新課標背景下高中化學實驗教學策略研究

摘 要：《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱新課標）要求教師注重開展“素養(yǎng)為本”的教學，指導學生學會依據探究目的設計并優(yōu)化實驗方案，完成實驗操作，這體現了實驗教學在高中化學中的重要性。由此，本文對新課標背景下高中化學實驗教學進行研究，從創(chuàng)設實驗情境、組織實驗探究以及實施信息化教學等方面提出了教學策略，以期推進實驗教學的高效開展，為學生核心素養(yǎng)的提升奠定基礎。

關鍵詞：新課標；高中化學；實驗教學

在新課標背景下，高中化學迎來了全新且更嚴格的教學要求。其中，實驗教學作為化學教學的基礎，新課標要求教師通過實驗教學，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，發(fā)展核心素養(yǎng)，使學生適應未來社會的發(fā)展要求。對此，教師應緊跟新課標下的教學變化，對實驗教學策略進行優(yōu)化創(chuàng)新，以激發(fā)學生對化學實驗的探究興趣，主動參與實驗過程，從而深入理解化學知識的本質，為學生未來的學習發(fā)展奠定基礎。

一、高中化學實驗教學的重要性

（一）有助于激發(fā)學生學習興趣

化學實驗教學能夠將抽象的化學知識轉化為生動形象的實驗現象，這在激發(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)學習熱情等方面發(fā)揮著重要作用[1]。具體來說，在實驗教學中，學生能夠主動圍繞實驗現象探究背后的化學原理，了解引發(fā)這些現象的原因，進而主動學習相關知識。通過這種方式，學生能夠在學習中保持積極的學習態(tài)度，還能轉變學生對化學學習的認識，從而主動投入實驗探究中，增進對化學知識的理解，促進化學核心素養(yǎng)的有效發(fā)展。

（二）有助于培養(yǎng)學生實踐與創(chuàng)新能力

實驗教學給學生提供動手操作的機會，能夠使學生在實踐中提高動手能力，發(fā)展創(chuàng)新思維，這對學生的學習發(fā)展有著積極的作用。具體來說，化學實驗離不開組裝實驗儀器、添加試劑以及按要求操作等環(huán)節(jié)，這些操作在鍛煉學生手眼協(xié)調能力中發(fā)揮著重要作用[2]。同時，實驗教學還鼓勵學生自主設計實驗方案，并圍繞實驗問題進行分析，結合所學知識進行思考、嘗試與創(chuàng)新。這不僅有助于增進學生對化學知識的理解，還能提高學生的實踐能力，促進創(chuàng)新意識的有效發(fā)展。

（三）有助于提升學生科學素養(yǎng)

在高中化學實驗教學中，學生需仔細觀察實驗現象的變化，準確記錄實驗數據，并分析現象及數據背后蘊含的化學原理，探討影響現象變化的原因，從而培養(yǎng)嚴謹的科學態(tài)度，促進科學思維的有效發(fā)展[3]。同時，學生還可以在參與實驗的過程中了解科學研究的基本方法，通過提出問題、做出假設、設計并完成實驗等環(huán)節(jié)體會科學探究的全流程，從而培養(yǎng)學生的科學探究精神，為學生科學素養(yǎng)的發(fā)展奠定基礎。

