高中化学核心素养下实验教学的优化路径探析

魏春梅

(福建省漳州市龙文区龙文中学 福建 漳州 363005)

就高中化学核心素养来说，包括着五个方面的内容，即宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学精神与社会责任。可以说，在高中化学教学过程中，教师要始终将这五点内容贯穿在课堂教学中，帮助学生掌握化学知识，不断提升化学学科的核心能力。以实验教学为例来说，教师完全可以将核心素养贯穿其中，尤其是可以将科学探究与创新意识应用在实验教学中，确保学生可以更好的参与到实验学习中，增强各项实验学习能力[1]。本文对高中化学核心素养下实验教学的优化路径作了较为系统的分析探讨，现作如下的论述。

1.优化高中化学实验教学的价值

在高中化学课程体系中，很多化学知识与化学现象都是从化学实验中衍生出来的，因而，引导高中学生探索化学实验，实地操作化学实验，可以增强高中学生对化学知识、化学逻辑、化学思维的理解与认识，强化高中学生的化学理解能力，增强高中学生的化学思辨能力，为高中学生的化学学习与发展奠定扎实基础。与此同时，依托化学实验，高中化学教师更容易展现化学知识的内涵与发展轨迹，提升高中学生对化学定理、化学实验规律的正确认知，丰富高中化学课程，激发高中学生对化学知识、化学实验的探索兴趣与思考激情，完善高中化学课程的发展空间。除此之外，化学实验与化学课程具有相辅相成的关系，优化高中化学实验教学，可以切实增强高中化学教育的发展，开拓高中化学课程体系，增强高中学生的化学核心素养与理解能力。

2.高中化学实验教学的问题

2.1 教学模式陈旧，学生兴趣不足。目前高中化学课堂仍然采用满堂灌的教学模式，这种传统的单向传授理论知识的方法迫切需要被转变，这一陈旧的教学模式不能充分调动学生学习的兴趣和积极性，不利于学生提供学习效率，更有甚者会导致学生产生偏科现象。很多化学教师在实验教学上对某项实验进行分析时，仅通过图片或视频来演示实验过程，并直接将实验结论罗列出来让学生进行记忆。这种单一且单向的教学方式使学生没有机会动手进行实验操作或直观地观察到实验过程，学生的实验能力得不到培养，教师也无法获知学生对化学反应实验过程进行思考和探究时的疑问和反馈，这导致学生对理论知识的掌握不够深入。

2.2 实验教学得不到足够的重视。目前很多化学教师认为在课堂上开展化学探究实验没有必要且准备过程烦琐，同时对化学实验教学的意义认识不足，因此对化学实验教学不够重视。此外，部分教师往往因为相关的实验仪器和药品不足或实验准备流程烦琐而放弃在课堂上进行实验教学，代之以实验视频进行展示，导致学生得不到实验探究的机会。探究式实验教学伴随于教师的讲课过程和学生围绕实验进行合作探讨的过程中，而缺失实验探究的课堂就使学生的学习效率得不到提升，科学思维得不到培养，而这归根结底还是学校和教师对化学实验教学不够重视。

2.3 化学实验教学的互动性不佳。在高中化学实验教学中，化学教师在引导高中学生开展化学实验后，并没有给予高中学生一定的互动交流空间，没有引导高中学生针对观察到的化学实验现象，开展分组讨论与细致交流，以至于高中学生对化学实验教学的理解比较表面，难以全面深入。在化学实验开展过程中，高中学生也没有充足的互动交流机会，而是独自开展化学实验操作，在化学实验结束后，高中学生也没有围绕化学实验过程与实验结果开展互动交流的空间，这都导致高中学生对化学实验教学的兴趣不大，对化学实验结果的理解不深，对化学实验原理认识不足的问题。

