核心素养视域下高中化学实验教学的实践

许加海

化学是一门基于实验的学科，化学实验是学生获取化学知识的重要过程。实验是实施以训练学生创新思维和实践能力为中心的素质教育的有效途径之一。在中学化学教学中可以发挥实验的导向功能，激发学生的创新意识;可发挥实验的心理功能，培养学生的创新精神;可发挥实验的方法功能，训练学生的创新思维;可发挥实验的操作功能，提高学生的实践能力。实验是高中化学的重要组成部分，教师需充分关注实验教学，并通过实验教学的开展，调动学生对化学知识学习的兴趣，并对学生的创新能力以及探究精神进行培养，以促使学生的化学学科的核心素养得到有效提高。本文主要对高中化学的核心素养内容进行探讨，并提出核心素养下高中化学实验的具体教学策略，以期能为高中化学实验教学提供理论参考。

化学作为一門自然学科，其主要是对物质的性质、组成、结构及其变化规律进行研究。从某个角度讲，化学属于一门难懂且抽象的课程，这就使部分学生在学习化学知识的时候，容易出现畏惧心理。想要使学生课堂学习的积极性与互动性得到有效提高，化学教师就需设置实验活动，引导学生积极观察实际生活中的化学现象及相关化学知识的应用范围，以强化学生对相关化学实验敏感度以及兴趣。同时，化学教师还需引导学生将相关化学实验应用于实际生活中，解决实际生活中存在的化学问题，这不仅可以使学生对化学实验的操控力得到有效提高，而且能使学生深刻感受到化学知识具备的价值与实用性，从而使学生的化学学科素养得到显著提高。

一、高中化学的核心素养内容

新课标中明确指出，高中化学的学科素养通常能分成五方面。第一，宏观辨识和微观探析。其通常指学生可以对化学学科具备的特点以及所做的实验分类具有宏观把握，并要求学生通过实验操作，对实验中的细微之处进行仔细观察;第二，平衡思想与变化观念。其通常指对化学方程进行配平，当某个条件出现改变的时候，实验的结果可能会出现相应的改变，这对学生形成相应的变化观念以及平衡思想是极其有利的;第三，证据推理以及模型认知。化学是具有科学性与严谨性的一门学科，对化学知识的学习，需要学生注重实验操作。在实验中，教师需引导学生对具体实验中用到的器材、试剂等进行详细认知，并通过实验操作，引导学生对实验数据实施归纳和总结，从而得出相应的实验结论;第四，实验探究以及创新意识。在实验中，最主要的就是对学生自身的创新意识以及动手能力进行培养。因此，化学教师可引导学生设计相对简单的小实验，并让学生亲自动手;第五，社会责任和科学精神。其通常指学生对化学知识学习以及探索过程中，充分认识化学科学的本质，并体验化学学科的价值，充分理解科学、社会、技术、环境的内涵。科学需造福于社会，科学的主要目的就是回归社会。因此，在化学实验的具体教学中，教师需注重将化学知识与实际生活相联系，促使学生真正实现学以致用。

二、核心素养下高中化学实验教学实践

（一）基于鼓励的学生化学探究兴趣激发

在新课标推行后，高中化学课本实验安排增多，落实实验教学亦成为培养学生核心素养的关键。具体来讲，高中化学教师应改变传统教学观念，注重实验教学。在实验教学前，引导学生明确实验目标，详细地向学生讲解实验流程与操作注意事项，提高学生实验安全意识。在日常实验教学中，化学教师应鼓励学生养成实验与记录同步的学习习惯，积极引导学生将自己所学与实验过程相联系，并进行分析探讨，进而实现理论知识与实践现象的完美结合。比如，在学习“钠与水的反应”内容时，在实验前，教师应引导学生掌握实验目的、实验原理。在实验过程中，教师引导将实验理论按照实验步骤进行实验，并做好观察记录。学生通过观察实验现象发现，钠与水反应会出现“浮”“熔”“游”“响”“红”等现象，并且水温升高。教师可鼓励学生分析实验现象是否与教材讲解相符，如果不同，是什么原因导致的。针对不同的问题，引导学生设置不同的实验检验工艺，帮助学生得出正确的实验结论，通过引导学生边实验边思考，利于学生养成勤于思考、敢于实践的学习习惯，使学生感受到化学的魅力，继而激发学生化学学习积极性。

