基于化學核心素養(yǎng)的實驗教學探究

林朝秀

摘 要：近年來，我國教育改革不斷深化，核心素養(yǎng)在教學工作中發(fā)揮著越來越重要的作用，是提高教學質(zhì)量、促進學生個性全面發(fā)展的思想指南。實驗教學是化學課程不可或缺的構(gòu)成板塊之一，其教學情況不僅關系著學生對化學知識的運用和理解，還影響著學生思維能力、探究能力、創(chuàng)新精神等多方面的發(fā)展。從化學核心素養(yǎng)的角度出發(fā)，對高中化學實驗教學的方式方法進行探究，以期提升實驗教學效果，促進學生化學素養(yǎng)的有效提升。

關鍵詞：高中化學;實驗教學;核心素養(yǎng)

在不同的學科當中，核心素養(yǎng)有著不同的具體內(nèi)涵。就高中化學而言，核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識與微觀探析、科學探究與創(chuàng)新意識、證據(jù)推理與模型認知、變化觀念與平衡思想、科學態(tài)度與社會責任”五個方面，這五種素養(yǎng)從高中生的學習過程與發(fā)展需求出發(fā)，形成了一個完善的核心素養(yǎng)體系。在“科學探究與創(chuàng)新意識”素養(yǎng)中，針對化學實驗教學提出了新的要求，化學課程中的實驗教學是科學探究的重要表現(xiàn)形式，教師應通過實驗教學啟迪、指導學生，使他們深入了解物質(zhì)的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)以及變化規(guī)律等，既要培養(yǎng)其觀察、操作、反思等方面的科學實驗能力，又要關注學生質(zhì)疑、創(chuàng)新的精神。高中化學實驗教學的中心由知識變?yōu)槟芰Γ攸c由教變?yōu)閷W，教師應貫徹落實核心素養(yǎng)的要求，對實驗教學進行積極的改革與優(yōu)化。

一、構(gòu)建學習情境，引起學生探究熱情

核心素養(yǎng)將學生思維主動性的激發(fā)作為化學實驗教學中的一個重要內(nèi)容，要求學生積極自主地參與到實驗教學中來。然而，傳統(tǒng)的化學實驗教學方式對這一點不夠重視，通常將關注點放在教授過程上，對學生的學習心理狀況不夠重視。在核心素養(yǎng)的要求下，教師應改變以往刻板的教學方式，加強學習情境的構(gòu)建，將知識放在一個真實、合理的情境中，以此來調(diào)動學生參與實驗學習的積極性，同時，深化學生對知識內(nèi)涵與應用方式的理解。美國著名教育家布朗也提出了類似的理論，認為應當將學習放到一個真實的問題情境中，讓學生體會到知識的意義。由此可見，在化學實驗教學中，教師要盡量避免直接就實驗內(nèi)容進行教學，而是圍繞核心知識點來構(gòu)建出一個情境，帶領學生在情境當中學習、思考和操作。

例如，在教學中和滴定實驗的時候，教師可引導學生對食醋中酸的含量進行測定。在日常生活中，食醋是十分常見的調(diào)味品，那么，食醋中的含酸量是多少？通過什么方式可以對其進行測定？不同種類的食醋在含酸量上是否有差別？學生對食醋都十分熟悉，教師圍繞食醋來設計問題與實驗，能夠在一定程度上消除學生對化學知識的陌生感，引起他們進行實驗探究的好奇心。接著，教師指導學生來設計實驗的方案，并指導和幫助學生完成實驗，最后讓學生對實驗產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行分析，匯報實驗結(jié)果。通過實驗情境的構(gòu)建，不僅能讓學生掌握知識，理解實驗過程，還能培養(yǎng)其利用化學知識來解決現(xiàn)實問題的能力，達到學以致用的效果。