3.高中化学课堂演示实验教学的方法

3.1 注重实验教学中基础知识的渗透。基础知识的教学始终都是化学课堂教学的重点，教师要给予高度的重视，将基础知识有效渗透到实验教学中，确保学生在动手操作与独立思考的过程中更深层次的理解基础知识[2]。具体来说，在实验教学的过程中，教师可以先向学生介绍有关的基础知识，并且可以通过旧知识来带领学生学习新知识，以此将新知识与旧知识联系起来，帮助学生建构知识体系，更好的巩固化学知识。相信通过这样的课堂教学，学生对基础知识的掌握能力与理解能力均可以大大提升，对进一步培养高中化学核心素养会有十分大的裨益。

比如在苏教版必修一《含硫化合物的性质和应用》这一节教学时，涉及到这样的一个实验，即“研究浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应的产物”。在之前的理论知识学习中，学生已经对浓硫酸以及木炭粉的知识有一定的了解，可以猜想出所生成的产物可能是CO2(二氧化碳)、SO2(二氧化硫)。基于学生脑海中已有的这一种旧知识体系，教师可以带领学生去亲身操作实验，并可以在实验过程中向学生提出具体的问题，即“同学们，在实验过程中可以看到，A烧瓶中的品红溶液发生了褪色现象，但C烧瓶中的品红溶液却没有发生褪色现象，你们能说一说是为什么呢？”在探究这一问题的过程中，学生会不可避免的去将旧知识与新知识联系起来，课堂学习能力与思维可以得到很好的提升。除此之外，在进行基础知识的教学时，教师可以考虑使用推理法、多媒体教学、联想法、比较法这些方法来进行化学实验中基础知识的渗透教学，既掌握知识也解决实验过程中的诸多问题，以此来落实化学核心素养的培育。

3.2 引导学生认真观察和探究实验现象。从高中化学的核心素养这一角度来说，其中的宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想对应着化学实验的现象观察和原理探究，集中体现出了化学实验观察与探究的重要性。基于此，在化学实验教学的过程中，教师要积极引导学生去观察实验现象和探究实验原理，以求对实验形成一个系统且深刻的理解，更好的培养化学核心素养。

比如在苏教版必修一《探究金属钠的性质》这一节教学中，在实验过程中学生要认真去观察四个方面的现象。一是当金属钠保存在煤油中时，可以发现金属钠可以呈现出银白色的金属光泽，且密度大于水，质软；二是当将金属钠放置在蒸发皿中，继而使用酒精灯加热时，可以发现金属钠可以融成闪亮的小球，并且会剧烈的燃烧，燃烧过程中会产生黄色的火焰；三是若是将金属钠暴露在空气中，则钠会在短时间内变白，且失去光泽；四是将金属钠放置在水中时会发生较为剧烈的反应，此时钠会浮在水面上，并可以融成闪亮的小球，在四处游动的过程中会发出“嘶嘶”的声响。在观察到这些实验现象后，学生会自主的参与到不同现象的探究中去，认真去思考为什么会发生这样的现象，在探究的过程中可以让学生形成反思意识，在一步步的反思中可以走向核心素养，可以帮助学生更好的理解化学实验现象。

3.3 通过培养学科能力优化实验教学。在化学实验教学过程中，往往会涉及到较多的专业知识，若是学生缺乏知识的积累和学科能力势必影响实验学习质量。为此，在优化实验教学路径时，教师要将学生的学科能力培养始终放在重要位置上，确保学生有参与实验学习的能力。具体来说，探究能力、动手操作能力、创新能力是学生在化学实验学习过程中必须具备的三种能力，教师要始终做好学生这三种能力的培养。

在探究能力的培养中，教师可以结合实验要求和特点来提出具体的探究能力，让学生可以带着问题参与到实验中。比如在苏教版必修二“镁条和水的反应”这一实验中，教师可以向学生提出这样的探究问题，即“在镁条和热水的反应过程中，可以生成Mg(OH)2(氢氧化镁)和H2(氢气)，因为Mg(OH)2是呈碱性的，所以会在遇到酚酞变红，但为什么过一段时间之后会变为无色呢？”在提出这样的一个问题后，可以让学生先独立思考，而后以实验小组的形式继续探究讨论，并结合实验结果来作出分析，相信此时可以很好的培养学生的探究能力。

