核心素养下的高中化学实验教学创新策略

胡春艳

摘 要：高中化学实验教学一直被视为培养学生综合素养的关键环节。随着教育理念的不断发展，核心素养已成为教育的重要目标之一。核心素养要求学生具备跨学科的能力和综合素养。因此，高中化学实验教学需要创新，以适应核心素养的要求。本文将探讨在核心素养框架下的高中化学实验教学创新策略，旨在为教育者提供新的思路和方法，以更好地培养学生的核心素养。

关键词：核心素养；高中；化学；实验教学

高中化学实验教学是培养学生核心素养的重要途径之一。本文探讨了在核心素养框架下的高中化学实验教学创新策略。教师通过引入现代技术和实验设计，提高实验的探究性和实践性，培养学生科学探究的能力；注重实验数据的分析和科学沟通，培养学生的学科素养；结合跨学科教学，促进化学知识与生产生活的联系，有助于学生全面发展。

一、高中化学实验教学涉及的核心素养内容

高中化学实验教学在培养学生核心素养方面具有重要作用。首先，高中化学实验教学着力培养学生的科学探究素养。科学探究不仅包括问题提出和实验设计，还要求学生在实验过程中发现问题、进行假设，并通过实验来验证或推翻这些假设。通过积极参与实验，学生将逐渐养成主动思考和解决问题的习惯，培养独立思考和实验探究的能力。其次，实验教学有助于学生发展实验设计和批判性思维的能力。学生应当学会合理地安排实验步骤，选择适当的仪器和试剂，以及控制变量。同时，学生需要在实验后分析和解释实验现象，得出结论，并对实验的可靠性和局限性进行评估，培养学生的批判性思维，使他们能够审慎评估信息和数据，不轻信结论，有能力进行科学讨论和辩论。再次，高中化学实验教学有助于提高学生的数据分析和数理化能力[1]。学生需要收集、整理和分析实验数据，掌握统计方法，以及理解化学背后的数学原理，这有助于他们更好地理解和应用数学和化学概念，培养数理化素养。此外，实验教学也涉及实验安全和道德素养的培养。学生应当学会正确、安全地使用实验器材，遵守实验室规则，预防事故的发生。同时，实验中的数据和报告真实性也是道德素养的一部分，学生需要明白科学研究的道德原则。另外，团队合作和沟通技能也是实验教学的一大收获。在实验中，学生通常需要与同学共同合作，分享实验设想、分工合作、交流实验结果，并共同解决实验中出现的问题。这有助于培养团队合作和有效沟通的能力，提高学生在协作环境中的综合素养。批判性信息素养也是高中化学实验教学的关键素养之一。学生需要查阅文献、阅读实验手册、分析实验数据等，这些要求他们具备信息搜索和评估、文献阅读和引用等信息处理技能。高中化学实验教学应促进跨学科的综合素养发展。化学实验常常涉及其他学科领域，如物理学、生物学等，因此学生需要将不同学科的知识相互关联，形成更全面的综合素养。最后，实验教学有助于培养学生的创新和问题解决能力。学生通过设计实验、分析数据、解释结果，培养了创新思维和解决实际问题的能力。这不仅对于化学领域有益，也为学生今后的职业生涯提供了重要的素养基础。

二、高中化学实验教学创新面临的挑战

高中化学实验教学在追求创新的过程中面临着多种挑战，这些挑战不仅影响着学生的学习体验和教学质量，还对教学者的教学方法和资源投入提出了要求。以下是高中化学实验教学创新面临的主要挑战：

（一）实验设备和资源不足

实验室设备和化学试剂的供应、维护和更新需要大量资金和资源。然而，许多学校面临实验室设备老化、资源匮乏的问题，这限制了实验教学的发展和创新。缺乏必要的实验设备和资源可能导致学生无法亲身体验化学实验，影响他们的实验素养培养。

（二）安全问题和规章制度

化学实验教学涉及化学试剂的使用，其中一些可能对学生的安全构成威胁。因此，实验室安全和规章制度非常重要。然而，管理实验室安全需要耗费精力和时间，不遵守规定可能导致事故发生。这就要求学校建立严格的安全制度，培训教师和学生遵守安全规定，以确保实验教学的安全性。

（三）时间和课程压力

高中课程通常非常紧张，学生需要学习多门学科。这导致了时间有限，教师和学生可能感到在有限的时间内完成化学实验教学任务非常困难。实验所需的时间可能会与其他课程的教学计划冲突，从而限制了实验教学的深度和广度。

（四）实验教学人员的素质不一

有效的化学实验教学需要教师具备丰富的化学知识、实验技能和教学经验。然而，并非所有教师都具备这些素质，尤其是对于一些新教师或在资源匮乏的学校工作的教师来说，这可能导致实验教学质量的不均，学生的实验体验受到影响。

（五）教学方法的创新压力

随着教育理念的不断发展，教育者常常面临教学方法的创新压力。传统的实验教学模式可能需要更新和改进，以适应现代学习理念和技术的发展。教育者需要不断学习新的教学方法，投入时间和精力来研究和应用创新教学策略。

