谈基于学科核心素养的高中化学实验教学模式的构建

郝桂林

（河北内丘中学，河北内丘 054200）

在高中化学学科素养要求下，课堂教学不再局限于知识传递和成绩提升，而是将其细化为五个相辅相成的维度，贯串化学课堂教学的每一个环节中。鉴于化学学科的特点，实验教学承担着唤醒学生学习欲望、深化知识理解、培养学科素养的重任。

一、目前高中化学实验教学现状分析

高中化学实验调查统计数据分析结果显示：“低效化”已成为当前化学实验教学的代名词，难以满足学科素养下的高要求。

第一，组织实验教学时秉承的观念异常滞后。课程标准是教师组织课堂教学的重要依据，虽然新课改已经突出了“化学核心素养”，并对其进行详细的阐述，为教师提供了教学设计的参考标准，但是在教学实践中，由于教学任务重及当前考试模式的制约，化学教师对其研究和解读不够全面、深入，无法将其转化到教学实践中；有的教师虽然对其有所了解，但仅限于口头上，并未在行动上做出深刻的变革。在这种教学观念的指导下，化学教师在开展实验教学之前很少会思考学科素养与实验教学的关系，也不会投入更多精力优化设计，而是以教材为蓝本，严格按照相关的实验步骤开展验证性实验。这种实验教学模式十分低效，难以满足学科素养下的教学要求。

第二，实验教学侧重于知识，且教学方式陈旧单一。新课程下，要求教师在开展实验教学时将化学核心素养融入其中，使学生在实验学习中高效达成知识、能力、思维、科学态度等多重教学目标。但在教学实践中，常常过分夸大知识目标，而弱化其他维度的学习目标，严重制约了化学实验的教学价值。另外，化学教师在开展实验教学时选择的手段也非常单一，基本上都是通过教师的演示对教材上的实验进行验证。如此，虽然可以避免学生在实验过程中走“弯路”，但是学生在按部就班的演示中，无法实现综合素养的发展。

第三，缺乏必要的科学教学评价模式。在实验教学实践中，教师在对学生实验学习效果进行评价时，依然倾向于“笔试”的评价方式，只要学生回答正确相关实验题目即可。在这种实验评价模式下，学生甚至不需要操作实验，只要按照教材上的内容死记硬背即可。同时，在当前的实验教学评价中，教师常常忽视学生的参与，学生始终处于被动的状态下，等待教师评价，无法在主动参与中对自己的表现形成深刻的认知［1］。

二、学科素养下高中化学实验教学开展原则

第一，直观性。化学实验极具创新性、思维性，是培养学生化学核心素养的重要载体。调查数据显示，当前学生对化学学科极具排斥性，其理由多为“学科枯燥，没有学习兴趣”。由此可见，学科有趣与否、有没有魅力，是影响学生是否喜欢这一学科的重要因素。鉴于此，教师必须立足于学生的情感点，科学设计实验教学方案，集中学生的注意力，帮助学生树立良好的学习情感。

第二，过程性。新课程确定了实验过程重于实验结果的要求，必须要始终坚持“过程性”原则，除去危险、有毒、操作复杂的实验，其余的均应由学生亲自实践操作。同时，为了充分发挥实验教学的价值，还应对教材上的验证实验进行改编，使其成为探究性实验，并结合具体的实验，借助启发性问题的引领，使学生自行选择实验仪器、围绕实验目标设计实验方案、以知识探究者的身份参与实验探究等，最终通过思考和分析，促进知识的迁移和应用，真正提升学生的化学综合素养。

第三，深度性。学科素养下，化学实验学习不再是单纯的实验验证，而是依托实验这一载体，促进思维的深度发展，形成一定的探究能力、科学态度等。鉴于此，在设计化学实验时，应关注两个维度：其一，在指导学生进行实验学习的时候，不仅要加强实验操作指导，还应借助问题引领和驱动，带领学生在思考中进行思维碰撞，逐渐从低阶思维转向高阶思维；其二，在指导学生开展化学实验探究学习时，必须要兼顾能力、品格的原则，使学生在化学实验学习中，逐渐形成适应未来发展的必备品格、能力等［2］。