在动手操作能力的培养中，教师要科学地去创设实验情境，促使学生可以感受到实验学习的趣味性，继而愿意参与到实验中来。在实验过程中，教师要引导每位学生均参与在实验中，可以考虑为每一位学生分配实验任务，以此激发出学生的主观能动性，可以全身心的参与到实验中，通过动手操作来获得真知。在创新能力培养中，教师要为实验留一下可以思考和创新的空间，鼓励学生去进一步去探究和创新，寻找到实验操作的新理念和新方法，这对提升学生的化学核心素养会有更显著的作用[3]。

3.4 把握化学实验教学过程中的重点策略。在新课程改革背景下，化学实验教学与核心素养培养之间的联系更为紧密，为更有效的提升化学实验教学的质量，教师必须注重有效教学策略的应用。总的来说，在化学实验教学过程中，教师要非常注重两点教学策略的应用，一是“手脑并用”策略，二是“单兵、组合作战”策略。

在“手脑并用”策略的应用过程中，教师要始终确保学生可以将手与脑同时应用起来，避免学生出现只动手而不动脑的情况，严格践行陶行知先生所提出的“教学做合一”的教学思想。具体来说，教师要引导学生一起去明确实验的目标，实验目标不仅可以是原理目标或现象目标，也可以是探究性目标，总之需要学生明确应该朝着哪一个方向去学习。在确定实验目标后教师可以将课堂交给学生，以此来解放学生，践行陶行知先生所提出的“六大解放”这一教育思想。在这样的教学模式下，学生可以有足够的空间与时间去自主探究实验，实验思维也可以得到极大的拓展，此时可以帮助学生形成手脑并用的内在驱动力，实验教学的质量自然可以得到提升。

在“单兵、组合作战”策略的应用过程中，教师需要始终认清楚一点，即高中化学实验的内容是较为丰富的，且涉及到较多的知识点，有很多的实验需要学生共同去完成，因而必须在实验教学过程中培养学生的合作学习能力。比如在苏教版必修一《铜与浓硫酸反应》这一实验教学中，教师要确保学生通过操作这一实验可以清楚的认识到铜与浓硫酸反应可以放出能够让紫色石蕊变红的气体。虽然这一实验看起来较为简单，但在实际操作过程中要想取得完美的效果是有一定难度的，因而教师可以考虑将班级学生分为多个学习小组，让学生以小组的形式来开展实验操作，以此培养学生的实验合作意识与能力。具体来说，在“铜与浓硫酸反应”这一实验中，会出现三种情形，第一种是5Cu+H2SO4(浓)=3CuSO4+Cu2S↓+4H2O，第二种是Cu2S+2H2SO4(浓)=CuSO4+CuS↓+SO2↑+2H2O，第三种是Cu2S+2H2SO4(浓)=CuSO4+SO2↑+S↓+2H2O。学生通过分析这三种情形可以发现，与铜过量和硫酸过量有着十分大的关系，这可以引导学生在实验过程中深入的去思考，并在分步尝试的过程中一步步理解实验现象，在边看边做边思考的过程中可以很好的培养动手动脑、自主合作的能力。

3.5 搭建化学实验与化学学科核心素养之间的桥梁。核心素养培育始终都是高中化学实验教学的重要目标，因而教师必须确保所开展的实验教学可以紧紧围绕着核心素养来进行。从理论角度来说，化学这一门学科要始终以实验为基础，在实验教学的基础上来帮助学生更好的培养核心素养。从实践的角度来说，教师在培养学生化学核心素养时，要积极去创新课堂教学理念与模式，对化学实验教学作不断的优化。只有这样，才可以真正有效的培养学生的化学核心素养。在实验教学的过程中，教师要不断对自己的教学理念与模式作出改变，努力搭建化学实验与化学学科核心素养之间的桥梁，通过自己的“教”去引导学生可以参与到“学”中来，并且要在学生“学”的过程中将核心素养始终贯穿起来。除此之外，在实验教学过程中，教师要带领学生从两个方面来积累化学知识与经验，一是理论学习，二是实践探索，让学生在理论学习的过程中可以积极探究，不断的去提升自己的化学思维，逐步找到属于自己的化学核心素养培育途径。

