核心素養視角下高中化學實驗教學路徑

作者簡介：李忠文（1972—），男，福建省邵武第四中學。

化學是一門以實驗為基礎的自然科學。實驗教學是化學課程的重要組成部分，在培養學生科學思維、創新精神和實踐能力方面發揮著不可替代的作用。高中階段是學生科學思維和探究能力發展的關鍵時期，化學實驗教學的價值和意義更加凸顯。高中化學教師應當從教學內容、方法等角度尋找優化實驗教學的路徑，以有效培養學生核心素養。

一、部分高中化學實驗教學存在的問題

（一）課程內容單一

目前，仍有部分高中化學實驗課程的教學內容僅為驗證性實驗，即讓學生通過實驗來驗證教科書上已有的結論。這種做法雖然有助于學生鞏固理論知識，但是不利于學生的創新思維和解決問題能力發展。這類實驗沒有鼓勵學生展開自主探究，會使得學生更加注重實驗結果而非實驗過程。學生在做實驗時，完全按照書上的步驟操作，得到特定的實驗結果，就可以完成學習任務。還有一些教師在開展實驗教學時，僅采取“演示-模仿”的教學方法，即教師示范實驗步驟，然后學生模仿操作[1]。這種教學方法雖然能夠保證實驗的安全性和成功率，但沒有給足學生思考的空間，會限制學生的學習參與度。顯然，這些教學策略無法有效培養學生的科學思維、科學探究與實踐等核心素養。

（二）師生互動較少

在實驗教學中，師生之間的互動十分重要。教師可以通過與學生交流，了解學生學習上的疏漏，幫助學生找到實驗步驟存在的問題；也可以通過向學生提問，引導學生深入分析實驗現象，反思自己的實驗過程，由此形成良好的化學觀念、科學探究與實踐等核心素養。然而，部分教師在開展實驗教學時，與學生的互動限于對實驗步驟的講解和技術指導。這些教師很少引導學生深入思考實驗背后的原理或其他更深層次的知識，導致學生對實驗的理解停留在表面，實驗技能也得不到充分鍛煉。

（三）評價體系不夠完善

在許多高中化學實驗課程中，教師選擇通過學生的實驗報告分析學生的學習成果，關注點在學生記錄的實驗數據是否準確、學生得到的結論是否正確等，對于學生在整個實驗過程中的表現以及學生實驗設計能力、團隊合作能力、解決問題能力等技能的發展缺乏有效的評估。這樣的評價方式容易使學生形成為了完成任務而做實驗的心態，無法意識到實驗本身在培養科學思維、科學探究與實踐等方面的重要性。

二、核心素養視角下高中化學實驗教學路徑分析（一）豐富實驗內容，增強課堂趣味性

1.增設改進性實驗，鼓勵改進方案

根據上述分析，高中化學實驗教學應注重培養學生的科學探究能力、創新思維和實踐能力。為此，教師可以增設改進性實驗，鼓勵學生修改實驗方案[2]。根據實驗目的，教育實驗可以分為探索性實驗、驗證性實驗和改進性實驗三種。探索性實驗是解決新問題、檢驗新的理論假設的實驗，所得實驗結果具有創新性；驗證性實驗指的是對同一問題和同一理論假設，運用同樣的方法完成的實驗；而改進性實驗則是針對已經取得的實驗成果進行修改和完善的實驗。為了讓全體學生在實驗的過程中獲得發展，教師可以在介紹基礎化學知識后，適時引導學生完成改進性實驗，確保基礎相對較差的學生也能參與實驗探究，從中獲得能力發展。

具體來說，教師可以在演示或者介紹一些驗證性實驗后，先利用問題引發學生的探究欲，再給學生提供拓展學習資料和必要的實驗器材，引導學生根據已有知識和拓展學習資料改進實驗方案，然后自己動手去做實驗，認真分析實驗現象，進一步明確實驗變量之間的關系以及實驗原理。改進性實驗不僅能夠激發學生的學習興趣，而且能夠培養學生的獨立思考能力和解決問題能力。

