核心素養(yǎng)視域下初中化學實驗創(chuàng)新策略研究

[中圖分類號] G633.8 [文獻標識碼] A[文章編號] 1674-6058（2025）18-0005-04

課程理念是教學設(shè)計的指揮棒，是課堂教學的靈魂。《義務(wù)教育化學課程標準（2022年版）》提出，實驗是科學探究的重要形式和學習化學的重要途徑。教師在教學中應(yīng)高度重視和加強實驗教學，充分發(fā)揮實驗的育人功能，真正做到讓學生在“做中學”“用中學\"\"創(chuàng)中學”。

核心素養(yǎng)是學科育人價值的集中體現(xiàn)，是學生通過課程學習而逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的正確價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。當前，初中化學核心素養(yǎng)包括化學觀念、科學思維、科學探究與實踐、科學態(tài)度與責任四個方面。如何利用初中化學實驗課有效培養(yǎng)學生的化學核心素養(yǎng)，是擺在一線教師面前的一項重要任務(wù)。

一、初中化學實驗教學現(xiàn)狀

（一）實驗意識淡薄，缺乏創(chuàng)新思維

受應(yīng)試教育的影響，部分教師認為做實驗浪費時間、影響教學進度，因而淡化實驗教學，用講解實驗或播放實驗視頻的方式代替動手實驗，將學生實驗改成演示實驗。這部分教師只關(guān)心實驗結(jié)果，缺乏對學生動手能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，沒有真正成為學生成長道路上的“專業(yè)領(lǐng)航員”。

（二）重視實驗結(jié)論，忽視探究過程

當前的初中化學課堂，部分教師只注重知識的傳授，而忽視了對學生思維的培養(yǎng)。有些教師為了提高實驗的成功率、壓縮課堂實驗時間，在課前就將學生實驗儀器組裝好并嚴格控制實驗藥品用量，或盡可能排除對實驗現(xiàn)象產(chǎn)生影響的因素，學生只要利用教師準備好的儀器按照要求操作就能準確得出結(jié)論。這樣的做法雖然能提高課堂效率，但由于缺少探究環(huán)節(jié)，學生不知實驗全貌，教師無法解決課堂的生成性問題，不利于學生思維的發(fā)展。

（三）為創(chuàng)新而創(chuàng)新，缺乏實用性

隨著新課標落地，全國各地都在組織各種類型的實驗創(chuàng)新活動，旨在為教師的實驗教學提供參考范例。部分教師由于對實驗創(chuàng)新一知半解，沒有經(jīng)過系統(tǒng)的培訓(xùn)和學習，在課堂上開展的實驗缺乏創(chuàng)新性。例如，有些教師為了使用數(shù)字傳感器，盲目將定性實驗改成定量實驗，這大大增加了實驗的難度，不利于學生理解和操作。另外，受實驗儀器數(shù)量的限制，原來的學生實驗只能被迫改為演示實驗，這種做法違背了學生的認知規(guī)律，偏離了實驗創(chuàng)新的軌道。實驗創(chuàng)新應(yīng)該是用最簡單的辦法去解決問題，教師在創(chuàng)新實驗時應(yīng)該充分考慮創(chuàng)新的落腳點是否把握準確，有沒有普遍實用價值。

二、基于化學核心素養(yǎng)的實驗創(chuàng)新教學策略

（一）創(chuàng)新實驗情境

良好的實驗情境是調(diào)動學生主觀能動性、啟發(fā)學生思維、提高實驗效果的重要手段。實驗情境可從以下幾個方面進行創(chuàng)新。

1.利用化學史創(chuàng)新實驗情境

化學是一門歷史悠久的學科。教師可以從《天工開物》《夢溪筆談》《本草綱目》等書籍中挖掘情境素材，將其運用到實驗教學中，讓學生了解我國古代技術(shù)對人類文明發(fā)展的促進作用，感受我國古代勞動人民的智慧，增強學生的民族自豪感和文化自信。例如，在化學實驗教學中，教師可巧妙融人我國古代科技成就，實現(xiàn)科學探究與愛國主義教育的有機融合。具體而言：在探究金屬活動性順序的實驗中，可引入宋代《夢溪筆談》記載的“膽水浸銅法”作為情境素材；在探究燃燒條件實驗時，可結(jié)合《韓非子》記載的“燧人氏鉆木取火”典故，引導(dǎo)學生分析摩擦生熱使溫度達到木材著火點的科學原理。通過挖掘這些古代科技成就中的科學內(nèi)涵，既能增強實驗教學的趣味性和文化底蘊，又能培養(yǎng)學生的民族自豪感和科技自信，實現(xiàn)知識傳授與價值引領(lǐng)的雙重目標。