（二）基于实验自主设计的科学探究与创新意识培养

探究性实验与“照葫芦画瓢”式的验证性动手实验截然不同。探究性实验教学能深入地培养学生观察能力、思维能力特别是创造性思维能力、设计实验的能力以及根据实验分析，综合得出正确结论的能力，有效地促进学生理解和掌握知识，并能拓宽已知的、发现未知的知识。亲身动手实验是化学教育的重要媒介。通过实验教学体系的构建，可以加强学生的社会认知能力，达到探索发现教育的需要。科学逐渐开始向生活渗透和进化，使科学涵养成为一种社会共识。学生自己也有强烈的探索欲望，加强科学涵养在动手实验中的整合，将极大地丰富学生的认知，促进学生科学涵养和科学思维的形成。从化学动手实验教学的角度出发，通过动手实验培养手段，推动化学科学活动在动手实验中的渗透与实践，从而推动化学实验涵养的可持续发展。实验课堂引入新形式可以节省教学时间，快速吸引学生的眼球，使化学教学多样化。可视化和生动的化学内容轻松带领学生进入状态，主动并认真思考问题，从而达到教育的目的。实现教学与实验的深度融合，使学生不知不觉得出实验中反映出的理论，提高教学实践质量。高中化学的实验教学中，通常以演示实验为主。学生只要依据化学教师给出的操作流程按部就班地操作，并对已经知道的实验结果进行验证。该实验方式通常具有较高的安全性，对教师和学生提出的要求也相对较低。

该过程中，学生的想象思维与创造思维都受到相应的影响。而对高中化学的核心素养相关内容进行分析，学校需积极引导学生对实验活动进行自主设计，并根据化学教师的指导，让学生对相对简单的实验进行自主设计，并为学生提供相应的化学器械与原料，引导学生亲自操作自己设计的实验。这不仅有助于培养学生的创造力，而且能使学生的动手能力得到有效提高，从而使学生的学习效率得到显著提高。例如，[Fe（OH）3] 胶体制备的实验，首先，在沸水中添加[FeCl3]饱和溶液，然后继续煮沸到颜色呈红褐色，并停止加热。该实验所涉及的方程式为[Fe3++3H2O△FeOH3胶体+3H+]。该实验通常有三个地方需要注意，首先，用等号;其次，明确标注胶体而非沉淀;最后，加热。该实验在教材上已经具有明确的实验步骤，化学教师在强调了需注意的地方后，就能引导学生自己做实验。这不仅有助于学生自主实践能力的提高，而且能使学生形成相应的创新意识。

（三）基于化学实验的宏观辨识和微观辨析力培养

化学作为宏观与微观相结合的一门学科，化学教学中每项元素都能从各个角度实施分类，并从宏观角度，以原子、分子进行分类，从微观角度，从元素类型进行分类。化学学科具备的独特特征，通常可以使学生形成良好的宏观辨识与微观探析的能力。学生做实验前，教师需引导学生认真做好实验前的相关准备工作，准备好实验所用的化学器械与试剂。学生需通过自身的观察，对实验的流程及其熟悉的实验结果进行掌握。在做实验的时候，首先，学生需在宏观角度对实验方向与性质进行大致把握;其次，在实验具体操作中，需引导学生细致观察，比如，哪个环节容易出现问题，怎样记录实验步骤;最后，获得相应的实验结果。通过该化学实验的教學过程，通常对学生具备的宏观辨识与微观探析的素养培养有着重要影响。除此之外，学生在对高中化学相关知识进行系统化学习后，需对化学实验的相关知识进行总结，依据不同实验的不同步骤，对实验实施归纳与总结。例如，对哪些实验会用到温度计进行总结。教师可依据学生做出的实验报告得出：测蒸气温度、测水浴温度、测反应混合物温度等。或较为常见的需塞棉花的实验，通常包括制乙炔和收集[NH3]、加热[KMnO4]制氧气，其主要作用是避免[KMnO4]粉末进入导管，避免实验中出现的泡沫都进入导管、避免氨气和空气之间对流，以此使[NH3]的收集时间得到有效缩短。