三、构建实验教学模式，促进高中化学学科素养落实

（一）重塑实验教学观念，设置实验教学目标

首先，重塑实验教学观念。高中化学教师唯有与时俱进地更新实验教学理念，才能更好地满足课堂教学要求。一方面，不仅要肯定实验教学的价值地位，还应明确化学实验和学科素养的连接点，多维度设计实验教学目标，优化实验方案等；另一方面，要紧紧围绕“生本理念”，以高中生已有的化学水平、思维发展水平作为切入点，优化实验教学过程，旨在借助高效实验学习达成学科素养。

其次，科学设计化学实验教学目标。在化学实验教学中，目标指明了实验教学的方向，以及将要达到的目标。化学学科素养的提出，进一步拓展了实验教学目标，不再单纯地局限于知识中，而是着眼于学生个体，使学生从中获得成长发展的品格和能力。例如，在“用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子”的实验教学中，在确定教学目标时，教师就立足于化学学科素养的五大组成部分，将其与本实验进行深层次融合，进而将目标确定为：通过实验学习，从宏观上把握物质变化表征，从微观上解释化学沉淀的本质；对不同的检验试剂展开对比，正确理解离子除杂的标准，形成基本的化学观念；结合实验展开推理和分析，围绕“溶液去杂”构建思维模型；经实验方案设计、实验操作，形成科学研究逻辑思维，体会科学探究的精神。如此一来，在富含学科素养的化学实验目标引领下，有效转变了“低效化”的现状。

（二）基于实验事实，强化化学观念

实验是化学的基础，许多化学概念、化学现象，都是在科学家的反复实验中总结出来的。可以说，没有实验，就没有化学。因此，在组织实验教学时，应立足于实验教学的现状，引导学生在化学实验观察、探究的过程中，逐渐走进化学知识的海洋中，在深刻感知中逐渐揭开化学学科的神秘面纱，从中获得良好的学习情感。同时，学生经过实验学习，深化了所学的知识，并形成一定的实验探究能力，进而形成化学观念。在高中化学中，一些重要的概念、结论等，都是经过反复实验验证、总结和归纳得来的。鉴于此，面对学科素养下的要求，对于教材上已经安排好的实验，教师应尽可能地一一开展；对于教材上没有的实验，应结合实际情况设计实验方案进行验证，使学生在实验操作和观察中形成正确的认知。例如，在“硫的溶解性”教学中，教材上仅仅对其进行了简单的描写，即：硫不溶于水，微溶于酒精，易溶于二氧化硫。由于教材上的篇幅有限，并未安排相关的实验。鉴于此，在培养学生实验观念时，教师就可以结合这一知识点，为学生设计三个对比实验。如此，学生在实验操作过程中，不仅形成了直观的认知，理解了这一知识点，而且形成极强的化学观念［3］。

（三）基于任务驱动，强化分析推理能力

实验教学不仅仅是一种探究模式，也是形成科学探究素养的关键。在以往的化学实验教学中，常常是在实验开展之前，教师就已经将实验结果告知学生，认为学生只要通过实验达到结果即可，忽视了学生在化学实验过程中的探究与思考。在这种实验教学模式下，学生的思考、分析能力逐渐减弱，难以促进学科素养的落实。鉴于此，在构建契合学科素养实验教学模式时，教师必须基于实验教学内容科学设计实验任务，使学生在实验任务的驱动下，作出假设、收集资料、通过分析归纳和论证，最终获得探究结果。例如，在“离子反应”的实验教学中，为了发展学生的分析推理素养，教师采用了任务驱动教学模式。首先，以诸葛亮带病南征时士兵饮用“哑水”出现腹痛、变哑的现象作为情境，引出实验探究任务：为什么“哑水”会导致人出现腹痛、变哑、死亡等现象？“哑水”中含有大量的CuSO4，与“安乐泉”中的水混合会产生什么样的化学反应？接着，以此实验任务为驱动，引导学生以小组为单位，查阅相关的资料，通过实验探究、交流等，最终结合实验现象得出相关的结论。如此设计，有效地改变了以往直接抛出实验结论的教学模式，引导学生在“搜集资料—作出假设—验证探究—交流并得出结论”的过程中，实现了思维从低阶到高阶的发展，也形成了一定的探究能力。

