核心素养下的化学微型实验探讨

■吉林省农安县实验中学 郭守山

微型化学实验是20世纪80年代开始出现的，其可解释为以微型化装置作为实验仪器所展开的、使用剂量少于常规实验90%的化学实验。这类实验仪器是以常规化学实验仪器为依据进行微型化处理，并不是单纯体积层面的缩小，它符合新时代所提出的绿色化学实验理念，在实验过程中具有安全、节约、绿色等优势。基于时代的发展与教育的变革，传统的以教师示范为主的化学实验已不能满足新时代的发展需求，学生必须具备自主开展实验的能力，并在实践中创新发展，微型化学实验恰好符合这一要求。同时，学生通过化学微型实验的亲身体验，也能提升自身在实践创新、节约环保、安全意识、社会责任等方面的核心素养，对个人全面发展具有积极影响。根据我国近些年来中学实验教学特别是农村中学实验教学的现状，在化学学科的教学中开展微型实验，已经被国内化学教育工作者高度重视。

一、实验是化学研究和学习的重要途径和手段

化学的产生和发展与实验密不可分，实验是化学学习最直接、最常用、最有效的手段和方法。进行化学实验要在一定的理论基础上保证化学实验的整个过程均符合实验操作的规范和要求，学生在化学实验过程中获得科学的理论与知识，既符合学生的年龄特征，又符合学生的认知规律，因此实验在培养学生化学学科核心素养方面是行之有效的。

在化学实验过程中，学生通过对物质间发生反应所采用的方法及措施、化学反应变化情况及操作流程、化学现象的分析，得出化学反应所需要特定的条件与措施。同时，能够使学生学会从物质平衡与变化的角度进行深入分析，了解化学反应的变化规律及实质。

在进行化学实验时，学生应根据实验内容提出猜想与假设，进一步在实验中对自身的猜想进行验证，这一过程要保证科学性与合理性，保证实验结论符合具体情况。实验过程和实验方案的设计，能够使学生培养独立解决问题的能力，形成科学思维方法和开拓创新的能力，提高分析处理化学信息及文字表达的能力，形成团队精神。

实验能够培养学生的严谨态度与创新精神，使学生在日常生活与学习中主动关注与化学相关的社会现象，踊跃参与社会活动，进而有效结合学习与生活，了解社会、环境、化学、技术等领域之间的交互特征，清楚科学技术对人类社会发展的重要性，主动承担起促进社会发展的使命和责任，以绿色发展的健康观念规范日常行为和学习。

二、微型化学实验是培养学生核心素养的新途径

微型化学实验是尽可能减少化学试剂消耗同时又能保证实验结果科学准确的一种新兴的实验方法，其宗旨是提倡勤俭节约与绿色化学理念，能够减少化学实验所消耗的试剂量，进而减少化学实验带来的污染，符合新时代提倡的可持续发展理念，有利于培养学生勤俭节约的生活习惯，具有创新性、科学性、可操作性、典型性、趣味性、合作性等特点，适合学生的年龄特征。微型化学实验可以概括为：实验室的微型化和超微型化、实验仪器及装置的微型化、实验微型化的创新重组、可操作性家庭实验的微型化。学生在运用微型化学仪器进行化学实验时，通过安装操作、动脑思考、现象分析等，将化学学习中遇到的枯燥乏味的概念用语、原理定律等变成形象直观的感性知识，促使学生主动参与科学探究，激发学生探索科学奥秘的欲望，体验成功的喜悦，养成健康的学习习惯和生活习惯，激发对化学的学习兴趣及创造力，是一项理想的提高学生科学素养、创新能力、责任担当和树立“绿色化学”环保意识的教学手段。

