化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的思考*

蔣小飛，宋萬琚，江雪清

(貴州師范學(xué)院化學(xué)與材料學(xué)院，貴州 貴陽 551088)

2017版高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)提出以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)為主旨，學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在學(xué)習(xí)本學(xué)科知識的過程中所獲得能體現(xiàn)學(xué)科本質(zhì)特征的關(guān)鍵成就，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是指從化學(xué)學(xué)科角度促進(jìn)學(xué)生終身發(fā)展、成功生活和社會良好運(yùn)轉(zhuǎn)的，以化學(xué)知識、化學(xué)思想、化學(xué)觀念為基礎(chǔ)而形成的具有化學(xué)學(xué)科特征的素養(yǎng)[1]。實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的學(xué)科特征也是重要的教學(xué)手段，通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)具有獨(dú)特的優(yōu)越性。

1 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)

科學(xué)實(shí)驗(yàn)既是科學(xué)技術(shù)的構(gòu)成要素，也是科學(xué)教育的實(shí)踐基礎(chǔ)，因此強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的學(xué)科素養(yǎng)教育對于實(shí)現(xiàn)化學(xué)教育目的和凸顯化學(xué)實(shí)驗(yàn)教育的功能有著重要的意義?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教育同時具有學(xué)科特征和化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的規(guī)律性。學(xué)科特征意味著化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)教育的要求，化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的養(yǎng)成離不開化學(xué)實(shí)驗(yàn)，規(guī)律性則是指化學(xué)實(shí)驗(yàn)教育的過程性對化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)形成方式具有重要作用，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的學(xué)科素養(yǎng)教育必須既符合科學(xué)教育的一般性特點(diǎn)，同時化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)具有特殊性。

任何科學(xué)實(shí)驗(yàn)理論思維和實(shí)驗(yàn)方法都起著指導(dǎo)性的作用，一是理性思維滲透于實(shí)驗(yàn)問題的提出、實(shí)驗(yàn)的設(shè)計和實(shí)施、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析、處理和得出結(jié)論以及對實(shí)驗(yàn)結(jié)論的解釋、鑒定過程之中，這其中包括思維的邏輯方法的運(yùn)用。二是適宜的實(shí)驗(yàn)方法是獲得正確結(jié)果的前提條件。實(shí)驗(yàn)方法不僅是獲得精確、典型、完整的有關(guān)研究對象的客觀事實(shí)從而過渡到理性認(rèn)識的重要階段，而且獲得理性認(rèn)識后，所建立的科學(xué)假說、理論還必須通過實(shí)驗(yàn)方法來檢驗(yàn)真理性[2]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)不但能整合化學(xué)知識學(xué)習(xí)與應(yīng)用的過程，而且也是綜合培養(yǎng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ倪^程，化實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程應(yīng)該是一個師生共同通過實(shí)驗(yàn)探究建構(gòu)化學(xué)知識的過程，在這個過程中，無疑離不開科學(xué)本質(zhì)教育的科學(xué)探究，科學(xué)探究應(yīng)該充分體現(xiàn)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，充分在讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)過程基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

