實(shí)驗(yàn)教學(xué)中化學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的探討
——以“鈉與水反應(yīng)”為例

陶 都，毛芳芳，劉夢(mèng)琴，劉文靜，任 晶

(衡陽(yáng)師范學(xué)院 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421008)

隨著經(jīng)濟(jì)、文化全球化和知識(shí)社會(huì)化的來(lái)臨，國(guó)力競(jìng)爭(zhēng)逐漸由軍事和經(jīng)濟(jì)的競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)變?yōu)槲幕腿瞬诺母?jìng)爭(zhēng)，一個(gè)國(guó)家的文化自信與人才儲(chǔ)備成為重中之重。為了適應(yīng)世界教育改革發(fā)展趨勢(shì)、提升本國(guó)教育國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的迫切需要，教育部于2014年首次提出發(fā)展學(xué)生“核心素養(yǎng)”的教育觀，明確學(xué)生應(yīng)具備的適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力[1]。人類生活離不開(kāi)化學(xué)及其相關(guān)知識(shí)，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生必備的科學(xué)素養(yǎng)，根據(jù)化學(xué)課程的特點(diǎn)，將化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)分為5個(gè)方面，即：“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模擬認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”[2]。

1 高中化學(xué)教學(xué)存在的不足之處

在義務(wù)教育及高中教育階段，部分學(xué)校及教師受應(yīng)試教育思想的影響，以及學(xué)生評(píng)價(jià)方式過(guò)于單一，教師往往只注重學(xué)生成績(jī)的高低和知識(shí)的傳授，而忽略了學(xué)生自身能力和化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)?？v觀化學(xué)歷史的發(fā)展過(guò)程，沒(méi)有一個(gè)化學(xué)發(fā)現(xiàn)不與化學(xué)實(shí)驗(yàn)緊密聯(lián)系，因此說(shuō)化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。在高中的化學(xué)教學(xué)工作中，實(shí)施實(shí)驗(yàn)教育也是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)之一。但是，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，教師為了追趕教學(xué)進(jìn)度或者受教學(xué)條件的限制，不能滿足學(xué)生們進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的需求，以至于不能充分發(fā)揮化學(xué)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的作用，這就要求化學(xué)教師認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的重要性，積極組織開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。本文將以“鈉與水反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)為例，講述實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所體現(xiàn)的化學(xué)核心素養(yǎng)。

2 “鈉與水反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)中所體現(xiàn)的核心素養(yǎng)

“鈉與水反應(yīng)”是人教版高中化學(xué)必修一第三章《金屬及其化合物》的內(nèi)容，通過(guò)對(duì)金屬鈉的性質(zhì)學(xué)習(xí)，學(xué)生可以認(rèn)識(shí)到活潑金屬與水反應(yīng)的通性?！扳c與水反應(yīng)”是高中生接觸的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)，通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)了學(xué)生觀察、描述、分析、歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力。學(xué)生初步學(xué)會(huì)從宏觀現(xiàn)象到化學(xué)符號(hào)再到微觀世界分析的“三重表征”的思維方式，由感性認(rèn)識(shí)上升到理性思維。因此選擇以“鈉與水反應(yīng)”為例，講述化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

2.1 科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)

以實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展探究式學(xué)習(xí)，以實(shí)驗(yàn)改進(jìn)提升創(chuàng)新意識(shí)?？茖W(xué)探究活動(dòng)過(guò)程，有利于學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，通過(guò)這一過(guò)程，學(xué)生的認(rèn)知水平以及對(duì)于知識(shí)的理解程度得到極大的提升。課前要求學(xué)生查閱鈉與水反應(yīng)的相關(guān)知識(shí)，上課時(shí)在確保實(shí)驗(yàn)安全的情況下開(kāi)展學(xué)生自主探究實(shí)驗(yàn)，通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)，總結(jié)鈉與水反應(yīng)的現(xiàn)象。教師引導(dǎo)學(xué)生思考，在實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程中存在著哪些不足之處，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是否可以進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新。學(xué)生初遇這樣的問(wèn)題會(huì)沒(méi)有思路，教師教授學(xué)生思考的方式，并且以注射器代替玻璃燒杯[3]進(jìn)行實(shí)驗(yàn)為例，激發(fā)學(xué)生思維，使之具備獨(dú)立思考與創(chuàng)新的能力。

2.2 宏觀辨識(shí)與微觀探析

由現(xiàn)象追其本質(zhì)，由感性認(rèn)識(shí)到理性理解。在鈉與水的實(shí)驗(yàn)中，將鈉放入水中后會(huì)出現(xiàn)“浮、熔、游、響、紅”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，教師通過(guò)教學(xué)，使學(xué)生具備根據(jù)宏觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析產(chǎn)生現(xiàn)象的微觀原因的能力。例如：反應(yīng)使酚酞變紅，即能夠分析產(chǎn)生了堿性物質(zhì)，學(xué)生可以從反應(yīng)物元素的角度推測(cè)出堿性物質(zhì)是氫氧化鈉。通過(guò)這一節(jié)課的教學(xué)，學(xué)生具有從不同方面認(rèn)識(shí)到物質(zhì)的多樣性的能力，能夠從元素、原子和分子的角度來(lái)認(rèn)識(shí)物質(zhì)的組成、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和用途，形成結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)的觀念；學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解能夠由直觀感性的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提升到深層理性的本質(zhì)原因，能夠從宏觀和微觀兩個(gè)角度共同分析物質(zhì)以及化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)象。