二、新課標下高中化學實驗教學策略

（一）創(chuàng)設實驗情境，激發(fā)學習興趣

1.聯系實際生活，創(chuàng)設生活情境

化學知識與生活有著緊密的聯系，且在實際生活有著大量的體現。對此，教師可借助這一特點，將化學實驗與生活現象聯系起來，創(chuàng)設貼近生活的實驗情境，使學生深入體會化學知識的實用性，激發(fā)其對化學知識的探究興趣。以魯科版必修第二冊《化學反應與能量轉化》這一課為例，教師可帶領學生分析“暖寶寶”的發(fā)熱現象，探尋發(fā)熱原理[4]。首先，讓學生觀察“暖寶寶”的外觀和成分說明，了解其主要成分，如鐵粉、水及活性炭等，隨后鼓勵學生大膽思考、提出假設，探究“暖寶寶”的發(fā)熱原理。其次，組織學生進行實驗探究。將“暖寶寶”中的粉末倒入燒杯，再加入適量的水，觀察此過程中的現象及溫度變化，做好數據記錄。從實驗結果來看，隨著時間的推移，溶液的溫度逐漸升高，表明杯中有放熱反應出現。再次，教師可指導學生進行對比實驗，探究不同成分對“暖寶寶”放熱效果的影響。如準備多個相同的燒杯，在燒杯中分別添加鐵粉與水，鐵粉、水與活性炭組分，對比不同燒杯中溫度的變化。從實驗結果來看，加入活性炭后，溫度升高的速度更快，說明活性炭在“暖寶寶”的發(fā)熱過程中起到了促進作用。此外，教師還可以引導學生思考如何通過實驗數據分析反應速率和熱量變化，如測量“暖寶寶”發(fā)熱過程中不同時間點的溫度，繪制溫度—時間曲線，讓學生直觀看到反應速率隨時間變化的情況，以此培養(yǎng)學生的數據分析能力，促進科學思維的有效發(fā)展。

由此，通過對“暖寶寶”發(fā)熱原理進行實驗探究，學生能夠對化學反應中的能量變化產生深入認識，還能學會用化學知識解釋生活現象，有助于提高學生的實踐能力，培養(yǎng)高階思維能力。

2.圍繞核心概念，創(chuàng)設問題情境

問題情境的創(chuàng)設是激發(fā)學生學習主動性，促進學生深入思考的重要途徑。在高中化學實驗教學中，教師應圍繞核心概念，創(chuàng)設問題情境，引導學生逐步深入實驗原理的探究中，從而增進知識理解，提高教學效率[5]。同時，教師應綜合考慮學生的學習水平，適度調整問題內容，使問題情境符合學生的學習需求，充分發(fā)揮問題情境對學生學習的促進作用，為實驗教學的順利開展奠定基礎。以魯科版必修第一冊“氧化還原反應”這一課為例，教師可圍繞本節(jié)課的核心知識點，基于實驗設計一系列的問題，引導學生深入探究，為課程教學的順利實施營造良好的氛圍。首先，教師可借助多媒體軟件播放使用水果電池點亮燈泡的視頻，順勢提出問題“為什么水果能讓燈泡發(fā)光？其中蘊含著怎樣的化學原理？”以此激發(fā)學生對氧化還原反應的探究興趣；其次，使用U型管、硫酸銅溶液、硫酸鋅溶液以及鋅片、銅片等器材開展實驗，帶領學生探究氧化還原反應中電子的轉移。其中，教師先在U型管兩端分別加入硫酸銅溶液和硫酸鋅溶液，再將鋅片插入硫酸鋅溶液中，將銅片插入硫酸銅溶液，隨后使用鹽橋與導線將各項器材連接起來，形成閉合回路。隨后，學生仔細觀察實驗現象，發(fā)現靈敏電流計的指針發(fā)生偏轉，銅片表面有紅色物質析出，鋅片逐漸溶解。當實驗結束后，教師可組織學生進行討論，分析引發(fā)實驗現象的原因。此過程中，教師同樣可設計引導型問題，如“電流計指針偏轉表示什么？銅片上的紅色物質是什么？”讓學生在分析問題中理解電子轉移的概念，并鼓勵學生大膽質疑、積極思考，培養(yǎng)學生探究意識。此外，教師還可以提出拓展性問題，讓學生在課后進行思考，如“生活中還有哪些氧化還原反應的應用？如何利用氧化還原反應原理對電池設計進行創(chuàng)新？”通過上述問題設計，學生能夠聯系生活經驗進行思考，探究更高效的解題方式，從而鞏固對氧化還原反應的理解，促進學生學習思維的有效發(fā)展。