3.6 结合生活实际，设计化学实验。学生的动手能力不足，究其原因主要是由于高中化学在日常教学中与学生的日常生活的距离过远，使得学生不能够通过日常生活中随处可见的现象来理解化学实验中出现的原理以及方程式等，容易使得学生产生距离感，进而造成学生对学习化学的兴趣下降，甚至造成厌学等问题的出现。要想解决这个问题，高中教师首先要把高中化学书本中的实验与日常生活中所遇到的各种现象结合起来，使学生可以通过日常生活中的不同现象来理解高中化学课本中出现的内容与原理。同时也能让他们明白高中化学中出现的各种方程式、原理以及实验都是对于他们生活有相当大的帮助的。同时，教师也要对相关的教学资料进行整理，让同学们明白化学来源于生活，这在教会学生化学相关理论知识的同时，也培养了他们的社会责任感，有利于学生综合素质的培养。其次，教师把学生们生活中的一些现象与化学实验结合，也可以鼓励学生们自我探索，有利于消除学生思维定势，加强逻辑思维的培养。第三，教师要通过日常教学的活动中逐渐了解学生的兴趣爱好，通过了解学生的兴趣爱好，拉近与学生的距离。通过与学生之间的沟通来与学生做朋友，这样不仅能够更好地了解到学生的目前学习状况以及遇到的学习困难，也能够从学生的爱好入手，潜移默化地培养他们对于化学的动手能力以及对于化学的兴趣。

3.7 化学实验虚拟化。随着信息技术的发展，越来越多的教师开始使用多媒体演示技术，辅以图片和音视频等进行化学实验过程的演示。多媒体便于演示实验过程，视听效果有所增强，但学生不能自主进行化学实验方案的设计并对其过程进行观察和探究，缺乏沉浸感和参与感。而NOBOOK虚拟化学实验室(简称NB)作为目前唯一的一款完全具备探索性的虚拟实验室软件，提供了超强的互动可能性并增强了学生参与实验的沉浸感。学生在虚拟化学实验室内能够进行自由组装实验，所有实验操作均能将实验现象的仿真动画呈现在屏幕上，且实验现象的相关实验数据十分准确。和传统现实实验室相比，NB具备了低成本、超越时空限制、高度可重复性和安全性的优势。因此，虚拟化学实验室软件的应用能够降低学校教学经费，避免教师因实验室缺乏药品和实验仪器而放弃进行化学实验教学。无论学校是否设有化学实验室，学生和教师都可以不受空间和时间的限制，在虚拟化学实验室软件中进行实验操作。由于虚拟实验室内的药品和实验器材可以不受限制地获取，因此学生可以多次重复实验操作，掌握实验操作技能和理论知识。大部分学校的化学实验室由于某些药品或实验仪器具备危险性而不允许学生进行操作，而应用虚拟实验室系统则可消除这些安全隐患，同时能够消除学生在安全方面的顾虑。通过开展基于NB的虚拟化学实验的教学活动，能够有效调动学生参与化学实验的积极性，从而能够更好地开展化学实验教学。随着信息技术的进一步发展，虚拟化学实验室以其多方面的优势成为改善化学实验教学的新工具。目前虚拟化学实验室已被应用在很多发达地区的中学课堂中，化学实验虚拟化将成为未来化学实验教学的发展方向，将在培养学生化学核心素养方面发挥重要作用。

4.结语

新课程改革向高中化学实验教学所提出的诸多要求，教师务必给予高度的重视，并在实验教学的过程中贯彻和落实，借助实验教学的载体来培养学生的化学核心素养。在优化实验教学途径时，教师要非常注重实验教学中基础知识的渗透，认真去培养学生的学科能力，并努力搭建起化学实验与化学学科核心素养之间的桥梁。除此之外，教师要紧紧把握好“手脑并用”策略与“单兵、组合作战”策略，引导学生在实验过程中培育更多的学习能力，确保学生可以更好的参与到化学实验学习中来，实现核心素养的培育目标。