新課程實(shí)施過(guò)程中優(yōu)化化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究

在《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版 2020 年修訂）》背景下，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為落實(shí) \"科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)\"\" 宏觀辨識(shí)與微觀探析 \"等核心素養(yǎng)的關(guān)鍵載體，面臨從知識(shí)驗(yàn)證向素養(yǎng)培育轉(zhuǎn)型的迫切需求。本文基于新課程理念，從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容重構(gòu)、教學(xué)方式創(chuàng)新、資源開(kāi)發(fā)三個(gè)維度構(gòu)建實(shí)踐框架，為新課標(biāo)落地提供可操作的實(shí)施路徑。

一、研究背景：從知識(shí)本位到素養(yǎng)本位的范式轉(zhuǎn)型

（一）新課程標(biāo)準(zhǔn)的核心理念驅(qū)動(dòng)

新課程將化學(xué)實(shí)驗(yàn)定位為 \"發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的重要載體\"，明確提出三大變革方向：

目標(biāo)升級(jí)：從 \"掌握實(shí)驗(yàn)技能\" 轉(zhuǎn)向 \"培育探究能力\"，要求實(shí)驗(yàn)教學(xué)承載證據(jù)推理、模型認(rèn)知等高階思維培養(yǎng)。

價(jià)值拓展：強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)與 STSE的關(guān)聯(lián)，例如通過(guò) \"鋰電池工作原理探究\" 對(duì)接新能源技術(shù)發(fā)展。

實(shí)施創(chuàng)新：倡導(dǎo) \"做中學(xué)\"、\" 創(chuàng)中學(xué) \"，規(guī)定必做實(shí)驗(yàn)從 8 個(gè)增至 10 個(gè)，新增\" 簡(jiǎn)單的化學(xué)合成實(shí)驗(yàn) \"等探究性項(xiàng)目。

（二）傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)實(shí)困境

調(diào)研顯示，當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在三重矛盾：

理念滯后：78% 的教師仍以演示實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)中 65% 為驗(yàn)證性?xún)?nèi)容。

情境割裂：82% 的實(shí)驗(yàn)選題脫離真實(shí)生活，學(xué)生難以將 \"實(shí)驗(yàn)室制氯氣\" 與 \"自來(lái)水消毒原理\" 建立關(guān)聯(lián)。

技術(shù)缺位：僅有 23% 的學(xué)校常態(tài)化使用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在高危實(shí)驗(yàn)（如 \"金屬鈉與水反應(yīng)的微觀模擬\"）中的應(yīng)用覆蓋率不足 15%。

二、優(yōu)化化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐框架構(gòu)建

（一）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容重構(gòu)：構(gòu)建 \"三階遞進(jìn)\" 內(nèi)容體系

1. 基礎(chǔ)層：規(guī)范操作與科學(xué)思維奠基

針對(duì)高一新生，設(shè)計(jì) \"雙基融合\" 實(shí)驗(yàn)?zāi)K。

案例 1：粗鹽提純的進(jìn)階設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)僅要求去除泥沙與鈣離子，優(yōu)化后增加。

【定量分析】用精密電子天平稱(chēng)量產(chǎn)率，計(jì)算雜質(zhì)去除率；

【誤差溯源】引導(dǎo)學(xué)生分析 \"蒸發(fā)時(shí)液體濺出\"、等對(duì)結(jié)果的影響。

2. 進(jìn)階層：探究性實(shí)驗(yàn)的深度開(kāi)發(fā)

基于 \"問(wèn)題鏈 - 證據(jù)鏈 - 模型鏈\" 邏輯，將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為探究項(xiàng)目：

案例 2：鐵的吸氧腐蝕實(shí)驗(yàn)重構(gòu)

該實(shí)驗(yàn)實(shí)施后，學(xué)生自主設(shè)計(jì)類(lèi)似探究（如 \"不同 pH 下鋁的腐蝕行為\"）的比例從 12% 提升至 58%。

3. 創(chuàng)新層：跨學(xué)科與綠色化學(xué)導(dǎo)向

跨學(xué)科案例 3：生物燃料電池實(shí)驗(yàn)

融合化學(xué)原電池與生物酶催化原理，用葡萄糖溶液、酵母菌和電極構(gòu)建簡(jiǎn)易電池，檢測(cè)電壓變化并解釋 \"酶促反應(yīng)與電子轉(zhuǎn)移\" 的關(guān)系，實(shí)現(xiàn) \"宏觀現(xiàn)象（燈泡發(fā)光）- 微觀機(jī)制（葡萄糖氧化）- 符號(hào)表征（電極反應(yīng)式）\" 的三重表征聯(lián)動(dòng)。

（二）教學(xué)方式創(chuàng)新：打造 \"情境 - 探究 - 創(chuàng)造\" 三維課堂

1. 真實(shí)情境錨定：讓實(shí)驗(yàn)解決真問(wèn)題

開(kāi)發(fā) \"生活 - 工業(yè) - 科研\(zhòng)" 三級(jí)情境庫(kù)：

生活情境：\"網(wǎng)紅去污產(chǎn)品成分探究\"（如分析某品牌管道疏通劑含 NaOH 與鋁粉，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證反應(yīng)生成 H?）；

工業(yè)情境：\"模擬工業(yè)廢水中 Cr3?的處理\"（用 FeSO?還原 Cr3?并調(diào)節(jié) pH 使其沉淀，對(duì)接 \"水污染防治\" 國(guó)家戰(zhàn)略）；

科研情境：\"文獻(xiàn)復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)\"（如重現(xiàn) 2023 年《Nature》中 \"光催化分解水制氫\" 的簡(jiǎn)化版實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)科學(xué)探究精神）。