由此，在問題情境的引導下，學生能夠主動投入實驗知識的探究中，還能在參與實驗的過程中發(fā)散思維，增進知識理解，進而養(yǎng)成良好的思維習慣，為后續(xù)學習更復雜的化學知識奠定基礎。

（二）組織實驗探究，促進自主學習

在新課標背景下，教師應注重培養(yǎng)學生自主學習能力，使學生養(yǎng)成良好的學習及思維習慣，以推進學生的全面發(fā)展。此過程中，實驗教學的實施能夠為學生提供自主學習的平臺，具體來說，教師可鼓勵學生圍繞目標自主設計實驗方案，選擇實驗器材，并按照要求完成實驗操作。同時，教師還可以引導學生在實驗結束后進行總結反思，基于實驗結果得出結論，以此培養(yǎng)學生的自主學習能力，促進其科學素養(yǎng)的有效發(fā)展。以魯科版必修第二冊《化學反應的快慢和限度》這一課為例，教師就可以引導學生自主設計實驗，探究溫度、濃度及催化劑等因素對化學反應速率的影響。

首先，在探究溫度對化學反應速率的影響時，學生可準備三支相同的試管，分別在其中加入等量的過氧化氫溶液，再將三支試管分別放在常溫環(huán)境、熱水及冷水中，最后向其中加入等量的二氧化錳粉末，觀察三支試管中氣泡的產生速率。通過對實驗現象進行分析，學生可得出結論“溫度越高，化學反應速率越快；溫度越低，化學反應速率越慢”。

其次，在探究濃度對化學反應速率的影響時，學生同樣可準備三支相同的試管，在其中分別添加不同濃度的鹽酸溶液，再加入等量的鋅粒，觀察并記錄試管中氣泡的產生速率。通過對實驗現象進行分析，學生可得出結論“反應物濃度越大，化學反應速率越快；反應物濃度越小，化學反應速率越慢”。

最后，在探究催化劑對化學反應速率的影響時，學生則需準備兩支添加等量過氧化氫溶液的試管，向其中一支試管中添加二氧化錳粉末，另一支試管則保持原樣，觀察這兩支試管中氣泡的產生速率。通過觀察實驗現象可知，加入催化劑后，化學反應速率顯著提升，能夠得出催化劑可改變化學反應速率的結論。

需要注意的是，教師在學生進行實驗的過程中應當進行實時指導，在學生產生操作錯誤或疑問時應及時進行解答，并在學生觀察實驗現象后指導學生分析實驗數據，討論實驗結果，幫助學生鞏固知識，提高教學質量。

由此，通過設計實驗探究任務，引導學生自主探究，學生不僅可以深入理解影響化學反應速率的因素，還能在學習中培養(yǎng)學生的自主探究能力，提高科學素養(yǎng)，進而推進化學教學的高效開展。

（三）開展合作探究，培養(yǎng)團隊意識

在高中化學實驗教學中，小組合作探究的實施能夠促進學生之間的交流與合作，培養(yǎng)學生的團隊意識，增強學生的溝通能力。對此，教師應設計合作探究任務，引導學生在合作中進行深入溝通，分享彼此的想法，促進思維碰撞，進而共同解決任務。同時，教師還可以對不同學生的角色分工進行合理設計，確保每個學生都能積極參與到合作過程中，充分發(fā)揮自己的長處，提高合作效果。以魯科版必修第一冊“鐵的多樣性”這一課為例，教師可在課前對學生進行分組，讓學生以小組的形式交流并探討“鐵及其化合物”這一實驗的設計方案。其中，有的學生提出向不同亞鐵鹽溶液中滴加氫氧化鈉溶液，觀察沉淀顏色變化，借此探究亞鐵離子的性質；有的學生則建議使用不同濃度的硝酸與鐵反應，觀察硝酸濃度變化對鐵離子產物的影響。隨后，各小組確定實驗方案、試劑及儀器，再按照既定流程完成實驗操作，得出實驗結論。當實驗結束后，小組成員應共同總結實驗過程中的經驗教訓，做好對實驗報告的完善，并思考實驗的改進方法，分享彼此的心得體會，從而推進實驗教學的高效開展。

