒學生在實驗活動中怎樣做到科學地觀察，準確、清晰地描述實驗現象，科學地測定和處理數據，學會用圖表呈現數據，繪制、解讀數據圖表，從數據變化規律探究事物的變化規律；參照學習/考試的要求對自己的實驗活動做回顧和評價。整個實驗活動過程要適時地給予必要的指點，引導學生做到“科學觀察”“科學解釋”，用“科學觀點解釋或分析、解決問題”。把科學知識學習，科學觀點、科學思維方式和科學方法教育融合成整體。對于高年級學生的實驗活動，還要注意引導他們分析探究實驗設計的合理性、可行性；從證據收集，數據測量、呈現和處理技能，實驗數據的可靠性、準確性，測量儀器與實驗方法的準確度，測量誤差，測量異常結果處理，實驗環境、條件和實驗樣本量對實驗結果可靠性等環節作回顧反思。培養學生獨立思考、敢于質疑的創新精神，凸顯科學教育的主旨。

此外，高質量、全面地開展“基本目錄”編制的各項實驗，還需要學校領導和服務部門，加強中小學實驗室的建設和實驗設施的配備，開設能支持探究實驗的功能教室、綜合實驗室和多樣化的實踐空間，保障實驗儀器、化學試劑的供應，切實為一線化學教師提供強化實驗教學的探究性、實踐性的必要條件。

參考文獻：

［1］教育部教育技術與資源發展中心.關于發布《中小學實驗教學基本目錄（2023年版）》的通知［S］.北京：教育部教育技術與資源發展中心函件，教技資［2023］79號.

［2］房喻. 強化實驗教學 培育實踐學習生態. ［EB/OL］.（20231124） http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/moe_2082/2023/2023_zl24/202311/t20231123_1091842.html