核心素養下高中化學實驗課教學研究

摘 要：為了深入探究核心素養下的高中化學實驗課教學，文章以“鈉的幾種化合物”為例，首先分析了化學實驗課教學的價值，其次對高中化學核心素養進行了基本概述，最后提出了具體的實驗教學策略，包括以學生為主體的探究式教學、強調證據推理與模型認知、注重科學探究與創新意識的培養等。研究表明，核心素養下的高中化學實驗課教學方法的綜合應用有效促進了學生多方面能力的培養，這一研究為未來高中化學實驗教學提供了有益的經驗和啟示。

關鍵詞：核心素養；高中化學；實驗課教學

隨著社會的發展，核心素養逐漸成為教育領域的關鍵詞之一，強調學生在知識、能力、品德等多個方面的發展。在高中化學教育中，實驗課作為知識鞏固和能力培養的關鍵環節，其教學方法對學生核心素養的培養具有至關重要的影響。傳統的化學實驗教學往往偏重于知識傳授和操作技能的訓練，而較少關注學生的實踐能力、創新意識以及對科學的深刻理解。因此，如何在高中化學實驗課程中更好地注重核心素養培養，成為當前高中化學教學改革中一個亟待解決的問題。

一、高中化學實驗課教學的價值

（一）提高學生實踐能力和動手技能

通過實驗，學生能夠直接參與化學現象的觀察和操作，將抽象的理論知識轉化為實際的經驗。例如，在“鈉的幾種化合物”實驗中，學生需要仔細測量、混合溶液、觀察反應現象，這種實踐性學習不僅深化了學生對化學概念的理解，而且鍛煉了他們的動手技能。從操作玻璃儀器到掌握實驗步驟，學生在實踐中逐漸提高對化學實驗的熟練度。這為將來從事相關專業或職業奠定了堅實的基礎，使他們更具備解決實際問題的能力。

（二）培養學生的團隊協作與溝通能力

在實驗課程中，學生通常需要組成小組，共同完成實驗任務，這種合作機制促使他們學會共同協作、分工合作，共同面對實驗中的挑戰。通過這種團隊合作，學生不僅能夠分享彼此的知識和技能，還能夠在集體努力中共同解決問題。在實驗中，團隊成員之間需要有效的溝通才能確保實驗的順利進行。學生需要明確分工，交流實驗過程中的觀察和發現，解決實驗中出現的問題。這樣的溝通過程不僅鍛煉了學生表達和傾聽能力，還培養了他們在協作中的相互理解和信任，為未來的團隊合作打下堅實的基礎。通過團隊合作，學生還能夠感受到集體智慧的力量，體會到團隊中每個成員的重要性。這有助于培養學生的團隊協作精神，為他們綜合素質和人際交往能力的提升提供有力支持，使他們在未來的學業和職業中更好地適應團隊合作環境。

（三）激發學生的興趣和創新潛力

高中化學實驗課不僅是理論知識的實踐，更重要的是其在激發學生興趣和創新潛力方面的作用。通過親身參與實驗，學生能夠直觀地感受化學現象，從而激發對化學學科的濃厚興趣。例如，在觀察某些反應時，學生可能會目睹引人入勝的顏色變化、氣體釋放等現象，這種視覺和感覺上的沖擊往往會深深吸引他們。實驗課程同時也為學生提供了自由探索的空間，讓他們能夠在實驗中發現一些新奇的現象或規律，從而激發其創新潛力。通過面對實驗中的未知情境，學生需要動腦筋、發揮靈活思維，培養解決問題的能力。這樣的創新性學習體驗不僅讓學生在實驗中享受到樂趣，也激發了他們對化學科學更深層次的思考和追求。另外，在實驗中，學生還可能因為觀察到意外現象而產生獨立思考的動力，促使他們提出問題、尋找答案，進而培養創新思維。

二、高中化學核心素養概述

高中化學核心素養涵蓋了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，以及科學態度與社會責任五個方面。

在宏觀辨識與微觀探析方面，學生通過實驗和理論學習，能夠將宏觀世界中的化學現象與微觀粒子層面的結構相聯系，拓展對物質性質與行為的理解。

變化觀念與平衡思想的培養使學生更深刻地理解化學反應的動態性質。通過學習平衡反應和反應速率等概念，學生能夠形成對反應過程中物質變化的動態平衡的認識，為后續學科的深入學習奠定基礎。