2.利用魔術(shù)創(chuàng)新實驗情境

魔術(shù)充滿著奇幻與神秘的色彩，一個別開生面的魔術(shù)表演能為學生帶來視覺和心靈的沖擊。初三學生好奇心強，渴望動手揭開魔術(shù)的神秘面紗。根據(jù)學生的這一心理特點，教師可以將實驗巧妙地設(shè)計成魔術(shù)，提高學生的探究興趣。例如，在探究酸堿的化學性質(zhì)時，教師可以為學生表演“變色魔術(shù)”：用一個紙杯分別倒出紅色、藍色、紫色的溶液，讓學生思考這是什么原理。又如，在探究燃燒的條件時，教師表演魔術(shù)“燒不壞的手帕”：將手帕放入酒精中浸濕，然后將其點燃，可以看到酒精在燃燒，而手帕卻安然無恙。通過揭秘手帕為什么燒不壞，從而激發(fā)學生對燃燒條件的探究興趣。有趣的魔術(shù)實驗讓化學課堂更具魅力，能增強學生對實驗探究的欲望。

3.通過跨學科創(chuàng)新實驗情境

創(chuàng)設(shè)跨學科實驗是化學實驗教學創(chuàng)新的重要手段之一。通過將化學實驗與其他學科結(jié)合，不僅可以加深學生對化學知識的理解，而且可以培養(yǎng)他們的跨學科素養(yǎng)和綜合能力。例如，在探究碳酸鈣的化學性質(zhì)時，可以引用詩句：“千錘萬鑿出深山，烈火焚燒若等閑。粉骨碎身渾不怕，要留清白在人間。\"通過探究實驗，讓學生理解石灰的物理特性，并將這種特性升華為精神品格一一堅守高潔操守，留正氣于天地。

（二）創(chuàng)新實驗裝置

初中化學課程具有啟蒙性和基礎(chǔ)性，教師在確保學生認識常見的實驗儀器、掌握基本實驗操作技能的前提下，可以利用一些操作簡單、綠色環(huán)保、數(shù)據(jù)可視化的儀器設(shè)計創(chuàng)新實驗。

1.簡約、直觀化創(chuàng)新

實驗的改進既不能拘泥于教材的設(shè)計，又不能復(fù)雜難懂，只有緊緊抓住課堂上的重點問題才能充分發(fā)揮實驗的作用。例如，探究蠟燭燃燒產(chǎn)生二氧化碳的實驗，可以選擇用集氣瓶代替燒杯，將集氣瓶罩在正在燃燒的 1cm 左右的蠟燭上；待蠟燭熄滅后，用玻璃片蓋住瓶口，接著往集氣瓶里倒入澄清石灰水后振蕩，可以明顯看到澄清石灰水變渾濁。用集氣瓶代替燒杯的原因是集氣瓶瓶口較小，裝置密閉性較好，生成的二氧化碳不容易擴散出去，實驗現(xiàn)象更明顯。又如，在探究溫度對碳酸氫鈣分解速率的影響時，教師可以采用雙試管夾，將兩支裝有等量碳酸氫鈣的試管安裝在雙試管夾上，再分別使用酒精燈和酒精噴燈加熱這兩支試管。可以觀察到，隨著溫度越來越高，碳酸氫鈣的分解速率也越來越快。雙試管夾實現(xiàn)了兩支試管同時加熱，便于進行對比實驗，節(jié)約了實驗時間。

2.環(huán)保、生活化創(chuàng)新

結(jié)合生活實際設(shè)計實驗是連接化學理論與現(xiàn)實生活的重要橋梁。在日常的化學教學中，教師不應(yīng)局限于教材上的實驗案例，而應(yīng)積極探索將化學實驗與日常生活緊密結(jié)合的途徑，在實驗中滲透綠色化學理念。例如，廢舊電池處理實驗和分子運動現(xiàn)象實驗可以讓學生在實踐中深人理解化學原理，并感受到化學知識在生活中的廣泛應(yīng)用。通過模擬廢舊電池的安全拆解和無害化處理過程，學生可以直觀地了解到電池中的化學物質(zhì)及其對環(huán)境產(chǎn)生的影響，從而樹立環(huán)保意識。而分子運動現(xiàn)象實驗是人教版初中化學教材中的一個探究實驗。在這個探究實驗中，氨水揮發(fā)性強，導(dǎo)致實驗室到處彌漫氨氣，會對學生的身體健康造成傷害，對空氣造成污染，而且取用過的氨水也不好處理。這時，教師可以對該教材實驗進行改進：將U形管的一端與氨水試劑瓶瓶口連接，另一端放沾有酚酞的棉簽，并在支管處系上小氣球，如圖1所示。利用改進后的裝置探究氨分子運動現(xiàn)象，可以很快得出分子在不斷運動的結(jié)論。該裝置還能演示分子由近及遠不斷運動的過程，而且制作成本低，操作簡便、安全、環(huán)保。

