學科核心素養引導下的高中化學實驗教學策略

【摘要】化學學科核心素養是學生必備的科學素養，是學生終身學習和發展的重要基礎。教師要圍繞化學核心素養設計教學方案，規劃教學環節，構建內部邏輯清晰、環節銜接流暢的高質量化學課堂。文章以化學實驗為例，結合高中化學教學實況，以培養學生的化學核心素養為主要目標，從設計教學目標、創設教學情境、設計思考問題、組織創新實驗、借助信息技術等多個方面，探討高中化學實驗課堂的設計與建構策略。

【關鍵詞】學科核心素養；高中化學；實驗教學；策略

作者簡介：牛曉燕（1983—），女，甘肅省天水市甘谷縣第六中學。

《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》提出，化學學科核心素養包括“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”5個方面，強調了培育學生化學核心素養的重要性。實驗是高中化學教學的重要組成部分。為推動學生主動學習、促進學生深入思考，教師可以培養學生的化學核心素養為主要目標，設計與構建高質量高中化學實驗教學課堂，為學生提供良好的自主學習環境，提升學生的化學核心素養。

一、學科核心素養引導下的高中化學實驗教學策略

（一）以舊知識為導向，落實宏觀辨識與微觀探析

“溫故而知新?！贝嗽捈冉沂玖诵屡f知識之間的內在聯系，又闡明了復習是連接新舊知識之間的橋梁，而且還鮮明地體現了教學當中知識遷移的規律性［1］。在開展高中化學實驗教學期間，為落實宏觀辨識與微觀探析素養的培育，幫助學生從不同層次認識物質的多樣性，教師可以根據學生的已有學習經驗設計課堂導入環節，幫助學生建立新舊知識間的聯系，形成“結構決定性質，性質決定應用”的觀念，提高對物質性質的認知水平以及應用能力。

以人教版《普通高中教科書·化學》必修1“鈉及其化合物”的教學為例。教師需引導學生聯系初中學過的金屬活動性順序知識，理解鈉的強還原性與其微觀結構易失電子密切相關，構建結構決定性質的觀念，培養宏觀辨識與微觀探析素養。首先，教師可帶領學生回顧鈉的性質，并引導學生思考：“鈉為什么具有較強的還原性？”驅動學生從微觀角度分析原子結構，建立結構和性質的關聯。其次，在學生完成復習和梳理工作后，教師引出本次實驗活動，先為學生展示鈉放入水中后發生的反應，再引導學生以小組為單位嘗試動手操作，觀察在干燥的燈芯處放置大小適當的鈉，用膠頭滴管取少量蒸餾水滴在鈉上后酒精燈的反應情況。最后，教師要引導各組成員對實驗現象進行總結，驅動學生從氧化還原反應的角度分析鈉和水反應的生成物，從微觀探析視角分析實驗原理，從宏觀辨識視角總結實驗結論，進一步加深對鈉的性質的理解。

（二）以情境創設為載體，建立變化觀念與平衡思想

在實際教學中，教師可借助視頻、圖片、音頻或生活故事等創設情境，引導學生在情境中發現問題、分析問題、解決問題，促進學生學科核心素養的發展［2］。教師可以結合學生的生活經驗、認知水平等，在導入階段創設情境，借助真實情境引發學生對化學實驗的關注，在實驗過程中推動學生形成并發展變化觀念與平衡思想。

以人教版《普通高中教科書·化學》選擇性必修1“探究影響化學平衡移動的因素”的教學為例。在導入階段，為激發學生的學習興趣，教師可以借助19世紀高爐煉鐵的相關資料創設情境，引導學生閱讀相關內容：“19世紀，高爐煉鐵排出氣中含有相當數量的一氧化碳，于是英國人重新建造了一個煉鐵高爐，以增加一氧化碳與鐵礦石的接觸時間。但經過研究，他們發現排出氣中的一氧化碳含量與原先并沒有區別。”