在開展魯教版高中化學必修第二冊教材中的“海帶提碘與海水提溴”實驗教學時，教師先簡要介紹相關化學原理，再利用基礎的實驗器材完成驗證性實驗。接下來，教師提出問題，引導學生討論從海帶中高效提取碘以及從海水中高效分離出溴的方法。此后，教師適時分享拓展學習資料，讓學生根據所學知識和拓展學習資料，嘗試改進實驗方案，并自主完成改進性實驗。有學生在完成“海帶提碘”實驗時，選擇先將海帶灼燒成灰，用熱水浸泡海帶灰并過濾，得到含碘離子的溶液，再加入氧化劑氯水，將碘離子氧化為碘單質，最后用四氯化碳萃取碘。在學生完成改進性實驗的過程中，教師引導學生從多個角度分析實驗結果，評估實驗設計的合理性。

2.結合實際案例，深化理論聯系

教師在開展高中化學實驗教學時，應當注重將理論知識與實際案例結合，深化學生對化學原理的理解，同時培養學生解決實際問題的能力。教師可以通過貼近生活或生產實際的教學案例，引導學生展開實驗探究，將課堂所學知識應用于解決實際問題[3]。這樣做不僅能夠增強學生的學習興趣，還能培養學生的科學探究能力和創新意識。

在開展魯教版高中化學必修第二冊教材中“化學反應與能量轉化”一節的教學時，教師可以引入“暖寶寶能夠發熱”這一教學案例，引導學生由此設計簡單的探索性實驗，探究化學反應中的能量轉化。教師在介紹暖寶寶的發熱原理后，提供實驗材料，包括鐵粉、活性炭、食鹽、水等，然后鼓勵學生自行設計實驗模擬暖寶寶發熱的過程，探究影響暖寶寶發熱效果的因素。

某學生設計的實驗方案包含以下實驗步驟：（1）將鐵粉、活性炭、食鹽按一定比例混合，裝入自封袋；（2）向混合物中加入少量水，檢測混合物的溫度變化；（3）改變鐵粉、活性炭、食鹽的比例，記錄不同條件下混合物的溫度變化情況；（4）分析實驗數據，得出結論。通過這一實驗，學生得出結論：鐵粉的比例越高，混合物的溫度升高幅度越大，而活性炭、食鹽則起到催化劑的作用，可以加快反應速率。

（二）改進教學方法，增強實驗互動性

1.倡導小組合作，促進交流分享

教師可以組織小組合作實驗，讓學生共同展開探究，并通過交流與分享深化對知識的理解。為此，教師需要幫助學生科學分組，確保學生可以在小組內互幫互助。教師也可以給不同學習小組分配不同的實驗項目或研究問題，鼓勵小組成員一同完成實驗設計、實驗操作和結果分析等任務，由此養成從多角度思考問題的良好學習習慣，發展團隊合作能力。

在開展魯教版高中化學必修第二冊教材中“從化石燃料中獲取有機化合物”一節的教學時，教師組織了小組合作實驗，鼓勵學生合作完成“從煤焦油中分離苯酚”的實驗，并通過交流與分享完善實驗流程。首先，學生在小組內討論，一起將實驗任務分解，明確實驗操作、數據記錄和結果分析的要點，以及實驗過程中小組成員的分工，由此得到具體的實驗方案。其次，學生按照實驗方案合作完成實驗。最后，學生共同分析實驗現象和數據，討論實驗成功或失敗的原因，并尋找改進實驗的思路。

在實驗過程中，如果教師發現學生需要教材之外的資料，應當及時給予學生相應的幫助，鼓勵學生根據自己的需求查閱課外資料，以保證學生順利完成實驗。在結果分析環節，學生可能會發現實驗現象與預期不符，此時，教師可以建議學生跟別的小組展開討論，以解決問題。

2.強化問題導向，引發深度思考

教師可以在實驗教學的不同階段提出不同類型的問題，引導學生深入探究實驗現象背后的原理，培養其科學探究能力和批判性思維。在實驗教學開始前，教師可以提出引導性問題，幫助學生明確實驗目的；在學生做實驗的過程中，教師可以提出探究性問題，引導學生認真觀察實驗現象，分析實驗現象出現的原因；在學生完成實驗后，教師可以提出反思性問題，指導學生總結化學現象的規律，尋找改進化學實驗的思路。