圖1改進后的分子運動現(xiàn)象實驗裝置

3.數(shù)字化、新型化創(chuàng)新

引入數(shù)字化、一體化實驗是化學實驗教學與時俱進、激發(fā)學生興趣的有效途徑。隨著科技的飛速發(fā)展，化學領(lǐng)域的新技術(shù)、新材料層出不窮，這為化學實驗教學提供了豐富的素材和靈感。在實驗內(nèi)容的多元化設(shè)計中，教師可以結(jié)合當前的科技發(fā)展趨勢，引入一些新穎、有趣的創(chuàng)新實驗。例如，測定空氣中氧氣的體積含量實驗，可以運用傳感器檢測密閉容器中氧氣的含量和壓強的變化，從而實現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)可視化。碳酸鈣轉(zhuǎn)化為氧化鈣的實驗需要高溫加熱，但由于酒精燈的實測溫度只有 550°C 左右，可用家用噴槍代替酒精燈一一噴槍溫度能達到 1300^°C 左右，而且操作簡單，隨開隨用，隨關(guān)隨停。

（三）創(chuàng)新實驗方式

在化學課上，教師可以通過創(chuàng)新實驗方式讓學生獲得更多動手實踐和思考的機會，親歷完整的實驗探究過程，在實踐操作中習得化學知識與技能，引導(dǎo)學生學習科學方法，發(fā)展科學思維，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。

1.補充可視化實驗

筆者在實際教學中發(fā)現(xiàn)，教材上有些實驗原理和實驗現(xiàn)象需要通過直觀的實驗才能讓學生真正理解。同時，適當補充教材上沒有的實驗有助于激發(fā)學生的探索精神，培養(yǎng)學生敢于質(zhì)疑、實事求是、大膽創(chuàng)新的品質(zhì)。

例如，在教授人教版化學九年級上冊第六單元課題2“碳的氧化物\"這一內(nèi)容時，教師可以設(shè)計學生實驗，用甲酸和濃硫酸制取一氧化碳，然后往新鮮雞血中分別注入一氧化碳和氧氣。此時注入氧氣的血液呈鮮紅色，而注入一氧化碳的血液則呈暗紅色，這說明一氧化碳極易與血紅蛋白結(jié)合，造成缺氧。通過對比實驗并聯(lián)系生物學知識，可以讓學生對一氧化碳中毒的原理有更直觀的認識，從而落實生命教育。

隨著我國傳統(tǒng)制茶技藝及其相關(guān)習俗被列為非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，圍爐煮茶被越來越多的人所喜愛。如何設(shè)計一個既能檢驗圍爐煮茶中一氧化碳的產(chǎn)生又能預(yù)防一氧化碳中毒的實驗?zāi)兀拷處熆蓪嶒炇业耐L櫥改裝成密閉空間，用一氧化碳檢測儀實現(xiàn)一氧化碳濃度的測量和報警；用蒸發(fā)血裝酒精，用茶壺模擬圍爐煮茶，并在旁邊放一杯水，用新鮮的雞血檢驗一氧化碳的毒性。這個實驗?zāi)茏寣W生直觀感受到一氧化碳難溶于水且有毒的性質(zhì)，掌握預(yù)防一氧化碳中毒的方法，真正落實化學來源于生活又服務(wù)于生活的理念。采用數(shù)字傳感器精確測量，使實驗數(shù)據(jù)精準化、直觀化，彌補了教材中文字描述的不足。

2.變驗證性實驗為探究性實驗

探究性實驗比驗證性實驗更能培養(yǎng)學生的思維能力。在探究性實驗中，學生通過提出問題、猜想與假設(shè)、制定實驗方案、進行實驗、得出結(jié)論、反思與評價等步驟進行實驗探究，能取得知其然又知其所以然的效果

