基于发展学科核心素养的高中化学实验教学策略——以“铁及其化合物的性质”为例

黄丽丹

（福建省宁德市高级中学，福建宁德 352100）

引 言

作为高中化学学科的重要组成部分，化学实验不仅是学生获取科学知识、锻炼实践能力、培养创新意识的主要方式，也是发展学生核心素养的重要平台。因此，探究核心素养背景下的化学实验教学具有重要意义。

一、核心素养视角下高中化学教学目标

化学核心素养是相应阶段的学生通过化学学习形成的关键能力、必备品格以及正确的价值观念。这不仅是改进化学课程标准、落实学生评价指标的正确导向，也是对三维目标的有效整合。在高中阶段，核心素养视角下高中化学教学目标主要包括以下五个方面。

一是宏观辨识与微观探析。要求学生通过化学知识的学习建构知识，形成“结构决定性质”的观念，能够应用宏观与微观相结合的方式分析与解决实际问题。

二是证据推理与模型认知。让学生能够使用阅读、归纳等多种方法获取反应物质及其变化的事实，并通过模型、分析推理等方式揭示物质及其变化的本质，揭示化学现象的规律。

三是变化观念与平衡思想。要求学生认识物质发生化学变化是有条件的、是可以调控的，并且在变化过程中伴随着能量变化，但总体而言，其能量和元素守恒，鼓励学生学会用变化和平衡的辩证思维处理各种实际问题。

四是科学探究与创新意识。引导学生勤于实践，善于合作，敢于质疑，勇于创新，要在讨论交流与合作中设计、优化实验方案，做出合理猜想，并进行实验验证。

五是科学精神与社会责任。鼓励学生在掌握基本知识和技能、过程与方法的前提下，树立安全、绿色、环保、可持续发展意识，对与化学相关的社会热点问题做出正确的价值判断，培养勇于开拓、崇尚科学、坚持不懈的科学精神，形成严格、谨慎、求实、认真的科学态度。

二、基于发展学科核心素养的高中化学实验教学策略

（一）创设实验情境，树立化学观念

尽管许多化学概念是在科学家无数次实验中通过反复验证而获得的，但为了丰富学生的感性认识，提高学生的学习兴趣，教师应让学生以实验事实为依据，对教材上已有的实验，最大限度地利用实验获得数据，分析得到相关的化学结论；对教材上未安排的实验，尽可能地创设实验条件，让学生在直观的感性现象中记忆、理解知识。例如，对比“检验Fe2+溶液、检验Fe3+溶液、检验Fe2+和Fe3+的混合液”，教材中并没有安排相关的实验，但教师如果以此设计实验，让学生通过直观的实验对比，就能降低该知识点的学习难度，理解和记忆Fe2+和Fe3+的性质，并且在一定程度上培养学生的实验观，强化实验意识。

同时，教师还应引导学生注重化学反应过程中的原子、能量以及质量是否发生了变化，了解宏观现象与微观本质的联系，从而帮助学生树立化学反应过程中的变化观和守恒观。例如，在讲解原电池与电解池的工作原理、化学反应速率及其影响因素等知识时，若仅依靠课堂上的理论讲解，很难全面准确地理解。如果教师引导学生将宏观现象与微观实质相结合，并通过选择和控制实验条件，从能量、电子转移等角度分析化学反应的变化，则能够帮助学生形成化学概念，树立变化观与守恒观。

此外，教师应先提供宏观物质反应的实验情境，鼓励学生通过观察、记录等方式让学生在宏观上认识到物质间的反应，然后从化学符号、化学式、化学反应方程式等微观方面认识反应的实质。例如，对“离子反应”这一概念的教学，由于离子反应过程是不能通过肉眼直接观察到的，因此，教师应引导学生通过观察化学实验中颜色变化、产生气体、沉淀等宏观变化的基础上，挖掘实验的本质原因，从而树立微粒观点[1]。

（二）设置任务驱动，强化分析推理能力与证据意识

对于教学中的重点内容，教师可为学生设置实验探究任务，让学生在任务驱动下发挥主观能动性，明白实验需要选择哪些实验仪器和药品，设置哪些具体步骤，并且知道为什么这么做，从而有效训练学生的分析推理能力，强化证据意识。例如，判断某种物质时，笔者设计了任务驱动、强化证据意识的策略，如表1 所示。

表1 判断某种物质的任务驱动、强化证据意识的策略

（三）优化实验方案，提升科学探究能力与创新意识

教材中设置了大量的探究实验，教师可以利用这些实验鼓励学生设计方案，并动手操作，获得实验结论。此外，还可利用一些开放性实验课题，要求学生设计方案验证自己的假设，最大限度地让学生在自主探索中完成探究能力与创新意识的提升。