二、創(chuàng)設探究機會，強化學生自主能力

在高中化學課程中，根據(jù)目標、程序的不同，可將化學實驗分為不同的種類，主要有驗證性實驗和探究性實驗。在驗證性實驗教學中，教師先引導學生學習理論知識，然后讓學生按照課本上或教師指定的方法來操作實驗，以證明知識的正確性，這種實驗的主要目的是深化學生對所學知識的理解。而探究性實驗則更加注重學生主動性的發(fā)揮，讓學生作為發(fā)現(xiàn)者、探索者來學習，在實驗探究中獲得新的知識，其主要教學步驟為：提出問題—設計實驗方案—操作實驗—討論交流—總結(jié)反思。相比于驗證性實驗，探究性實驗更有利于突出學生的主體作用，是一種主動性的學習方式，通過設計方案、優(yōu)化方案、操作、評價等實驗過程，能夠有效地鍛煉學生的思維，有利于發(fā)展學生個體的化學素養(yǎng)。因此，在化學實驗教學中，教師可有意識地為學生提供一些探究的機會，強化學生對知識的理解，促進其核心素養(yǎng)的發(fā)展。

例如在乙酸酸性檢驗實驗中，教材上所提供的是一個驗證性的實驗，教學目標主要是讓學生通過對實驗現(xiàn)象的觀察來認識乙酸、碳酸和苯酚溶液酸性的強弱關系。在實際教學中，可對這一實驗進行改進，提升其探究性。如教師可提出問題：（1）怎樣判斷乙酸具有酸性？（2）如何檢測乙酸酸性的強弱程度？（3）乙酸是幾元酸？先讓學生圍繞問題進行思考，設計實驗方案，接著通過與同學、教師的交流來改進完善實驗方案。在這種教學方式下，學生自身的思維能夠得到很好的激發(fā)，從而產(chǎn)生許多不同的實驗方案，豐富實驗教學內(nèi)容，也使學生設計實驗的能力得到提升。如某學生針對“乙酸是否具有酸性”的問題提出了下面兩種實驗方案：

方案一：在試管中放入少量乙酸溶液，然后用滴管滴入NaOH溶液，如果產(chǎn)生反應，就證明乙酸具有酸性;

方案二：在試管中放入少量乙酸溶液，然后用滴管滴加石蕊試劑，如果溶液變紅，證明乙酸具有酸性。

在該學生提出方案后，有學生對兩種方案進行評論，表示方案二較為簡單直觀，而方案一沒有明顯的實驗現(xiàn)象，難以達成實驗目標。最后，學生通過討論，對方案一進行了修改：在試管中放入少量的NaOH溶液，并添加一些酚酞，然后逐漸滴入乙酸溶液，如果紅色褪去，就說明乙酸具有酸性。通過這種探究性的實驗，能夠有效地鍛煉學生的思維能力和科學探究能力，也能夠使其對化學實驗學習產(chǎn)生更高的積極性。

在化學核心素養(yǎng)的要求下，教師應當提升實驗教學的探究性，可將驗證性實驗進行一定的修改，采用任務、問題先行的方式，把實驗放在理論知識的前面，為學生提供更多實驗探究的機會，從而使學生以主動的心理狀態(tài)參與到課堂中來，培育其實踐能力與探究精神。

三、融入思想方法，發(fā)展學生實驗能力

在化學實驗探究的過程中，科學的思想與方法是必不可少的因素，而在基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的化學實驗教學中，也離不開科學的思想與方法，只有掌握了正確的化學思維與實驗方法，學生在實驗學習中才能獲得成功。在實驗教學時，許多學生學習的效率不高，就是因為沒有掌握科學的思維與方法，因而在操作實驗的時候感到不知所措?？茖W的思想與方法既是實驗教學質(zhì)量的保障，也是學生應當掌握的重要化學學科素養(yǎng)。因此，在實驗教學中，應當加強對學生思想與方法的掌握，以此來切實有效地提高其實驗能力。

例如，在探究問題“濃度對化學反應速率的影響”時，較為常見的授課方法是先對化學反應速率的影響因素進行綜合講解，包括溫度、濃度、催化劑等，然后再讓學生以小組的方式來進行實驗：首先，取2支試管，均加入2 mL 0.01 mol·L-1的酸性KMnO2溶液，然后再分別加入等體積的0.1 mol·L-1與0.2 mol·L-1的H2C2O4溶液，并對試管中溶液褪色的時間進行記錄，對反應的速度進行比較，進而得出結(jié)論，即：在其他條件相同的時候，反應物濃度越高，則反應速率越快。這種實驗方式較為注重結(jié)論，對實驗過程不夠重視，側(cè)重于將理論性的知識以形象化的方式表現(xiàn)出來，然而對其中包含的實驗思想與方法體現(xiàn)得不夠充分。