例如，為了幫助學生理解“分子之間存在間隔”這一概念，可以設(shè)計對比實驗：讓學生使用注射器分別壓縮等體積的空氣和水，觀察推動活塞的難易程度。通過實驗現(xiàn)象（空氣易壓縮而水難壓縮），引導(dǎo)學生得出“氣體分子間隔較大，液體分子間隔較小\"的結(jié)論，從而直觀認識分子間隔的存在及其差異。又如，在探究物質(zhì)燃燒與氧氣濃度關(guān)系的實驗中，可以通過以下對比實驗進行驗證。實驗一：在空氣中加熱細鐵絲。用酒精燈加熱細鐵絲時，鐵絲會逐漸變紅（達到紅熱狀態(tài)），但不會發(fā)生燃燒現(xiàn)象。這是因為空氣中氧氣濃度約為 21% ，不足以支持鐵絲劇烈燃燒。實驗二：鐵粉在酒精火焰中燃燒。當將細鐵粉撒入燃燒的酒精火焰時，可以觀察到明顯的火星四射現(xiàn)象。這是由于酒精燃燒提高了局部溫度，同時鐵粉具有更大的比表面積，使其與氧氣接觸更充分，從而實現(xiàn)了有限度的燃燒。實驗三：鐵絲在純氧中燃燒。將點燃的細鐵絲放入盛有純氧的集氣瓶中，可以觀察到劇烈的燃燒現(xiàn)象，伴隨明亮的火星和四射的火星。這是因為純氧環(huán)境（氧氣濃度接近 100% 顯著加快了氧化反應(yīng)速率。這三個實驗形成對照，清楚地表明：物質(zhì)的燃燒劇烈程度與氧氣濃度呈正相關(guān)。同時，反應(yīng)物的接觸面積和溫度條件也是影響燃燒的重要因素。實驗中需注意，使用純氧時要避免油脂污染，防止發(fā)生爆燃危險。

3.補充家庭小實驗

有些實驗看起來離我們很遙遠，但如果教師適當改進實驗裝置，或者在不改變實驗原理的基礎(chǔ)上，利用生活中的材料替換原來的實驗裝置，學生會覺得這些實驗觸手可及，這樣可以培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)生活、關(guān)注生活的意識。家庭小實驗是課堂教學的延伸，教師在確保實驗安全的前提下可以布置一些生活化的小實驗。例如，學生可以利用廚房中的天然食材，如紫甘藍、胡蘿卜等自制酸堿指示劑通過簡單的提取和配制過程，制作出具有酸堿指示功能的天然指示劑。這一實驗不僅能讓學生親身體驗到化學變化的奇妙，還能讓他們學會如何運用所學知識解決實際生活中的問題。

又如，在講解水的凈化過程中絮凝劑的作用時，可以拓展實驗內(nèi)容，讓學生動手制作食用明膠軟糖（如QQ糖），以此類比絮凝沉降的原理，具體實驗操作如下。實驗材料：食用明膠（主要成分為膠原蛋白，可作為膠凝劑），果汁或糖漿（提供風味），食用色素（可選，調(diào)節(jié)顏色），純凈水。實驗步驟：1.溶解明膠。將適量明膠加入溫水中攪拌至完全溶解，明膠分子在水中分散后，會形成膠體溶液。2.混合調(diào)味：加入果汁或糖漿調(diào)節(jié)甜度，并可根據(jù)個人喜好加入少量食用色素。3.靜置冷卻：將混合液倒入模具中，靜置冷卻至室溫或放入冰箱加速凝固。明膠分子在降溫過程中會重新交聯(lián)，形成穩(wěn)定的凝膠結(jié)構(gòu)。這樣形成的膠狀物就是平常學生愛吃的QQ糖。這樣制成的QQ糖口感好、口味多樣。該實驗既能增強學生對膠體化學的理解，又能結(jié)合生活實際，提高學生的學習興趣。

三、結(jié)束語

隨著課堂教學改革的推進，初中化學實驗教學要積極探索方法的改革、教學手段和教學形式的創(chuàng)新，以此打造可以改變學生學習狀態(tài)的課堂。要打造這樣的課堂，應(yīng)創(chuàng)新設(shè)計基于化學核心素養(yǎng)的新型實驗教學模式，從實驗情境、實驗裝置及實驗方式三方面創(chuàng)新，增加化學課堂的吸引力，提高課堂效率，培養(yǎng)學生的化學核心素養(yǎng)。

[參考文獻]

[1]張興.微型實驗在初中化學實驗教學中的應(yīng)用[J]學周刊，2021（8）：145-146.

[2」許雪珠.淺談化學創(chuàng)新實驗在教學中的運用：反思全國化學實驗創(chuàng)新比賽[J].教育與裝備研究，2016（10）：46-48.

[3」秦艷艷，高小政.新課程理念下初中化學實驗教學策略的改進和創(chuàng)新[J].新課程，2023（17）：157-159.

[4」季萌萌.核心素養(yǎng)下初中化學實驗項目式學習的教學設(shè)計與實踐[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古師范大學，2024.

[5」仲崇晶.基于核心素養(yǎng)的初中化學實驗創(chuàng)新設(shè)計探析[J].吉林教育，2024（18）：36-38.

（責任編輯 陳明）