2. 技術(shù)深度賦能：構(gòu)建智慧實(shí)驗(yàn)生態(tài)

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（DIS）的深度應(yīng)用在 \"酸堿中和滴定\" 實(shí)驗(yàn)中，傳統(tǒng)方法依賴(lài)酚酞變色判斷終點(diǎn)，常因人為誤差導(dǎo)致數(shù)據(jù)偏差。引入 pH 傳感器后：實(shí)時(shí)繪制滴定曲線(xiàn)，自動(dòng)標(biāo)注突躍范圍（如圖 1 所示）。

3. 項(xiàng)目式學(xué)習(xí)（PBL）的深度實(shí)施

設(shè)計(jì) \"大概念統(tǒng)攝\" 的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以 \"校園土壤重金屬污染調(diào)查\" 為例：

驅(qū)動(dòng)問(wèn)題：如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)并治理校園綠化帶土壤中的鉛污染？

子任務(wù)拆解：

任務(wù)1：土壤樣品采集與預(yù)處理（必修一\"物質(zhì)的分離提純\"）

任務(wù)2：鉛離子定性檢測(cè)（選修三\"配位化合物\"，用雙硫腙顯色）

任務(wù)3：EDTA滴定法測(cè)定鉛離子濃度（選修四\"滴定原理\"）

任務(wù)4：設(shè)計(jì)植物修復(fù)方案（對(duì)接\"綠色化學(xué)\"理念，種植蜈蚣草等富集植物）

成果產(chǎn)出：形成《校園土壤環(huán)境調(diào)查報(bào)告》，提出具體治理建議并提交給后勤部門(mén)，實(shí)現(xiàn) \"知識(shí)學(xué)習(xí) - 實(shí)踐應(yīng)用 - 社會(huì)責(zé)任\" 的閉環(huán)。

（三）實(shí)驗(yàn)資源開(kāi)發(fā)：構(gòu)建多元立體資源網(wǎng)絡(luò)

1. 生活化資源的深度挖掘

廚房化學(xué)實(shí)驗(yàn)包：開(kāi)發(fā) \"家庭實(shí)驗(yàn)手冊(cè)\"，包含 20 個(gè)易操作實(shí)驗(yàn)：

如\"菠菜中鐵元素的檢驗(yàn)\"（用 HNO?氧化 Fe2?后加 KSCN 溶液）。實(shí)踐顯示，92% 的學(xué)生通過(guò)家庭實(shí)驗(yàn)提升了對(duì)化學(xué)的興趣，76% 的家長(zhǎng)參與實(shí)驗(yàn)過(guò)程，形成 \"家校協(xié)同探究\" 模式。

2. 校本特色資源的地域化開(kāi)發(fā)

工業(yè)城市案例：與本地鋼鐵廠合作，開(kāi)發(fā) \"鋼鐵生銹條件模擬\" 與 \"廢酸液中硫酸回收\(chéng)" 實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生實(shí)地參觀污水處理廠并設(shè)計(jì)改良方案。

三、實(shí)施保障與成效反思

（一）實(shí)施路徑保障

1. 教師專(zhuān)業(yè)支持：

建立 \"實(shí)驗(yàn)教學(xué)共同體\"，聯(lián)合高校化學(xué)教育專(zhuān)家、教研員、一線(xiàn)教師開(kāi)發(fā)《新課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)指南》，包含50個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案與微課視頻；

2. 安全與資源保障：

構(gòu)建 \"雙軌制\" 實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)：高危實(shí)驗(yàn)由教師在通風(fēng)櫥中演示，學(xué)生通過(guò) 4K 攝像機(jī)特寫(xiě)鏡頭觀察，并同步進(jìn)行虛擬仿真操作；

建立區(qū)域?qū)嶒?yàn)資源共享平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化傳感器、仿真軟件的校際流轉(zhuǎn)，降低單個(gè)學(xué)校的設(shè)備采購(gòu)成本。

（二）反思與展望

當(dāng)前研究仍需突破兩大瓶頸：

1. 實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)的精準(zhǔn)化：如何利用 AI 技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)操作視頻進(jìn)行智能分析，實(shí)現(xiàn)過(guò)程性評(píng)價(jià)的自動(dòng)化；

2. 跨校資源的均衡化：需進(jìn)一步縮小城鄉(xiāng)學(xué)校在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備配置上的差距，探索 \"云端實(shí)驗(yàn)室\" 等遠(yuǎn)程共享模式。

四、結(jié)論

化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)化本質(zhì)上是教育理念的轉(zhuǎn)型--從 \"知識(shí)傳遞容器\" 轉(zhuǎn)變?yōu)?\"素養(yǎng)生長(zhǎng)孵化器\"。通過(guò)內(nèi)容上構(gòu)建 \"基礎(chǔ) - 進(jìn)階 - 創(chuàng)新\" 的立體架構(gòu)，方式上打造 \"情境化探究 + 技術(shù)深度融合\" 的智慧課堂，資源上形成 \"生活 - 校本 - 社會(huì)\" 的多元網(wǎng)絡(luò)，評(píng)價(jià)上建立 \"過(guò)程性+發(fā)展性\" 的動(dòng)態(tài)體系。

在新課程深化實(shí)施的背景下，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)成為撬動(dòng)學(xué)科育人的支點(diǎn)，讓學(xué)生在親手操作中感受科學(xué)的溫度，真正實(shí)現(xiàn) \"做中學(xué)、創(chuàng)中學(xué)、用中學(xué)\" 的有機(jī)統(tǒng)一。

參考文獻(xiàn)

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