例如，教师通过指定实验题材—让学生设计方案—验证实验可行性—分析实验结果等过程，整合出一系列可行性的校本实验。这些校本实验既能在很大程度上锻炼学生的创造能力，又能使学生对化学实验形成完整的思维逻辑。

（四）规范实验意识，形成科学精神

在具体实验过程中，教师还应提醒学生树立实事求是的意识，尊重实验事实，如在遇到实验现象与教材描述现象不一致的情况时，教师应让学生如实记录实验现象，并指导学生分析出现意外实验现象的原因。

例如，在Fe2+检验的实验中，常常先向FeCl2溶液中滴加KSCN 溶液，溶液不变色，然后继续滴加H2O2溶液，此时溶液变红。然而，在具体实验中，却出现即使没有滴加H2O2溶液，FeCl2溶液也出现红色，这就促使学生误认为Fe2+也能与KSCN 溶液发生反应。因此，教师应紧抓这次机会，引导学生对意外现象进行原因分析，即部分Fe2+已经被氧化为Fe3+，然后进一步鼓励学生自行设计实验验证假设，从而强化学生严谨求实的科学精神和科学探究能力[2]。

三、基于发展学科核心素养的高中化学实验教学实践

高中化学实验教学是理论与实践相结合，下面以高中化学实验“铁及其化合物的性质”为例，深入探究实验教学过程中如何培养学生的化学核心素养。

首先，为了吸引学生的注意力，促使学生明白本节课的知识在社会生活中的价值，笔者利用PPT 创设了如下问题情境：有人在超市购买了雀巢麦片，但配料表显示其中添加了还原铁粉，那么这种还原铁粉对人体有害吗？同时，呈现雀巢麦片添加还原铁粉引起公众恐慌的新闻事件，要求学生根据铁具有磁性这一性质判断雀巢麦片中是否添加了还原铁粉，然后以小组为单位，打磨麦片并装入保鲜袋，观察麦片中是否有黑色粉末被磁铁吸引[3]。

其次，在上述实验明确雀巢麦片配料表确实含有还原铁粉事实的基础上，为了诊断学生对铁的化学性质认知是处于识记水平还是应用水平，实现知识向素养的转化，笔者要求学生进一步思考雀巢麦片中为何要添加铁粉，从而引导学生猜想由于血红蛋白中含有二价铁，还原铁粉可能被氧化生成二价铁。然后，及时呈现还原铁粉被称作“双吸收剂”的知识，即铁可以被盐酸氧化生成Fe2+，也可以被氧气氧化生成Fe3+，要求学生结合所学知识，概括铁单质在哪些条件下被氧化为Fe2+，在哪些条件下被氧化为Fe3+。

再次，为了增强探究活动的开放性，强化“证据意识”“实验探究能力”两个核心素养，笔者以如何促进还原铁粉被人体吸收为主题，要求学生查阅资料了解还原铁粉易被氧化为Fe3+，但只有Fe2+才能被人体直接吸收和利用，然后引导学生从氧化还原的角度分析，思考如何将Fe3+转化为Fe2+，在此基础上，要求学生以小组为单位自主选择药品，如双氧水、铜粉、KI 等试剂，围绕如何将Fe3+转化为Fe2+设计实验。实验前，要求学生思考如何精确鉴别Fe2+、Fe3+，随后要求学生再次阅读教材中呈现的KSCN 溶液检验Fe3+的知识，即滴加KSCN 溶液，Fe3+呈血红色，Fe2+无色，并要求学生进行实验验证。

可进一步要求学生优化实验方案，设置任务判断Fe3O4和稀H2SO4反应的产物。（1）假设①：只含_________；假设②只含__________；假设③既含有________，又含__________。（2）设计实验方案，进行实验，写出实验步骤、预期现象和结论。通过检验Fe2+和Fe3+的混合液，区别于单一Fe2+和Fe3+溶液的检验，提升学生的探究能力、证据意识。

最后，为了培养学生严谨求实的科学精神，凸显Fe3+、Fe2+相互转化的社会应用价值，综合评价并巩固提升学生的化学学科核心素养，笔者要求学生从取样、操作、现象、结论这一思维程序总结出Fe3+、Fe2+如何相互转化，并随机邀请学生分享实验方案和成果，书写与反应相关的离子方程式。在此基础上，思考轻度、中度缺铁性贫血需要如何治疗，并展示出各种补铁剂说明书，特别是引导学生注意“该补铁剂不能与浓茶同服”的提示，及时通过视频形式呈现“茶水—墨水—茶水”的魔术实验，阐述补铁剂不能与茶水同服的理由，并提供解决方案，鼓励有兴趣的学生在课后进行实验验证[4]。

结 语

总之，培养学生的核心素养是高中化学课程的重要目标。教师应进一步优化实验教学，鼓励学生设计实验方案验证假设，以提高学生对化学实验探究的兴趣，最大限度地让学生在自主探索中完成探究能力与创新意识的提升，发展学生的化学思维。