基于這一情境線索，教師可以引導學生思考：“為什么排出氣中的一氧化碳含量沒有發生變化？”“想要減少一氧化碳含量可以使用哪些方法？”教師可以順著這兩個問題引出實驗，指導學生分別分析其中影響化學平衡移動的因素。小組成員需分別取兩支試管，各加入5mL 0.1mol/LK2Cr2O7溶液后，在試管1中加入10～20滴6 mol/L H2SO4溶液，在試管2中加入10～20滴6 mol/L NaOH溶液。學生要觀察溶液顏色的變化情況，從實驗現象判斷化學平衡狀態是否發生變化，并推斷影響化學平衡狀態的因素。

通過開展這一實驗，學生能深層次理解反應物和生成物的濃度變化是化學平衡狀態發生變化的原因之一，從而形成變化觀念與平衡思想。

（三）以問題思考為抓手，深化證據推理與模型認知

課堂上，有效提問能起到發展學生思維、驅動學生自主學習的作用。當前，在化學實驗教學中，部分學生存在過度依賴教師、缺乏主動思考意識等問題。針對這一情況，為更好地幫助學生學習，教師可以結合實驗內容，設計具有思考價值的問題，引導學生觀察實驗現象，發現和分析問題，探究解決問題的方法與實驗現象映射的化學原理，幫助其提升證據推理與模型認知素養。

以人教版《普通高中教科書·化學》必修1“鐵及其化合物的應用”的教學為例。在該課中，教師需要引導學生開展Fe2+、Fe3+的相互轉化實驗，構建鐵三角模型，使學生在提高建模能力的同時形成證據推理意識，學會用對比分析方法解決問題。

教師可以生活中常見的雀巢麥片配料表為情境素材進行導入，提問：“麥片中是否真的添加了還原鐵粉？”圍繞此問題，教師引出鐵粉的作用，并指導學生通過實驗對Fe2+、Fe3+進行鑒別與檢驗。學生不僅要學會根據硫氰化鉀與Fe3+的反應情況進行鑒別，還要學會通過離子溶液的顏色進行鑒別。在學生了解Fe2+和Fe3+的鑒別方法后，教師再設計問題：“二價鐵在空氣中容易轉化成三價鐵，如何才能知道轉化的發生？”由此驅動學生設計實驗方案，讓學生熟悉離子方程式的書寫方法，知道單質鐵具有還原性，加入弱氧化劑可以轉化為Fe2+，與強氧化劑反應可以生成Fe3+，從而推動學生初步構建鐵三角轉化關系認識模型，強化建模能力。

（四）以創新實驗為突破，增強科學探究與創新意識

教師不僅要培養學生發現問題、解決問題、分析問題的能力，還要培養學生的科學探究能力，使學生敢于質疑，勇于創新［3］。教師可以根據學生的學習能力科學劃分小組，引導學生以小組為單位，從問題和假設出發，依據探究目的，設計探究方案，運用化學實驗、調查等方法進行實驗探究，解決相關問題。教師應對學生在合作中的學習表現與成果做出科學評價，幫助學生在交流、分享中積累經驗，取長補短，鑄牢科學探究與創新意識。

以人教版《普通高中教科書·化學》選擇性必修1“制作簡單的燃料電池”的教學為例。此前，學生已經在教師的帶領下學習了原電池的反應原理與化學電池的工作原理。根據本次實驗活動主題，教師可將學生劃分為多個小組，引導小組成員明確本次活動的項目目標，查閱教材內容和網絡資源，復習原電池和電解池的工作原理，通過列表的方式比較氫氧燃料電池的工作原理和電解水的原理，再分組討論并規劃實驗步驟，將完整的實驗設計規劃表交由教師檢查。

針對實驗方案完整、內容明朗的小組，教師可同意其展開實驗；而對于實驗方案存在問題的小組，教師需要引導其完善實驗步驟，避免實驗中可能發生的安全隱患問題。實驗過程中，小組成員可參考教材內容、演示視頻和教師的演示過程探究氫氧燃料電池的制作方法，完成氫氧燃料電池的制作，并在電解過程進行一至兩分鐘后連接音樂卡機芯進行放電實驗，以此深化對燃料電池工作原理的認識，通過實驗發展科學探究能力和合作能力。

實驗結束后，教師應對各組的實驗成果以及小組成員的核心素養發展情況等進行點評，幫助學生反思自身表現，深化科學探究與創新意識，確?！敖?、學、評”實現一體化發展。

（五）以信息技術為支撐，培養科學態度與社會責任

信息技術賦能教學，能夠為學生創設不同于傳統課堂的全新教學環境。教師可以借助信息技術手段豐富教學內容，開闊學生視野，提高學生對化學實驗的重視程度，培養學生的科學態度與社會責任。