在證據推理與模型認知方面，學生學會從實驗數據出發，運用科學方法進行合理的推理，建立模型來解釋觀察到的現象，這可以培養他們的邏輯思維和實證研究能力，使其具備分析和解決實際問題的能力。

科學探究與創新意識的強調使學習不僅是知識的傳遞，更注重培養學生主動提出問題、進行實驗和發展新的想法的能力，這有助于激發學生的創新潛力，培養他們對科學探究的熱情和持久的興趣。

科學態度與社會責任的強調使學生在學習中形成謹慎、嚴謹的科學態度，認識到科學的發展與社會的進步密切相關。同時，學生也應該具備將科學知識應用于解決實際問題的社會責任感，意識到科學家的研究與創新對社會發展的積極作用。

三、核心素養下的高中化學實驗課教學策略

（一）以學生為主體的探究式教學

引導學生親自參與實驗設計與操作，能夠強化對學生核心素養的培育。以過氧化鈉的實驗為例，首先，教師通過合理分組，引導學生進行系統化的實驗探究，以深化學生對過氧化鈉性質的理解。在實驗操作中，學生將取1～2克過氧化鈉固體并將其置于試管中，接著滴入1～2毫升水，迅速使用帶有火星的木條插入試管內。在此過程中，學生需細致觀察并檢驗所產生的氣體，同時輕輕觸摸試管外壁，以獲取關于反應的額外信息。隨后，學生需要在溶液中滴入酚酞溶液，以判斷溶液的酸堿性。在實驗進行的過程中，學生能夠觀察到氣體釋放、試管外壁溫度變化以及溶液顏色的變化。通過實驗數據的收集，最終得到結論：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑。

這一實驗設計旨在培養學生的觀察、實驗操作和數據分析能力。實驗中學生需注意掌握火星木條的使用方法，及時觀察氣體生成情況，并在實驗結論中將觀察到的現象與化學反應方程式相聯系。學生在小組中相互合作，分享實驗數據，激發了團隊協作與溝通能力。此外，實驗中的變量調控和對實驗現象的觀察，促使學生形成科學推理和模型認知的能力。以學生為主體的探究式教學，培養了他們的實踐能力、團隊協作與溝通能力，以及科學探究與創新意識，符合高中化學核心素養培養的要求。

（二）強調證據推理與模型認知

通過證據推理與模型認知，學生能夠形成對化學現象的合理解釋，對化學現象和物質性質有更加深入的認識。比如在探究燃燒條件和機理的實驗中，首先，取一團脫脂棉花置于石棉網上，取1小勺過氧化鈉固體并用棉花包裹起來，然后用長導管向棉花中過氧化鈉部位緩緩吹氣，觀察實驗現象。

在這個實驗中，學生將過氧化鈉與脫脂棉花進行反應，觀察實驗現象，結合教師從燃燒條件出發的分析，能夠深刻理解棉花燃燒的原因。在實驗中，教師需要注重實驗的解釋，比如棉花燃燒是由于反應放熱使棉花溫度達到著火點，同時反應產生的氧氣助燃。進一步，教師要指導學生注意到，反應還生成了另一種物質Na2CO3。這一過程中，學生通過實驗現象觀察到棉花的燃燒，并從中獲得了實驗數據。在教師的引導下，學生需要進行證據推理，理解燃燒的條件和機理。通過模型認知，學生將實驗現象與化學反應方程式2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2聯系起來。這種強調證據推理與模型認知的教學方法，有助于學生更全面、深刻地理解化學概念，同時培養他們的科學思維和實驗分析的能力。

（三）注重科學探究與創新意識的培養

科學探究與創新意識的培養旨在通過實驗課程激發學生的好奇心、探究欲望，培養其主動學習和創新思維。科學探究與創新意識培養的目標是使學生熟練掌握已知的理論知識，更能運用所學知識主動解決實際問題，培養他們對科學事業的獨立熱情與深刻理解。