為了體現(xiàn)化學實驗中包含的科學思想與方法，教師應注重實驗深度與廣度的提升，如在上述KMnO2溶液與H2C2O4溶液的反應中，實驗設計需要考慮以下三個問題：（1）這一化學反應的速率標準是什么？（2）在對比不同因素對該化學反應速率的影響時，每次實驗應當變更幾個因素？（3）在該實驗中，酸性KMnO2溶液的濃度能否當作變量？提出問題后，先讓學生自主設計實驗方案，再討論交流，驗證其可行性與科學性，最后，教師對學生討論的結(jié)果進行評析與總結(jié)，使學生明白該實驗的反應速率標準是KMnO2溶液的顏色變化，如果改變KMnO2溶液的濃度，就會出現(xiàn)兩個變量，因此不能將KMnO2當作變量。通過這種由淺入深的學習與思考，讓學生深入地掌握實驗中“控制單一變量”的科學思想以及自變量、因變量的確定方法等，對學生思維品質(zhì)的提升具有促進作用，也能夠在其他實驗的學習中起到有益的遷移作用。

四、組織課外實驗，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識

化學核心素養(yǎng)將創(chuàng)新意識作為實驗教學的一個重點。創(chuàng)新意識不僅是學生思維與能力提升的體現(xiàn)，也是他們在個性全面發(fā)展過程中不可或缺的品質(zhì)之一，這就需要打破傳統(tǒng)教學方式在時間和空間上的局限，多組織開放性課外實驗，將實驗教學活動從課堂延伸到生活中，鼓勵學生自主進行實驗探究活動，從而引入更加豐富的實驗教學資源，使課外實驗活動成為課堂教學的補充與延伸，拓展學生的知識面，使他們的化學綜合素養(yǎng)獲得進一步的提升。

開放性課外實驗是指學生自主確立實驗課題，并利用課下的時間進行實驗探究。學生在學習中、生活中發(fā)現(xiàn)了新的問題，且該問題具有探究的價值，就可以與感興趣的同學組成實驗小組，共同設計實驗方案，申請進行實驗，通過教師審核后，可在預約時間進入實驗室，進行操作實驗。實驗結(jié)束后，還可以進行自我評價、組員互評，以深化實驗探究效果。課外實驗具有較強的開放性、自主性與創(chuàng)造性，學生自主提出實驗課題，能夠?qū)φn堂實驗內(nèi)容形成重要的補充作用，有利于培養(yǎng)學生的科學創(chuàng)新意識，加強對化學知識的掌握，進而促進其化學素養(yǎng)的發(fā)展。比如在學習了關于晶體的知識后，有的學生想要對五水硫酸銅晶體結(jié)晶的最佳條件和操作方法進行探究，學生自主結(jié)成實驗小組，查閱資料，討論交流，然后制備晶種，并對晶體的多種培養(yǎng)方法進行比較，體現(xiàn)了認真、求實的科學精神，對相關知識的掌握也更加牢固，化學綜合素養(yǎng)得到了有效的提升。

綜上所述，核心素養(yǎng)對于學生的發(fā)展具有重要意義，對教育改革背景下化學實驗教學的改進與創(chuàng)新發(fā)揮著指導性的作用。在高中化學實驗教學中，教師應當注重核心素養(yǎng)的融入，對傳統(tǒng)的教學方法進行必要的優(yōu)化與革新，體現(xiàn)學生在化學實驗學習過程中的主體作用，通過構(gòu)建真實化的問題情境、創(chuàng)設實驗探究的機會、融入科學的思想與方法、積極組織開放性課外實驗等措施，提升化學實驗教學的效果，落實以素養(yǎng)為中心的教育理念，充分發(fā)揮實驗教學的優(yōu)勢，從而深化學生對化學知識的理解，發(fā)展其探究、思維、創(chuàng)新等多方面的能力，促進學生化學核心素養(yǎng)的發(fā)展。

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編輯 趙飛飛