“素養(yǎng)為本”的高中化學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)研究

羅銀先 馮文俊 鄭柳萍

摘 要 化學(xué)課堂的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的一條重要渠道。教師要提高認(rèn)識(shí)，積極創(chuàng)造條件 ，在課堂上做好演示 并指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，增加、補(bǔ)充及改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，融合現(xiàn)代信息技術(shù)，著力培養(yǎng)學(xué)生觀察、思考、動(dòng)手、操作、實(shí)踐和創(chuàng)新能力，促進(jìn) 學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展。

關(guān) 鍵 詞 素養(yǎng)為本;高中化學(xué);課堂實(shí)驗(yàn);教學(xué)改進(jìn)

化學(xué)作為一門(mén)自然科學(xué)要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)。人類(lèi) 從認(rèn)識(shí)自然到改造世界，從發(fā)現(xiàn)物質(zhì)到制造合成新的 化學(xué)物質(zhì)，都與化學(xué)實(shí)驗(yàn)密切相關(guān)。《普通高中化學(xué)課 程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“新課標(biāo)”）提出：“化學(xué) 實(shí)驗(yàn)對(duì)發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)有獨(dú)特的價(jià) 值”。^[1]本文從“素養(yǎng)為本”的教學(xué)視角出發(fā)，探究高中 化學(xué)應(yīng)如何做好化學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科 核心素養(yǎng)。

一、更新觀念，提高對(duì)化學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)重要性 的認(rèn)識(shí)

新課標(biāo)要求：教師要重視開(kāi)展“素養(yǎng)為本”的課堂 教學(xué)，在課堂上努力創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問(wèn)題情境，認(rèn)真開(kāi)展 好以化學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué) 習(xí)化學(xué)的興趣、實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。^[1]但是，目前有 相當(dāng)部分教師罔顧指導(dǎo)意見(jiàn)與新課標(biāo)的精神，不重視 化學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)，減少課堂實(shí)驗(yàn)或口述講解實(shí)驗(yàn)，或只 在網(wǎng)上下載實(shí)驗(yàn)錄像來(lái)讓學(xué)生看。課堂上學(xué)生親自 做化學(xué)實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)越來(lái)越少，學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣在下 降。^[2]教師的這些觀念和做法，不利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?的培養(yǎng)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰⒃趯W(xué)習(xí)者的直接經(jīng)驗(yàn)上， 它有別于抽象的學(xué)科知識(shí)、原理，它必需通過(guò)教師的 演示和學(xué)生的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)才能獲得。直接經(jīng)驗(yàn)的深刻 意義在于，學(xué)習(xí)者通過(guò)直接認(rèn)識(shí)各種儀器，掌握各種 實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法、使用功能和化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操 作，提高了動(dòng)手能力;通過(guò)如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù) 及后期對(duì)數(shù)據(jù)的處理，形成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和良 好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣;通過(guò)直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，建構(gòu)起學(xué)習(xí)者 對(duì)化學(xué)知識(shí)的解釋?zhuān)箤W(xué)習(xí)者自覺(jué)地遵守實(shí)驗(yàn)規(guī)則， 養(yǎng)成實(shí)驗(yàn)安全與環(huán)境保護(hù)意識(shí)、規(guī)則意識(shí)。說(shuō)到底， 化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)要求培養(yǎng)學(xué)習(xí)者具有證據(jù)意識(shí)，實(shí) 驗(yàn)本身不等于核心素養(yǎng)的發(fā)展，但它可以給學(xué)習(xí)者提 供最直接的“證據(jù)”，是核心素養(yǎng)發(fā)展的重要渠道，不 可或缺。

二、創(chuàng)造條件，開(kāi)齊開(kāi)足教材中的所有實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)行高中化學(xué)教材中的實(shí)驗(yàn)，要求教師隨堂做演 示實(shí)驗(yàn)或者學(xué)生自己動(dòng)手做，通過(guò)課堂實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練， 使學(xué)生更深刻地認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法及操作規(guī) 范，幫助學(xué)生理解教師對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)的意義，從而 啟發(fā)學(xué)生自行設(shè)計(jì)和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)。