由此，通過開展合作探究，給學生提供交流討論的平臺，學生不僅可以對化學知識產生深入理解，還能提高實驗能力，培養(yǎng)團隊意識，為自身學科核心素養(yǎng)的發(fā)展打下堅實的基礎。

（四）融合信息技術，開展虛擬實驗

在新課標背景下，各種虛擬實驗軟件的應用價值得到了教育領域的廣泛認同，且發(fā)揮了顯著的價值。如部分化學實驗存在危險，一旦操作不當，就會對學生的人身安全造成威脅，給傳統(tǒng)的化學實驗教學帶來了困難。對此，教師可應用燒杯化學實驗室、雷諾實驗等虛擬實驗軟件，模擬實驗過程，讓學生在虛擬環(huán)境中完成操作。這既可以讓學生直接觀察實驗現象，還能規(guī)避實際操作中的安全風險。以魯科版必修第二冊《化學鍵與物質構成》這一課為例，由于化學鍵這一概念相對抽象，且無法在現實情境中展示，教師可借助虛擬實驗軟件，從原子結構角度分析化學鍵的形成，以使學生對化學鍵產生初步認識。首先，對離子鍵的形成探究，可讓學生登錄軟件，進入離子鍵實驗模塊。此模塊清晰展示了鈉原子和氯原子的原子結構模型，隨后學生可使用鼠標點擊操作，模擬鈉原子最外層電子向氯原子轉移的過程。隨著電子的轉移，鈉原子逐步失去電子，形成帶正電的鈉離子，氯原子得到電子變成帶負電的氯離子。同時，學生還可以通過軟件的可視化功能，清晰觀察鈉離子與氯離子間的靜電吸引力的變化，產生對離子鍵的直觀理解。

對共價鍵，可切換到共價鍵實驗模塊，借助氫氣和氯氣反應生成氯化氫這一實驗，利用軟件的可視化功能展示反應過程中，氫原子和氯原子相互靠近、重疊，形成共用電子對的過程。此過程中，學生可調整兩個原子的相對位置和角度，觀察共用電子對的偏移情況，或是對比不同共價鍵的形成過程，理解共價鍵極性這一概念。

對晶體結構，可切換至晶體結構展示區(qū)，其中包含不同晶體的三維結構模型，學生可通過鼠標對模型進行縮放、拖動處理，觀察不同角度下晶體中粒子排列方式的變化。以氯化鈉晶體為例，學生可在軟件中清晰地看到鈉離子和氯離子交替排列的面心立方結構，還能使用軟件的交互功能，單獨觀察鈉離子周圍的異性離子數量和距離等信息。

由此，借助虛擬實驗軟件對實驗教學模式進行優(yōu)化創(chuàng)新，不僅可以擺脫傳統(tǒng)教學模式的困境，還能發(fā)展學生的核心素養(yǎng)，為新課標要求的落實提供支持，這對學生的全面發(fā)展有著積極的促進作用。

結束語

在新課標背景下，化學教師應對現行的實驗模式進行優(yōu)化創(chuàng)新，給學生提供高質量的實驗環(huán)境，從而提高學生的實驗能力，促進學生的全面發(fā)展。由此，本文對高中化學實驗教學策略進行研究，通過分析實驗教學的重要性，提出了創(chuàng)設實驗情境、組織實驗探究、開展合作探究等措施，以充分發(fā)揮實驗教學對學生化學能力發(fā)展的促進作用，為學生核心素養(yǎng)的提升奠定基礎。

參考文獻

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