微型化学实验中，从实验仪器的改良到实验药品的选择和制备，从实验期间出现诸多精彩的化学现象到颜色、状态、气味的改变，以及化学反应中产生的声、光、电、热等现象，都会呈现出丰富生动的感官冲击，给学生带来无限的思考和探究空间。微型实验实施过程中，在教师的引导下，学生通过查找资料，根据实验目的设计化学实验步骤及所用仪器，对实验仪器进行重新组装与整合，准备有序开展化学实验所需的化学试剂与材料等，通过详细记录化学实验过程及发生的现象，对其原因及结果进行分析，找到化学反应的发生规律，激发了学生的学习主动性及求知欲，培养了学生的个性和团结协作的团队精神。学生在这期间思维能力与创新精神均能得到强化，使学生由被动接受教师传授的知识转向为主动亲身参与知识的获取，有利于学生的全面发展，而教师的教学目标也从简单的内容传输转到对化学学科素养的培养，让学生主动掌握学习方法，养成良好的学习习惯，保持严谨、认真、科学的学习态度，进而提升自身的核心素养。

微型化学实验与传统化学实验的差异在于其具有安全、无污染、现象明显、操作简单、耗材少等特征，在实验成本及实验效果等方面均有显著优势。在微型实验过程中，对实验过程的精心设计、实验过程可能发生问题的预判，以及实验现象和结果的分析，能够更好地培养学生主动参与化学学习的激情，使学生的核心素养得到升华。

三、加强微型实验的研究，改变实验教学现状

化学实验一直是教育工作面对的难题，十几年来，我国虽然在实验教学上有了较快的发展，但与许多发达国家相比还有一定的差距，主要表现为：一是不做实验。很多学校特别是农村学校几乎没有化学实验室，有实验室的也是摆几样仪器和药品应付上级检查。传统实验课多是教师在课堂上演示或讲解，甚至只播放视频，而学生只负责观看和记录，几乎没有动手操作的机会，如果需要学生做实验也完全是模仿教师的实验步骤及内容，学生缺乏自主性与创新性；二是实验条件差。实验室不能保证在时间、空间上满足教材中所规定的教学实验，学生更是可望而不可及，开放性与实用性不高，阻碍了学生的个性发展；三是实验室更新慢、资金短缺。由于化学实验仪器药品损耗快，学校不能及时引进新仪器，购买实验药品。

新高考改革的目的之一是充分发挥“高考指挥棒”的作用，采取诸多手段培养学生的综合素养，实现学生的全方面发展。新教材是为了配合新高考的实施和培养全面发展的学生而编写的，其编排的顺序及内容都是为了适应学生核心素养的发展。2020年秋季我省使用的高中化学新教材从主要栏目设置就可以看出，实验研究与实践活动等内容占有大量的篇幅，几乎每章每节都有实验。因此，新教材的使用中，必须重视实验教育，通过实验教学提高学生对化学学科的认知水平，进而使其科学探究能力、实践能力、创新能力、环保意识等都能得到提高，具有社会责任感和使命感。为了达成这一目标，要求教师充分发挥自身的指导作用，为学生的实践活动创造条件。开展微型化学实验，既能解决实验资金短缺和没有实验场所的难题，又能配合新课改培养学生全面发展的核心素养。

微型实验已有二三十年的研究历史，世界上许多国家和地区参与了这项研究工作。这些年来，各国的化学教育工作者对微型实验的研究取得了大量成就，教学中的实际应用证明，微型化学实验在教学中能充分激发学生学习化学的兴趣，在全面进行高考改革和教学改革大环境下，微型化学实验作为培养学生化学核心素养的重要手段和化学实验的补充，已经超出传统的实验模式，要求我们能够利用生活中现有的条件和材料随时做实验，其重要性也日益凸显出来。比如，用医用点滴管做胶头滴管、用矿泉水瓶做烧杯、用墨水瓶做酒精灯等来完成一些课堂实验、家庭实验，通过有趣的小实验激发学生的化学实验热情，丰富学生的知识储备。同时在此期间，学生的社会责任、创新水平、科学意识等均能得到增强。因此，微型化学实验具有很好的教学效果和功能，在化学教学中应受到关注，并逐渐生活化。

总之，微型实验在化学教学中作为常规实验的补充，其作用与功能是无法代替的，学生通过微型化学实验可在实践创新、健康生活、责任意识等素养方面均得到大幅提升。在当前高考改革和教学改革中，微型化学实验的发展又是化学实验的创新和变革，化学教育工作者应根据微型实验的发展引入新的教学观念与教学方法，完成提升学生核心素养的重要目标。因此，微型化学实验的研究前景非常广阔。