2 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)形成

化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該是以學(xué)生為主體的教學(xué)活動，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動，進(jìn)行科學(xué)知識學(xué)習(xí)的過程，這個過程體現(xiàn)著科學(xué)知識、科學(xué)方法(學(xué)科思維方法和學(xué)科實(shí)驗(yàn)特定方法)和科學(xué)態(tài)度以及科學(xué)倫理觀教育的綜合。這些共性充分說明實(shí)驗(yàn)教學(xué)是奠定學(xué)生學(xué)科綜合素養(yǎng)整體發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)既以科學(xué)知識原理和科學(xué)方法的運(yùn)用為基礎(chǔ)，也以“產(chǎn)生”科學(xué)原理、科學(xué)方法為歸宿。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程是以“科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程”展開學(xué)習(xí)活動，這個過程包括“實(shí)證”和“探究”兩種形態(tài)。實(shí)證性實(shí)驗(yàn)過程以復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、檢證實(shí)驗(yàn)事實(shí)、獲取實(shí)驗(yàn)證據(jù)為主，突出實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證性功能，探究性實(shí)驗(yàn)過程則以“科學(xué)發(fā)現(xiàn)活動”為基礎(chǔ)來再現(xiàn)知識結(jié)論的“實(shí)踐探索”歷程，它更注重提出問題和設(shè)計實(shí)驗(yàn)的教學(xué)意義。在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程中難免會用到各種具體的科學(xué)方法，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教育也是進(jìn)行科學(xué)方法教育的主要形式，化學(xué)學(xué)科的專門實(shí)驗(yàn)方法及技術(shù)訓(xùn)練具有特殊性，如化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中就涉及到諸如物質(zhì)儲備、物質(zhì)結(jié)構(gòu)測定、定量與定性分析、有機(jī)物合成等科學(xué)專門方法的學(xué)習(xí)[3]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)已不僅僅是關(guān)于實(shí)驗(yàn)本身的教學(xué)問題，而是一個培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的過程。

3 高中化學(xué)新課標(biāo)核心素養(yǎng)與化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

新的高中課程標(biāo)準(zhǔn)指出化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包含宏觀辨識與微觀探析變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識、科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任之間五個方面的維度[4]。其中宏觀辨識與微觀探析，變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知屬于學(xué)科思維層面，科學(xué)探究與創(chuàng)新意識屬于學(xué)科實(shí)踐方面，科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任屬于學(xué)科價值觀。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，宏觀-微觀-符號三重表征是化學(xué)學(xué)科的一個顯著特點(diǎn)，我們可以通過微觀的化學(xué)分子和原子的變化結(jié)合符號表示的化學(xué)方程式去解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的宏觀表現(xiàn)，通過周期表的原子的結(jié)構(gòu)以及所處位置來推測元素以及化合物的性質(zhì)，運(yùn)用“構(gòu)、位、性”結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析可以培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理和模型認(rèn)知能力，運(yùn)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)通過科學(xué)探究可以讓學(xué)生推理出化學(xué)基本原理，讓學(xué)生深刻體會化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的變化觀念和平衡思想，通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)的情景創(chuàng)設(shè)或者綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)等培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任感。

五大核心素養(yǎng)是《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》在化學(xué)學(xué)科教學(xué)中的具體化凝練，如化學(xué)實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識，是證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)發(fā)展的重要路徑之一，從實(shí)驗(yàn)探究活動中也進(jìn)一步地固化學(xué)生的科學(xué)精神，聯(lián)系化學(xué)發(fā)展史的教學(xué)進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的社會責(zé)任[5]。通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)除了能顯著表現(xiàn)新課標(biāo)核心素養(yǎng)的五個方面，在掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)知識、理解實(shí)驗(yàn)的學(xué)科性質(zhì)，掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)的技能和方法、理解科學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程，培養(yǎng)運(yùn)用科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究解決問題的能力，培養(yǎng)科學(xué)探究精神和科學(xué)品質(zhì)以及科學(xué)倫理觀等方面有很強(qiáng)的促進(jìn)作用。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中注重實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的培養(yǎng)將有益于學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的全面發(fā)展。

4 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的途徑

從化學(xué)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)發(fā)展中的功能和作用看，化學(xué)實(shí)驗(yàn)本質(zhì)是一種科學(xué)實(shí)踐活動，實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的重要途徑，也是探索和鑒別科學(xué)研究成果的重要手段?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)本質(zhì)上是師生一起利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究化學(xué)知識的過程，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要把鼓勵學(xué)生提出問題、談尋問題、建構(gòu)實(shí)驗(yàn)探究過程，以及學(xué)會實(shí)驗(yàn)的方法和技能作為基本任務(wù)[3]。