如 Fe（OH）2 的制備實(shí)驗(yàn)，教材采用取少量新制備 的FeS04溶液于試管中，用長(zhǎng)膠頭滴管吸少量NaOH 溶液（用加熱煮沸過(guò)的冷蒸餾水配制），將滴管尖端插 入試管里溶液的底部，然后再慢慢擠出NaOH溶液，并 認(rèn)真觀察擠出瞬間及后面幾秒鐘Fe（OHL顏色的變 化。這個(gè)實(shí)驗(yàn)操作起來(lái)很簡(jiǎn)單 ，現(xiàn)象非常明顯 ，在課 堂上曾引起轟動(dòng)，激發(fā)起學(xué)生強(qiáng)烈的興趣。教師可乘 勝追問(wèn)：為什么FeSO4要新制？為什么NaOH溶液要 用加熱煮沸過(guò)的冷蒸餾水配置？為什么滴管要另類(lèi) 操作？如何才能做到Fe（OH）2的“真面目”能比較長(zhǎng)時(shí) 間地保持？ 思考評(píng)價(jià)過(guò)后，就可以布置學(xué)生設(shè)計(jì) Fe（OH）2制備實(shí)驗(yàn)更加理想的改進(jìn)方案。學(xué)生通過(guò)學(xué) 習(xí)和查閱資料，就會(huì)設(shè)計(jì)出各種各樣的方案。此時(shí)， 教師一定要做好對(duì)各種方案的評(píng)價(jià)，并將近年來(lái)高考 對(duì)Fe（OH）2制備實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新考查與學(xué)生共同討論分 析。可想而知，若沒(méi)有認(rèn)真做好教材中的Fe（OH）2制 備實(shí)驗(yàn)，就沒(méi)有辦法順利地設(shè)計(jì)出好的實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì) Fe（OH）2制備及性質(zhì)的理解也就不那么到位。換言之， 化學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)及背后的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)裝置背后的改 進(jìn)意圖，要展開(kāi)成一個(gè)完整的鏈條，讓學(xué)習(xí)者順著教 師搭建的鏈條一步一步從頭走到尾，去落實(shí)“科學(xué)探 究與創(chuàng)新意識(shí)”。把實(shí)驗(yàn)開(kāi)足開(kāi)齊是為學(xué)習(xí)者提供了 “發(fā)現(xiàn)和提出有探究?jī)r(jià)值的問(wèn)題”的前提。

三、增補(bǔ)實(shí)驗(yàn)，更好地解釋相關(guān)原理，增加趣 味性

如蘇教版《化學(xué)1》中對(duì)Na？。？的性質(zhì)，只在資料卡 中提出，Na2O2是一種淡黃色固體粉末，與H2O反應(yīng)生 成NaOH和O₂，與CO₂反應(yīng)生成Na2CO₃和0₂。這樣的 描述比較簡(jiǎn)潔，但較為生硬，忽視了學(xué)習(xí)者的認(rèn)知規(guī) 律，所以學(xué)生很難記住這兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)方程式。但是 如果增加Na2O2與水和NazO？與CO？反應(yīng)的趣味實(shí)驗(yàn)， 那么效果完全不同。用脫脂棉包住少量Na？O2固體粉 末，放在蒸發(fā)皿中，然后通過(guò)長(zhǎng)膠頭滴管往脫脂棉上 滴幾滴水（或者通過(guò)長(zhǎng)玻璃導(dǎo)管往脫脂棉上緩緩吹 氣），都會(huì)很快觀察到脫脂棉著火燃燒。按學(xué)生已有 知識(shí)，水和CO？都可以用于滅火，但這個(gè)實(shí)驗(yàn)分別是 “滴水生火”“吹氣生火”，接著引導(dǎo)學(xué)生分析原因，感 受生成氧氣以及放熱反應(yīng)，并書(shū)寫(xiě)化學(xué)反應(yīng)方程式， 讓實(shí)驗(yàn)過(guò)程與原理更加貼合，能運(yùn)用模型解釋化學(xué)現(xiàn) 象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。

四、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)更簡(jiǎn)單易行，突顯實(shí)驗(yàn) 效果

教師改進(jìn)教材中的實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生有很強(qiáng)的模仿示 范作用。有時(shí)即便是簡(jiǎn)單的改進(jìn)，也會(huì)發(fā)揮出神奇的 效果。雖然談不上高大上，但對(duì)其他同行來(lái)說(shuō)易仿易 學(xué)，非常有價(jià)值。