在具體實踐中，首先，要引導學生設計實驗方案。教師需要鼓勵學生在一定的實驗框架內，提出自己感興趣的問題，并設計實驗方案來解決。例如，在“鈉的幾種化合物”教學中，教師可以引導學生思考不同鈉化合物的反應特性，并設計實驗來驗證他們的猜想，這樣的實踐有助于培養學生獨立思考和實驗設計的能力。其次，要推崇開放性實驗設計。教師需要提供一定的實驗條件和材料，鼓勵學生自由組合、創新設計實驗。例如，學生可以根據所學化學知識，自行選擇實驗條件和方法，探索有關鈉的特性的更多實驗現象，這樣的開放性實驗設計有助于培養學生對問題的靈活解決能力和創新思維。最后，引入科學項目研究。鼓勵學生進行深入的科學項目研究，解決實際問題。在“鈉的幾種化合物”教學中，學生可以選擇一個特定的應用領域，如環境科學或工業生產，通過深入研究和實驗，解決相關問題，這樣的項目研究不僅可以培養學生的實際問題解決能力，還有助于將所學知識應用到實際場景中。

（四）培養科學態度與社會責任

培養科學態度與社會責任在高中化學實驗課中至關重要，這旨在培養學生對科學研究和實驗的敬畏之心，使其具備將科學知識應用于社會問題解決的能力。這一過程中，學生需要樹立負責任的科學態度，并認識到科學家的研究對社會發展的積極作用。培養科學態度與社會責任需要通過實驗設計和教學引導，將學生的實踐經驗與社會責任相結合，促使其在未來的科學實踐中具備關愛社會的使命感。

首先，在實驗設計中要強調實驗的安全性和環保性。在進行鈉的幾種化合物的教學實驗時，學生需明確實驗操作的風險，并學習采取適當的安全措施，對此，教師要引導學生思考實驗操作對環境可能產生的影響，并鼓勵他們采用環保的實驗方法。其次，通過對實驗數據的分析和討論，引導學生認識到科學實驗不僅是對知識的檢驗，更是為了解決實際問題。例如，在分析鈉的幾種化合物實驗數據時，教師可以與學生一同思考這些化合物在工業生產中的應用，以及可能的環境影響。通過這樣的教學引導，學生將能夠認識到科學研究對社會的實際貢獻。最后，通過提出具體的社會問題，鼓勵學生運用所學化學知識進行解決。在鈉的幾種化合物實驗教學中，教師可以引導學生思考與化合物相關的環境問題，如廢水處理中可能出現的化學反應，通過這樣的思考和實驗設計，學生將更好地理解科學與社會的關聯，培養解決實際問題的科學態度與社會責任感。

（五）融合信息技術與實驗教學

信息技術的引入能夠豐富實驗內容，增強學生對實驗過程的理解，并為他們提供更廣闊的學科視野。通過結合虛擬實驗、模擬軟件等現代技術工具，學生可以在更安全、豐富的環境中進行實驗探究，這可以培養其實驗技能和科學思維。

首先，在化學實驗課中，教師可以引入虛擬實驗軟件，讓學生在計算機上進行模擬實驗，觀察化學反應過程，調整實驗條件，無需真實物質即提高了實驗的靈活性和安全性。例如，對“鈉的幾種化合物”教學，可以通過虛擬實驗軟件模擬不同條件下鈉與其他元素的反應，讓學生更深入地理解反應機制。其次，教師應該通過多媒體投影儀或在線教學平臺，呈現豐富的實驗視頻、反應動畫等內容，使學生能夠在視覺上更清晰地理解實驗過程。比如在進行“鈉與不同酸堿溶液反應”的相關實驗中，教師就可以運用多媒體設備，通過展示鈉與不同酸堿溶液反應的視頻，讓學生更加生動地了解化學反應的實際過程。最后，教師還可以引入電子實驗記錄系統，鼓勵學生使用智能設備記錄實驗數據、繪制實驗圖表，并進行數據分析，這不僅可以提高學生對實驗數據的處理能力，還可以培養他們使用現代科技進行科學研究的技能。例如，學生在“鈉的幾種化合物”實驗中可以使用電子表格軟件記錄反應結果，輕松繪制反應趨勢圖。

融合信息技術與實驗教學，不僅能夠提升學生的學科水平，還能夠錘煉其信息技術應用能力，這樣的教學有助于將傳統實驗教學與現代科技手段有機結合，創造更具啟發性和互動性的學習環境。

綜上所述，核心素養下的高中化學實驗課教學在培養學生多方面能力方面具有顯著的優勢和潛力。要實現核心素養下高中化學實驗課教學效率的全面提升，教師還需要進行更深入的研究和使用更創新的教學手段。未來的教學改革中，教育工作者需要不斷總結實踐經驗，借鑒先進教育理念，進一步完善實驗設計，提高實驗教學的效果。

參考文獻：

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（責任編輯：鄭 暢）