实验教学中化学核心素养培养的探讨——以“钠与水反应”为例

陶 都，毛芳芳，刘梦琴，刘文静，任 晶

(衡阳师范学院 化学与材料科学学院，湖南 衡阳 421008)

随着经济、文化全球化和知识社会化的来临，国力竞争逐渐由军事和经济的竞争转变为文化和人才的竞争，一个国家的文化自信与人才储备成为重中之重。为了适应世界教育改革发展趋势、提升本国教育国际竞争力的迫切需要，教育部于2014年首次提出发展学生“核心素养”的教育观，明确学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力[1]。人类生活离不开化学及其相关知识，化学学科核心素养是学生必备的科学素养，根据化学课程的特点，将化学学科核心素养分为5个方面，即：“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模拟认知”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”[2]。

1 高中化学教学存在的不足之处

在义务教育及高中教育阶段，部分学校及教师受应试教育思想的影响，以及学生评价方式过于单一，教师往往只注重学生成绩的高低和知识的传授，而忽略了学生自身能力和化学学科核心素养的培养。纵观化学历史的发展过程，没有一个化学发现不与化学实验紧密联系，因此说化学是一门以实验为基础的学科。在高中的化学教学工作中，实施实验教育也是发展学生核心素养的重要环节之一。但是，在实际教学过程中，教师为了追赶教学进度或者受教学条件的限制，不能满足学生们进行化学实验探究活动的需求，以至于不能充分发挥化学实验在教学中的作用，这就要求化学教师认识到实验对于学生核心素养培养的重要性，积极组织开展实验探究活动。本文将以“钠与水反应”的实验为例，讲述实验教学中所体现的化学核心素养。

2 “钠与水反应”实验中所体现的核心素养

“钠与水反应”是人教版高中化学必修一第三章《金属及其化合物》的内容，通过对金属钠的性质学习，学生可以认识到活泼金属与水反应的通性。“钠与水反应”是高中生接触的一个重要实验，通过这个实验，培养了学生观察、描述、分析、归纳总结实验现象的能力。学生初步学会从宏观现象到化学符号再到微观世界分析的“三重表征”的思维方式，由感性认识上升到理性思维。因此选择以“钠与水反应”为例，讲述化学学科核心素养。

2.1 科学探究与创新意识

以实验教学发展探究式学习，以实验改进提升创新意识。科学探究活动过程，有利于学生综合运用所学知识解决实际问题，通过这一过程，学生的认知水平以及对于知识的理解程度得到极大的提升。课前要求学生查阅钠与水反应的相关知识，上课时在确保实验安全的情况下开展学生自主探究实验，通过观察实验，总结钠与水反应的现象。教师引导学生思考，在实验操作的过程中存在着哪些不足之处，实验设计是否可以进行改进与创新。学生初遇这样的问题会没有思路，教师教授学生思考的方式，并且以注射器代替玻璃烧杯[3]进行实验为例，激发学生思维，使之具备独立思考与创新的能力。

2.2 宏观辨识与微观探析

由现象追其本质，由感性认识到理性理解。在钠与水的实验中，将钠放入水中后会出现“浮、熔、游、响、红”的实验现象，教师通过教学，使学生具备根据宏观实验现象分析产生现象的微观原因的能力。例如：反应使酚酞变红，即能够分析产生了碱性物质，学生可以从反应物元素的角度推测出碱性物质是氢氧化钠。通过这一节课的教学，学生具有从不同方面认识到物质的多样性的能力，能够从元素、原子和分子的角度来认识物质的组成、性质、结构和用途，形成结构决定性质，性质反映结构的观念；学生对知识的理解能够由直观感性的实验现象提升到深层理性的本质原因，能够从宏观和微观两个角度共同分析物质以及化学反应的现象。

2.3 变化观念与平衡思想

化学反应是一个运动变化的过程，化学变化区分于物理变化的一个重要特征即是在化学变化的过程中有新物质的生成，并且化学变化伴随着能量的转化。在钠与水的实验中，学生可以根据实验现象看到钠块熔化，以及滴有酚酞的水溶液变红，即是化学变化有旧物质的消失和新物质的生成。在反应中会产生大量的热，学生可以认识到化学反应伴随着能量的变化，有助于学生形成化学反应伴随着物质变化的观念。通过金属钠与水反应的实验教学过程中，学生能够从物质变化的内因与外因、量变与质变等多个角度分析化学变化，能用联系和发展、动态平衡的观点进一步认识化学反应，并能够猜测在某一条件下可能产生的物质以及发生化学变化的历程。

2.4 证据推理与模拟认知

当遇到一个问题时，首先根据一定的证据理论基础对其进行假设，做出合理的分析和推理，从而形成正确的结论。在钠与水的实验中，会产生一种气体，学生根据元素守恒的相关知识可以推测出这种气体可能是氢气或者氧气，即学生能够运用已有知识推测可能的反应过程和产物，并设计合理的实验验证猜想。在金属的化学性质这一节中，学生需要通过金属钠与水反应，得出活泼金属与酸和水反应这一类反应的性质与特点。学生能够寻找物质之间的联系和存在的规律，建立认知模型和思维结构框架，让学生总结出某一规律，培养学生以一举三的学习能力。

2.5 科学态度与社会责任

教育的目的即是培养社会所需要的人才，每一位学生最终都将步入社会，化学又与我们的社会生活紧密相关，化学教育更应该注重培养学生的社会价值观念，树立科学严谨的学习态度和强烈的社会责任意识。“科学态度与社会责任”是化学学习的更高层次的价值追求，要求学生能够对与化学相关的社会热点问题作出正确的判断，并且能运用化学知识参与社会活动[2]。实验教学能让学生尊重事实和证据，反对封建迷信，在钠与水的教学中，将民间流传的“火炼水鬼”的迷信作为课堂导入，通过钠与水的实验，学生认识到没有鬼神之说，都只是人们的封建迷信，从而树立崇尚真理的意识。在钠与水反应的改进实验中通过控制反应的发生和终止，来达到减少原材料的使用，从而引入绿色化学的概念，培养学生们的社会责任感。

在“钠与水反应”实验中，从实验的各个步骤到实验的各个现象，均不同程度的体现出化学学科核心素养的五个方面。化学实验对于培养学生核心素养发挥着极为重要的作用，通过化学实验现象将书本上抽象片面的知识直观的呈现在学生眼前，利于学生的理解和掌握知识，同时，化学实验能创设教学情境，激发学生的学习兴趣，拓展学生进行实验探究的思维，培养学生的科学态度和价值观念。列夫·托尔斯泰曾经说过：“知识只有当它靠积极的思维得来，才是真正的知识。”而化学实验正是知识转化为思维的关键一环，并且课本上的所学知识都是为实验所准备的，因此，推动化学实验教学是促进化学学科核心素养发展的必然趋势。

3 总结与展望

在“以素养为本”的教育思想指导下，教师们要注重学生能力和核心素养的培养。这就要求我们教师为学生营造一个科学探究式学习的环境，在这样的环境下学生大胆猜想、勇于创新、敢于实践。作为化学教师，更要利用好化学实验这一学科特色，激发学生学习化学的兴趣，启迪学生的科学探究和创新意识，促进培养全面发展的化学学科核心素养。在教学条件不能满足学生对于实验的需求时，鼓励教师要对实验进行改进与创新，鼓励创设“微型实验”，让每一个学生都能在实验中收获化学学科核心素养的发展。