在開展魯教版高中化學必修第一冊教材中“電解質的電離離子反應”一節的教學時，教師帶領學生完成“探究不同電解質溶液的導電性”實驗。在實驗教學開始前，教師提問：“大家有沒有發現，有些物質的水溶液能夠導電，有些物質的水溶液卻不能。這是為什么呢？”接下來，教師帶領學生回顧電解質和非電解質的概念，明確“探究不同電解質溶液的導電性”實驗的目的是探究電解質電離的規律。學生有了知識基礎后，教師進一步提問：“大家認為我們可以如何設計實驗，來比較不同電解質溶液的導電性呢？”在學生做實驗的過程中，教師適時提出探究性問題：“為什么鹽酸和氯化鈉溶液的導電性較強，而醋酸溶液的導電性較弱呢？”為了解決這個問題，學生需要認真觀察實驗現象，結合所學知識分析原因。在一番思索、討論后，學生得出結論：這是因為氯化氫和氯化鈉是強電解質，在水中幾乎完全電離，所以二者的水溶液導電性較強；而醋酸是弱電解質，在水中只是部分電離，所以其水溶液導電性較弱。教師追問：“溫度對電解質的電離有影響嗎？我們如何確定這一影響呢？”在教師的引導下，學生嘗試改變實驗條件，探究溫度對電解質電離的影響。在學生完成實驗后，教師提出反思性問題：“你認為在做實驗的過程中，什么事情很重要呢？你通過這一系列實驗，收獲了什么知識和技能呢？”這些問題具有較強的開放性，可以引導學生根據自己的實際情況進行反思、總結。

（三）完善評價體系，增強評價有效性

1.重視學習表現，綜合評估能力

教師需要重視學生在做實驗過程中的表現，借此分析學生的實驗能力、科學探究能力和思維品質，明確學生的學習成果和核心素養發展情況，從而有針對性地調整教學策略[4]。教師應當綜合評估學生在實驗設計、實驗操作、結果分析等環節的表現，給出多維度的過程性評價。這種評價方式既能夠全面反映學生的學習表現，又能夠激勵學生在實驗過程中注重細節、積極思考。

在開展魯教版高中化學必修第一冊教材中“氧化還原反應”一節的教學時，教師帶領學生完成“鐵與硫酸銅溶液反應”實驗。教師設置的實驗任務為：探究鐵與硫酸銅溶液反應的現象，并分析這一反應的本質。教師從以下幾個方面評估學生的學習表現：（1）學生能否明確鐵是還原劑、硫酸銅是氧化劑，并根據氧化還原反應的基本原理，設計合理的實驗步驟，順利驗證鐵被氧化為鐵離子；（2）學生能否規范操作實驗器材（如能否正確使用試管、量筒和酒精燈），是否注意實驗安全（如在加熱硫酸銅溶液時有沒有避免溶液濺出）；（3）學生能否根據實驗現象和數據分析氧化還原反應的本質，寫出鐵與硫酸銅反應的化學方程式，并運用清晰的語言解釋鐵被氧化的過程。

2.多元反饋機制，激勵持續進步

教師可以利用多元反饋機制激勵學生不斷反思和改進。教師應在實驗教學的不同階段及時給學生提供評價，并適時組織同伴互評、學生自評活動，確保學生獲得有針對性的反饋。

在開展魯教版高中化學必修第二冊教材中“化學反應的快慢和限度”一節的教學時，教師帶領學生完成“探究硫代硫酸鈉與酸反應速率的影響因素”實驗。在學生做實驗的過程中，教師觀察學生的操作并及時給予反饋。比如發現學生未嚴格控制實驗變量時，教師提醒其注意實驗條件。在學生完成實驗后，教師根據學生的實驗報告給予書面評價。除此之外，教師組織小組互評和自我反思活動，鼓勵學生評估同伴以及自己在實驗中的表現，從實驗設計的創新性、操作的規范性以及數據分析的邏輯性等角度提出自己的看法。

結語

綜上所述，高中化學實驗教學在培養學生核心素養方面具有不可替代的作用。為了確保實驗教學充分發揮作用，教師需要正視當前實驗教學存在的問題，認真研究解決策略，并積極展開實踐嘗試，構建更加科學有效的實驗教學模式，為學生的長遠發展奠定堅實的基礎。

【參考文獻】

[1]郭奕彤.探究核心素養視角下高中化學實驗教學創新策略［J].高考，2024（14）：100-102.

[2］齊軍.核心素養視角下高中化學實驗社團活動的開展與實踐［J].求知導刊，2023（24）：2-4.

[3］郭奕彤.探究核心素養視角下高中化學實驗教學創新策略［J].高考，2024（14）：100-102.

[4］楊小琴.核心素養視角下的高中化學實驗教學策略研究［J].甘肅教育研究，2023（1）：57-59.