以人教版《普通高中教科書·化學》必修1“氯及其化合物”的教學為例。在該課教學期間，教師帶領學生通過實驗探究氯氣的性質，了解氯氣的實驗室制法。許多學生在做完實驗后意猶未盡，表示還想了解更多實驗內容?；趯W生的實際訴求，完成教材內容的教學后，教師搜集互聯網上的資源，延伸教學內容，播放了一個名為“‘危險’的84消毒液”的視頻。視頻展示了市面上多種品牌的84消毒液，操作者用紅色石蕊試紙測定84消毒液具有堿性和漂白性兩種性質，用藍色石蕊試紙測定潔廁靈為酸性試劑。視頻結束后，教師引導學生針對實驗現象，結合已學的氯氣和次氯酸相關知識，簡單分析84消毒液的漂白原理，并嘗試分析84消毒液能否與潔廁靈共同使用，由此驅動學生從課堂學習走向生活應用，使學生形成嚴謹求實的科學態度與社會責任，在遷移應用知識的過程中體會化學學科的價值和魅力。

二、高中化學實驗教學注意事項

教師在開展實驗教學期間，不僅要把握教學策略，關注學科核心素養培育情況，還要關注實驗安全問題，推動“教、學、評”一體化發展。

（一）加強實驗安全意識培養

安全是實驗活動開展的前提。在組織實驗教學期間，教師發現部分學生實驗時存在隨手扔放材料、化學用品擺放不規范等問題。不良行為的出現不僅會影響教學效果，還會產生潛在的安全風險。為解決這一問題，教師要規范學生的實驗操作步驟，增強學生的安全意識。

具體來說，教師可以采取以下方法。第一，在實驗活動開始前為學生講解實驗規則，幫助學生建立安全意識。教師可以借助信息技術手段向學生展示在實驗室中因操作不規范、物品擺放不規范而出現安全問題的視頻，以真實案例提高學生的警惕，讓學生加深對規則的了解。第二，實驗期間，針對學生的不良行為，教師可以采取評分制度，用于警醒、提示學生。教師應關注學生在實驗中的表現，及時巡回指導，如遇到學生未能嚴格遵守規則操作的情況，教師需要扣除其課堂表現分，要求學生重新完成實驗，以增強學生的安全實驗意識，避免類似事件的發生。

（二）確?！敖獭W、評”一體化

評價具有促教、促學的作用［4］。開展化學實驗教學之時，教師應該科學組織評價活動。第一，教師可通過采取過程性評價診斷學生化學學科核心素養的發展水平和化學學業質量標準的達成情況。如在學生操作化學實驗、回答問題期間，教師可以與學生展開積極互動，通過對話的方式了解學生的知識掌握程度。在此期間，若發現學生對某一部分內容不理解或理解不透徹的情況，教師需要進行二次指導、講授，提升學生化學核心概念和觀念的結構化水平。第二，教師應引導學生進行自主評價?？紤]到教師個人精力有限，難以時刻關注每一個學生在實驗過程中的表現與需求。教師可以為學生提供科學、直觀的評價量表，鼓勵學生擔當評價主體，對自己在實驗過程中的表現、合作情況等進行評價，以便學生認識自我、提升自我。

結語

綜上所述，教師在開展高中化學實驗教學時，應以培養學生的化學學科核心素養為核心，遵循以生為本的教學原則，根據化學實驗特點落實化學核心素養培養，為學生營造開放、自主的實驗學習環境，幫助他們構建系統的知識體系；重視對學生安全意識的培養，構建“教、學、評”一體化課堂，培育更多優秀人才。

【參考文獻】

［1］車耀.基于學科核心素養的高中化學實驗教學策略［J］.中國教育學刊，2023（12）：98.

［2］楊麗芳，吳樂.發展創新素養的高中化學實驗教學［J］.中學化學教學參考，2023（23）：21-23.

［3］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.

［4］沈正東.學科核心素養視角下高中化學教學的實踐轉向［J］.上海教育科研，2022（4）：65-69.