4.1 化學(xué)教師應(yīng)該樹立培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀

樹立以培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)為核心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀是不再把實(shí)驗(yàn)教學(xué)僅作為培養(yǎng)訓(xùn)練學(xué)生獲得知識、技能的學(xué)習(xí)途徑，而更重視它在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)中的作用，把照方抓藥的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為根據(jù)學(xué)生認(rèn)知水平的不同探究水平的探究實(shí)驗(yàn)，把單一的實(shí)驗(yàn)改成綜合性開放性的實(shí)驗(yàn)，挖掘高中化學(xué)教材中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的探究價值，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)探究素養(yǎng)和探究能力。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中注重以學(xué)生為主體，體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，融入學(xué)科思維和學(xué)科觀念，全面培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。在探究性實(shí)驗(yàn)中，教師應(yīng)該在對學(xué)生基礎(chǔ)知識水平的充分理解上，設(shè)計問題，層層遞進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究去獲得知識，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，養(yǎng)成良好的化學(xué)實(shí)驗(yàn)思維[6]。

4.2 在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)

科學(xué)探究素養(yǎng)和能力的獲得是一個循序漸進(jìn)的過程，提出問題到利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)解決問題是學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究訓(xùn)練的重要方式。以實(shí)際問題為探究導(dǎo)向，采用問題探究的學(xué)習(xí)理念，利用探究式實(shí)驗(yàn)，能使學(xué)生學(xué)會如何觀察實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題，如何用已學(xué)的知識發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律，同時激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī)，引導(dǎo)每一個學(xué)生去積極地探索與發(fā)現(xiàn)。進(jìn)而采用實(shí)際問題與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的探究活動，促使學(xué)生將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究，運(yùn)用科學(xué)論證的一般程序和方法培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理和問題解決能力。

4.3 利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行情景創(chuàng)設(shè)，突出化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任素養(yǎng)成培養(yǎng)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)關(guān)鍵在于利用科學(xué)探究來解決問題，在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時，注重運(yùn)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行情景創(chuàng)設(shè)來引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突，要將問題置于社會生產(chǎn)和生活的情境中，突出情景創(chuàng)設(shè)的STSE價值，探究活動流程中，始終堅(jiān)持將社會問題、化學(xué)史料和生產(chǎn)生活與科學(xué)知識探究相結(jié)合，使每個學(xué)生能夠積極利用化學(xué)知識解決實(shí)際問題，利用化學(xué)史事對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)倫理和愛國主義教育，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任素養(yǎng)。在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中注重微型化實(shí)驗(yàn)和綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)行環(huán)境教育，在“做科學(xué)”的實(shí)驗(yàn)探究實(shí)踐中逐步形成終身學(xué)習(xí)意識和能力。

4.4 樹立基于化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)觀的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)評價

隨著學(xué)科核心素養(yǎng)觀念提出在基礎(chǔ)理科教育實(shí)踐的普及，對理科各科教學(xué)評價的觀念和評價方式的改革也產(chǎn)生了巨大的影響，特別是對中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的評價將產(chǎn)生質(zhì)的變化。把學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展作為評價中心，因此帶來了化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能、實(shí)驗(yàn)評價的內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的評價主體、實(shí)驗(yàn)的評價方式等諸多方面產(chǎn)生新的變化。

從注重甄別與選拔轉(zhuǎn)向于注重激勵、反饋和調(diào)整，強(qiáng)調(diào)凸顯評價的診斷、激勵和發(fā)展規(guī)劃功能。從單一的教師評價轉(zhuǎn)向強(qiáng)調(diào)突出師生和生生之間在評價過程中的互動，以提高評價的交流性、反饋性和真實(shí)性。從過去只重視學(xué)習(xí)成績、分?jǐn)?shù)差異的評價轉(zhuǎn)向進(jìn)一步重視評價學(xué)生在實(shí)踐活動中的表現(xiàn)能力和綜合素質(zhì)，要求通過學(xué)生實(shí)踐活動中的表現(xiàn)，對學(xué)生的參與意識、合作態(tài)度、合作精神，以及分析問題的思路、理解水平、推理過程、表達(dá)、交流的技巧等進(jìn)行全面地衡量，并將評價的結(jié)果以恰當(dāng)?shù)男问郊皶r反饋給學(xué)生，以激勵和促進(jìn)他們修正不良傾向、努力進(jìn)步向上。