基于学科核心素养的高中化学实验教学探究

郝敏璇

化学实验是研究和学习物质及其变化的基本方法，是科学探究的一种重要途径。《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》指出：“以实验为基础是化学学科的重要特征之一，化学实验对于全面发展学生的化学学科核心素养有着极为重要的作用。”高中化学课程标准结合高中化学学科特点，提出了宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任等五大要素的化学学科核心素养。在此，笔者现就基于学科核心素养的高中化学实验教学予以探究。

一、高中化学实验教学中发展学生的“宏观辨识与微观探析”素养

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》要求：“能从不同层次认识物质的多样性，并对物质进行分类；能从元素和原子、分子水平认识物质的组成、结构、性质和变化，形成结构决定性质的观念。能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。”比如在《离子反应》这一节内容的教学时，可以让学生观察酸、碱、盐在水溶液中导电实验，直观的发现他们在水溶液中的电离现象，从宏观物质过渡到微观粒子，体会组成物质的粒子间的作用力---化学键的魅力。反过来，我们也可以由此发现具有不同化学键的物质某些方面的性质的差异。通过相关的化学实验老师不仅可以带领学生从宏观层面就某一方面对物质进行分类学习，也可以通过微观探析的方式得出关于物质性质和结构的具体结论。恰当的化学实验可以培养学生的宏观辨识与微观探析能力。

二、高中化学实验教学中发展学生的“变化观念与平衡思想”素养

在开展高中化学实验教学时，变化观念和平衡思想是培养学生学科核心素养非常关键的内容。仍以《离子反应》这一节内容的教学为例，教师应通过实验要求学生对电离平衡的动态性形成正确认识。在加入其他酸碱度的阴离子或者阳离子之后，电离的环境会发生变化，电离平衡因此会被破坏，而在一定时间之后，又会寻找到新的平衡点。在此情况下，学生能够认识到，物质是在不断发生运动与变化的，而这种运动及变化需要具备一定的条件，同时遵循一定的规律，实际上是内因与外因相互作用的结果。通过开展此类实验，能够较好地对学生的变化观念及平衡思想等核心素养进行有效的培养。

三、高中化学实验教学中发展学生的“证据推理与模型认知”素养

“证据推理与模型认知”是化学学科核心素养的重要内容。比如在《乙醇、乙酸的主要性质》这一实验活动中，结合已经学习过的乙醇分子式，研究其化学分子结构。学生在进行证明推理时，提出乙醇可能有两种结构，而要想真正得出乙醇的结构，必须要通过实验才能进行证明。基于此，教师引出了证据推理的前提，并引导学生对实验方案进行设计。在设计实验时，可以将乙醇与钠进行反应，验证H₂是否被置换出来，进而对原子的断键方式进行判断。在实验之后，教师应带领学生分析乙醇的分子结构，猜想其性质。从分子式的组成来看，乙醇和乙烷僅相差一个氧原子，然而乙烷分子并不存在官能团，而乙醇分子多出的氧原子和氢原子结合形成了羟基。所以，乙醇的性质包含了羟基的性质。此外，由于乙醇为醇类物质，能够燃烧放热，可以说明乙醇具备还原性特点，可以通过实验对其进行证明。还可以利用乙醇的催化氧化实验，对生成的物质进行性质探究，推断得出该反应中乙醇的断键方式，进而让学生巩固乙醇的分子结构模型。

四、高中化学实验教学中发展学生的“科学探究与创新意识”素养

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》要求：“能从问题和假设出发，依据探究目的，设计探究方案，运用化学实验、调查等方法进行实验探究。”高中化学教师在开展实验教学时，要促使学生积极去思考和探究，让其将所学习的化学知识与实验有效融合在一起，完善设计实验方案、独立设计和开展实验，并引导学生通过实验去探究化学问题，会更有效促进学生的全面发展，从而发展学生的化学学科核心素养。如，《铁及其化合物的性质》这一实验活动中，教师在对铁的单质、氧化物、氢氧化物性质、铁离子检验方法等知识讲解后，就可以以开展课堂实践的方式，让学生去检验食品中的铁元素实验。在整个实践活动中，教师要让学生通过合作的方式，自主去设计实验，并完成实验操作，得到实验结果。具体教学时，教师可以提前准备一些菠菜，让学生开展自主实验。之后，再将学生分成四人一组，让每个实验小组，积极应用互联网去查阅资料，完成“菠菜中铁元素的检验”实验。让学生通过查阅资料掌握收集菠菜中铁元素的方法，整理并分析资料，确定实验方案，做好充足实验准备。此后，在让学生根据学校的实验条件，确定制备和检验试验样品的实验步骤、准备实验所需要的仪器和用品等，进行实验。实验后，再让学生撰写研究报告，这样在完整的实验过程下，学生的科学探究与创新意识素养得以发展。

五、高中化学实验教学中发展学生的“科学态度与社会责任”素养

近年来，由于工厂肆意排放化学废料而导致的地区生态环境恶化事例屡见不鲜，因此，化学核心素养中的社会责任对与学生来说变得尤为重要。教师只有帮助学生正确认识化学、正确使用化学，才能够促使化学知识在造福人类社会的同时，不会对人类自身产生危害。高中化学实验教师应紧扣高中化学教学目标，树立绿色教育理念，提升化学实验原子利用率，对实验原理、仪器、装置、方法进行优化，选择绿色化学主题实验，注重绿色规划原则，达成既定的教学目标。在绿色化学实验设计时应当重视替代催化剂及器材、试剂、溶剂的物品，控制化学实验带来的污染，提升绿色实验效益，从而发展学生的“科学态度与社会责任”素养。

总而言之，高中化学实验教学不仅可以发展学生的动手操作能力和思维能力，并且还可以激发学生知识学习的主动性，促进化学核心素养的形成与发展。高中阶段化学知识的学习会影响学生的一生，因此需要教师明确核心素养的价值，促进实验课堂教学的高质量发展。