（四）增加实验开放性，发展学生的创新素养

常规的实验教学模式难以唤醒学生的探究能力和创新意识。鉴于此，基于学科素养优化实验方案时，教师应摒除传统禁锢性的实验模式，将其转变成一个开放性的活动，给学生提供体验科学探究的过程，引导学生自行设计实验方案、确定实验流程，并对其进行验证。例如，在“氮”的教学中，为了帮助学生更好地理解“一氧化氮、二氧化氮”的相关化学反应方程式，教师给学生准备了相关的实验材料，引导学生围绕“铜和浓稀硝酸”实验要求，自行设计实验方案，选择实验物品。在这一过程中，一个学习小组以医用氯化钠注射液瓶、使用过的注射器、铜丝、水、浓硝酸作为实验物品，按照既定的实验方案进行验证。另外，为了提升化学实验探究的开放性，教师还可以实验器材作为“着力点”，指导学生对生活中常见的废旧品进行改造，使其成为具备价值的实验器材。例如，在“海带制碘”的开放性实验中，教师引导学生展开思考，从生活中搜集相关的实验器材。在这一过程中，有的学生对眼药水瓶进行加工，使其成为实验所用的胶头滴管；对废旧的注射器进行加工，使其成为分液漏斗；将生活中废弃的筷子代替玻璃棒等。如此，学生在“变废为宝”的过程中，产生浓厚的学习兴趣，在不断的学习中逐渐成长为全面发展型的综合性人才。

（五）规范实验意识，强化科学精神

学生在实验中犹如科学家做实验一般，必须要规范操作，观察实验现象，进行科学探究、分析等。可以说，学生在这一过程中，循序渐进地提升了自身的科学素养。鉴于此，教师应立足于具体的实验教学内容，从实验操作、实验观察、实验探究等环节出发，引领学生在实验探究的过程中，逐渐掌握科学的实验操作规范，形成科学的思维方式及实事求是的科学精神等。例如，在“Fe2+的检验”实验中，教师基本上都是采用验证实验的模式进行教学，在具体的实验过程中，先在FeCl2的溶液试管中滴加适当的KSCN 溶液，引导学生进行观察，此时溶液不会出现变色的现象。接着，持续在试管中滴加双氧水，再次引导学生进行观察，学生发现试管中的溶液逐渐变红了。这一实验虽然非常简单，但在实验中会出现不同的现象，部分学生发现即使没有滴加双氧水，试管中的溶液颜色也会发生改变。此时，学生就会对这一异常现象产生好奇心，并产生探究的欲望。之后，教师就可以抓住时机，带领学生进行原因分析，经过探究得出结论：Fe2+可能出现了氧化现象，成为Fe3+。然后，围绕这一结论进行验证。在这一实验过程中，学生逐渐形成严谨的科学态度，掌握了一定的科学探究能力。

（六）优化实验评价，促进学生发展

在推进高中化学实验教学改革的过程中，教师还应构建实验教学评价模式。鉴于当前高中化学实验教学评价的现状，在基于学科素养构建新型实验教学模式的过程中，教师还应关注实验教学评价，通过学生的发展促进教学评价改革和发展。一方面，在结果评价的基础上，增加实验教学过程评价，将学生在实验操作、观察、探究和分析过程中呈现出的状态，都融入具体的评价中。比如，学生的实验操作是否正确、是否经过实验操作达成了既定的要求、在实验操作中药品的取用和用量是否符合相关的标准、实验结束后是否按照要求对废液进行了正确的处理等；另一方面，为了充分发挥实验教学评价的价值，在开展教学评价时，教师还应给学生提供一个评价参考表格，引导学生结合标准与自身学习进行对照参考，并据此进行打分、评价。如此，学生对照参考标准进行评价的过程，也是一个自我成长的过程，能够推动其自我完善与发展［4］。

综上所述，化学学科素养的提出，将化学实验教学提升到一个全新的高度。鉴于此，唯有彻底推摆脱传统实验教学模式的束缚，在新课改教学理念的指导下，站在“促进学生发展”的视角下，科学设计出涵盖知识、能力、思维的实验教学目标，并借助实验事实、任务驱动、开放性、规范实验意识、优化评价等途径，才能全面推进高中化学实验教学的改革。