圖1 Na₂CO₃與NaHCO₃的熱穩(wěn)定性比較 如蘇教版《化學(xué)2》中做乙醇的催化氧化實(shí)驗(yàn)時(shí)， 將裝有少量無(wú)水乙醇的試管，置于50紀(jì)左右的熱水浴 中，然后將加熱的鋼絲迅速插入乙醇中，重復(fù)操作幾 次，觀察鋼絲顏色的變化及最后乙醇?xì)馕兜淖兓?。這 個(gè)實(shí)驗(yàn)可以改成不用水浴加熱無(wú)水乙醇，將銅絲加熱 后直接懸空在試管中無(wú)水乙醇的液面上方5mm處，不 但可以觀察到銅絲顏色和聞到乙醇?xì)馕兜淖兓€可 以感受到利用灼熱的銅絲使乙醇揮發(fā)，實(shí)驗(yàn)時(shí)間也 短。此實(shí)驗(yàn)還可以改成將銅絲在酒精燈火焰內(nèi)外焰 間移動(dòng)，觀察到銅絲顏色變化和感受酒精燈燃燒時(shí)內(nèi) 外焰的酒精燃燒充分情況。

再如，在討論Na₂CO₃與NaHCO₃的熱穩(wěn)定性時(shí)，可 用“套管實(shí)驗(yàn)”來(lái)改進(jìn)（如圖1）。甲為NaHCOj，乙為 Na？CO3，加熱后可觀察到，A燒杯中出現(xiàn)氣泡后，B燒 杯中才接著出現(xiàn)氣泡，A燒杯中氣泡減少，但最后只 有B燒杯中的澄清石灰水會(huì)變渾濁;同時(shí)小試管中內(nèi) 壁出現(xiàn)小液滴，棉花球中包裹的無(wú)水CuSO4粉末變藍(lán) 色。如此改進(jìn)，對(duì)比性更強(qiáng)，同時(shí)更進(jìn)一步認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn) 儀器并創(chuàng)新使用，從而激活學(xué)生的創(chuàng)新精神，大膽地 去改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加直觀，現(xiàn)象更加明顯^[3]。

五、融合技術(shù)，為課堂實(shí)驗(yàn)增添活力

現(xiàn)代信息技術(shù)在化學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用不 斷發(fā)展，與化學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)的融合日益深入。當(dāng) 前，電子白板、交互式觸控一體機(jī)、手持技術(shù)、數(shù)碼顯 微技術(shù)、手機(jī)等各種拍照技術(shù)等應(yīng)用逐漸熟練，教師 應(yīng)積極創(chuàng)造條件融合這些先進(jìn)技術(shù)，讓技術(shù)的直觀性 和形象性服務(wù)于課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)。如應(yīng)用數(shù)碼顯微鏡 觀察鋼鐵的吸氧腐蝕過(guò)程，或應(yīng)用延時(shí)攝影技術(shù)在短 短幾分鐘內(nèi)呈現(xiàn)需幾天時(shí)間反應(yīng)才有較明顯現(xiàn)象的 鋼鐵的吸氧腐蝕過(guò)程。將反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)、平時(shí)課堂難 于完成的實(shí)驗(yàn)，采用這些先進(jìn)的信息技術(shù)展示給學(xué) 生，推動(dòng)學(xué)生根據(jù)宏觀現(xiàn)象進(jìn)行微觀探析。

綜上所述，化學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)是在新課標(biāo)背景下的一 種以學(xué)習(xí)者為中心的教學(xué)活動(dòng)，而這種活動(dòng)的實(shí)質(zhì)是 教學(xué)范式變革，教師綜合運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方法技能，有機(jī)結(jié) 合教材的知識(shí)與方法，創(chuàng)造條件優(yōu)化課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)， 培養(yǎng)觀察、思考、動(dòng)手、操作、實(shí)踐和創(chuàng)新能力，讓學(xué)生 感受到化學(xué)世界的魅力。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 羅銀先.發(fā)揮化學(xué)實(shí)驗(yàn)優(yōu)勢(shì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)[J]福 建教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2003（9）.

（責(zé)任編輯：張賢金）