（四）基于化学实验的实践操作力培养

化学是一种与化学实验相关或动手操作设计的基本科目，教师应将让学生把握化学实验的主线，带领和指导学生在化学实验设计的步骤、整体实验的结构和记录化学反应等方面操作。教师更应该结合学生自身的水平和兴趣，有针对性地开设实验练习实践教学课程，对课程进行专业的指导，这对学生来说会受益匪浅。然而，一些化学实验课程的设计在思维培训方面仍然有缺陷。师资是学校教育的主导支柱，其思想认识能力和水平直接影响着教学实践的效果。如果教师没有正确的教学理念的引导，对整个实验设计的各个流程没有进行严格的把控和指导，一系列的教学项目可能会低效或无效。在高中化学实验教学的过程中，不同学生在同一实验中会遇到不同的问题。有些学生会在操作上出问题，有些学生会在化学试剂的量上产生问题。但是当学生在实际的操作中感知时，往往很难发现自己的问题。因此，教师要在这个时候对学生充分进行个别指导，让每一个学生都能在自己的实验中得到有针对性的指导，这样学生就能认识到自己的问题所在。除此之外，教师还要根据学生在实验中的表现和实验教学中的思维进行引导和激发，从而将学生引向新的知识探索方向，让学生在实验教学中充分发现知识的互通性和知识之间的转变，并且能通过对知识的探究获得动力，激发学生不断学习。在学生探索的过程中，教师要与学生平等地沟通，为学生解决他们遇到的问题，让学生恍然大悟，了解自己与知识之间的距离，发现更加广阔的知识天地。

高中化学的实验教学，也是对学生具备的实践操作力进行锻炼。大部分学生对化学实验的具体操作步骤以及实验结果的被动记忆较为牢固，并在考试中获得高分。但是，这通常会影响学生自身操作能力的提高。因此，在化学实验具体教学中，教师需注重对学生的实践操作力进行培养，将学生作为课堂教学的主体，并在情况允许的状况下，引导学生实施实验操作，并发挥教师的主导作用，对实验流程进行指导。这不仅可以使学生的动手能力得到有效提高，还能使学生形成良好的实践操作力。例如，对氨气的实验室制法开展教学时，首先，教师需将该实验的具体反应原理讲解给学生，如[2NH4Cl+CaOH2CaCl2+2NH3↑+2H2O];其次，学生需充分理解与明确氨气收集的方法是朝下的排空气法;最后，教师需引导学生充分了解实验验满的方法，把湿润红色的石蕊试纸置于试管口，如果试纸变成蓝色，表明氨气已收满，或把蘸着浓盐酸的玻璃棒逐渐向试管口靠近，如果出现了大量白烟，其表明氨气已经收集满。上述的三个步骤通常是缺一不可的。这种化学实验通常较为复杂，教师更需注重对学生操作的实验流程进行亲自指导，从而使学生正确操作实验流程的同时，获得正确的实验结果，并促进自身实践能力的提高。

（五）基于数字化实验的教学内容优化

实验作为高中化学的重要学习方法，尤其是随着化学教学内容的逐渐更新与完善，传统的实验教学已无法与新课改下的化学内容需要相适应，就致使实验结果存有相应缺陷。数字化实验则能有效弥补该不足，数字化的化学实验开展中，通过数字化解释，学生就能更好地理解课程中无法理解的概念与原理，实验结论与以往相比更加明晰，学生对知识的理解也更加透彻。例如，化学实验的“酒精灯火焰温度的变化”教学中，传统化教学法通常是教师反复强调在加热过程中，需运用高温与加热块外部的火焰，这通常只能是理论上的结果，而缺乏相应的数据支持。而学生在课堂上，更多的是死记硬背，对理论知识没有真正理解与消化。但是，数字化实验的开展，则能有效解决相关问题，在实验过程中获取的数据也更有说服力。这不仅能深化学生对知识的印象，还能充分掌握相关化学知识。由此可知，数字化实验可以有效解决传统化实验中不能解决的问题，以促使化学实验的教学水平得到切实提高。同时，数字化实验中，通过大数据进行复杂问题的解决优势更加明显。通过计算机及有关软件系统的运用，则能准确地处理传感器所获取的数据。数据的处理过程与结果也属于整个实验开展的基础，使学生充分掌握实验的全过程，并促进学生实验能力的提高。

总之，化学学科素养下，化学教师在具体教学时，需积极实施实验教学，并将新理念、新课改作为教学要求，注重教学模式的创新，遵循以生为本的教学原则，从而实现教学方案的完善。因此，化学教师需通过有效的教学手段调动学生学习化学知识的兴趣，激发学生的学习自主性与积极性，并通过教学方法的创新，对学生的分析与探究能力实施全面培养，从而深化学生认知的同时，促使学生核心素养的提升。

注：本文为甘肃省教育科学“十三五”规划年度一般课题“科学探究素养视角下以实验为‘境脉’构建‘多彩’高中化学课堂的实践研究”（课题立项号：GS[2020]GHB4384）的研究成果。

（宋行军）

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