2.3 變化觀念與平衡思想

化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)運(yùn)動(dòng)變化的過(guò)程，化學(xué)變化區(qū)分于物理變化的一個(gè)重要特征即是在化學(xué)變化的過(guò)程中有新物質(zhì)的生成，并且化學(xué)變化伴隨著能量的轉(zhuǎn)化。在鈉與水的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象看到鈉塊熔化，以及滴有酚酞的水溶液變紅，即是化學(xué)變化有舊物質(zhì)的消失和新物質(zhì)的生成。在反應(yīng)中會(huì)產(chǎn)生大量的熱，學(xué)生可以認(rèn)識(shí)到化學(xué)反應(yīng)伴隨著能量的變化，有助于學(xué)生形成化學(xué)反應(yīng)伴隨著物質(zhì)變化的觀念。通過(guò)金屬鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生能夠從物質(zhì)變化的內(nèi)因與外因、量變與質(zhì)變等多個(gè)角度分析化學(xué)變化，能用聯(lián)系和發(fā)展、動(dòng)態(tài)平衡的觀點(diǎn)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)，并能夠猜測(cè)在某一條件下可能產(chǎn)生的物質(zhì)以及發(fā)生化學(xué)變化的歷程。

2.4 證據(jù)推理與模擬認(rèn)知

當(dāng)遇到一個(gè)問(wèn)題時(shí)，首先根據(jù)一定的證據(jù)理論基礎(chǔ)對(duì)其進(jìn)行假設(shè)，做出合理的分析和推理，從而形成正確的結(jié)論。在鈉與水的實(shí)驗(yàn)中，會(huì)產(chǎn)生一種氣體，學(xué)生根據(jù)元素守恒的相關(guān)知識(shí)可以推測(cè)出這種氣體可能是氫氣或者氧氣，即學(xué)生能夠運(yùn)用已有知識(shí)推測(cè)可能的反應(yīng)過(guò)程和產(chǎn)物，并設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想。在金屬的化學(xué)性質(zhì)這一節(jié)中，學(xué)生需要通過(guò)金屬鈉與水反應(yīng)，得出活潑金屬與酸和水反應(yīng)這一類反應(yīng)的性質(zhì)與特點(diǎn)。學(xué)生能夠?qū)ふ椅镔|(zhì)之間的聯(lián)系和存在的規(guī)律，建立認(rèn)知模型和思維結(jié)構(gòu)框架，讓學(xué)生總結(jié)出某一規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生以一舉三的學(xué)習(xí)能力。

2.5 科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任

教育的目的即是培養(yǎng)社會(huì)所需要的人才，每一位學(xué)生最終都將步入社會(huì)，化學(xué)又與我們的社會(huì)生活緊密相關(guān)，化學(xué)教育更應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)價(jià)值觀念，樹立科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度和強(qiáng)烈的社會(huì)責(zé)任意識(shí)?！翱茖W(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”是化學(xué)學(xué)習(xí)的更高層次的價(jià)值追求，要求學(xué)生能夠?qū)εc化學(xué)相關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題作出正確的判斷，并且能運(yùn)用化學(xué)知識(shí)參與社會(huì)活動(dòng)[2]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)能讓學(xué)生尊重事實(shí)和證據(jù)，反對(duì)封建迷信，在鈉與水的教學(xué)中，將民間流傳的“火煉水鬼”的迷信作為課堂導(dǎo)入，通過(guò)鈉與水的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生認(rèn)識(shí)到?jīng)]有鬼神之說(shuō)，都只是人們的封建迷信，從而樹立崇尚真理的意識(shí)。在鈉與水反應(yīng)的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)中通過(guò)控制反應(yīng)的發(fā)生和終止，來(lái)達(dá)到減少原材料的使用，從而引入綠色化學(xué)的概念，培養(yǎng)學(xué)生們的社會(huì)責(zé)任感。

在“鈉與水反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)中，從實(shí)驗(yàn)的各個(gè)步驟到實(shí)驗(yàn)的各個(gè)現(xiàn)象，均不同程度的體現(xiàn)出化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的五個(gè)方面。化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)揮著極為重要的作用，通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象將書本上抽象片面的知識(shí)直觀的呈現(xiàn)在學(xué)生眼前，利于學(xué)生的理解和掌握知識(shí)，同時(shí)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)軇?chuàng)設(shè)教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓展學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的思維，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和價(jià)值觀念。列夫·托爾斯泰曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“知識(shí)只有當(dāng)它靠積極的思維得來(lái)，才是真正的知識(shí)?！倍瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)正是知識(shí)轉(zhuǎn)化為思維的關(guān)鍵一環(huán)，并且課本上的所學(xué)知識(shí)都是為實(shí)驗(yàn)所準(zhǔn)備的，因此，推動(dòng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是促進(jìn)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

3 總結(jié)與展望

在“以素養(yǎng)為本”的教育思想指導(dǎo)下，教師們要注重學(xué)生能力和核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。這就要求我們教師為學(xué)生營(yíng)造一個(gè)科學(xué)探究式學(xué)習(xí)的環(huán)境，在這樣的環(huán)境下學(xué)生大膽猜想、勇于創(chuàng)新、敢于實(shí)踐。作為化學(xué)教師，更要利用好化學(xué)實(shí)驗(yàn)這一學(xué)科特色，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，啟迪學(xué)生的科學(xué)探究和創(chuàng)新意識(shí)，促進(jìn)培養(yǎng)全面發(fā)展的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。在教學(xué)條件不能滿足學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)的需求時(shí)，鼓勵(lì)教師要對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新，鼓勵(lì)創(chuàng)設(shè)“微型實(shí)驗(yàn)”，讓每一個(gè)學(xué)生都能在實(shí)驗(yàn)中收獲化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。