（六）学生兴趣和动力问题

化学实验需要学生的积极参与，然而，有些学生可能对化学实验缺乏兴趣，或者认为实验是繁重的任务。这可能导致学生的实验参与度不高，影响了实验教学的效果[2]。

（七）评估和反馈机制

有效的实验教学不仅需要设计创新的实验，还需要建立合适的评估和反馈机制。评估学生在实验中的表現以及他们的核心素养培养需要时间和精力，而且要求有一套科学的评估方法。同时，及时的反馈也对学生的进步至关重要，但这也需要教师投入更多的时间和资源。

总的来说，高中化学实验教学创新面临着实验设备和资源不足、安全问题和规章制度、时间和课程压力、实验教学人员素质不一、教学方法的创新压力、学生兴趣和动力问题、评估和反馈机制等多方面的挑战。要应对这些挑战，需要学校、教育部门和教育者共同努力，投入更多的资源和精力来改善化学实验教学环境，提高教学质量。

三、核心素养下的高中化学实验教学创新策略

（一）引入现代技术和实验设计

传统的化学实验教学往往依赖于基础实验器材，学生需要在实验室中进行操作，进行化学反应和现象的观察。尽管传统实验在教学中有着重要的地位，但现代技术如虚拟实验室和模拟软件提供了全新的可能性，可以丰富和改进化学实验教学的方式。首先，引入虚拟实验室为化学教学带来了显著的变革。虚拟实验室是一种基于计算机技术的教学工具，它允许学生在计算机上进行化学实验，模拟不同条件下的反应过程。这种教学方法有着明显的优势，第一是安全性。在传统实验中，一些化学反应可能涉及危险的物质或操作，存在潜在的风险。而虚拟实验室则可以消除这些风险，学生可以在虚拟环境中进行实验，不必担心安全问题。第二，虚拟实验室节约了实验所需的资源。传统实验需要大量的实验器材、试剂和实验室空间，而虚拟实验可以通过计算机软件实现，节省了成本和资源。其次，改变化学实验教学的方式需要注重学生的主动参与和自主学习。传统实验通常由教师指导，学生按照预定的实验步骤进行操作。虽然这种方式有助于学生掌握实验技能，但缺乏足够的自主性和创造性。为了提高学生的学习积极性，实验设计应当赋予学生更多自主权，鼓励他们提出实验问题、制订实验步骤和收集数据。这可以通过让学生参与实验设计的过程来实现。比如：在学习酸碱中和反应时，教师可以让学生使用虚拟实验软件，模拟不同浓度的酸和碱的中和反应，观察反应过程和结果。接着，要求学生提出一个实验问题，如“不同浓度的酸和碱中和反应速度是否有差异？”然后，学生可以自主设计实验方案，选择不同浓度的酸和碱，进行实际实验，收集数据，最后通过分析数据来回答实验问题。这种教学方法有几个重要的优势。其一，它激发了学生的学习兴趣，因为学生参与了实验设计的过程，能够提出自己感兴趣的问题，并积极寻找答案[3]。其二，它培养了学生的实验设计和数据分析能力，这些能力在科学研究和工程领域都是至关重要的。此外，它促进了学生的批判性思维和解决问题的能力的发展，因为他们需要根据数据和實验结果来得出结论和提出建议。

（二）强化实验数据分析和科学沟通

学生应学会如何正确处理和解释实验数据。这可以通过将数据分析作为实验教学的核心要素来实现。学生还应培养科学沟通的能力，包括口头和书面表达。这些沟通技能在设计实验、分析结果、与同学和教师分享实验结果时都非常重要。首先，正确处理和解释实验数据是化学实验教学中的基础。学生需要学会如何收集、整理和分析实验数据，以便得出准确的结论。教师可以引导学生使用统计方法来处理数据，如计算平均值、标准差和误差范围。此外，学生还应该能够绘制图表、曲线和表格，以清晰地展示数据的变化趋势和关联关系。通过正确的数据处理，学生可以更好地理解实验现象，并得出科学结论。其次，科学沟通是化学实验教学中不可或缺的一环。学生不仅需要能够正确地分析数据，还需要能够将实验结果和结论清晰地传达给他人。这包括口头和书面表达两个方面。在实验设计和进行过程中，学生应能够有效与同学和教师交流，讨论实验方案、观察到的现象和可能的问题。这有助于学生在实验过程中更好地合作和解决问题。在实验结束后，学生需要能够书面表达实验结果，编写实验报告。报告应包括实验的背景、目的、方法、数据分析和结论。通过科学沟通，学生可以分享他们的实验经验，学习他人的观点，并提高自己的实验和沟通技能。举例来说，当学生学习化学反应速率时，教师可以设计一个实验，要求学生收集反应速率随时间变化的数据。学生先进行实验，记录不同时间点的数据，例如溶液的浓度或反应物的质量。接着，学生分析数据，计算反应速率，并绘制速率与时间的图表。这可以帮助学生理解反应速率如何随时间变化，以及可能的反应机制。然后，教师可以要求学生以小组为单位，在课堂上陈述他们的实验结果和结论。通过口头表达，学生可以分享他们的实验经验，听取他人的观点，并改进实验设计。

（三）跨学科教学的整合

学生应该认识到化学与其他学科之间紧密的联系，这种联系有助于拓宽他们的知识视野，从而更全面地理解化学的应用领域，如环境科学、材料科学等。化学与其他学科存在密切的联系，化学并不孤立存在，它与物理学、生物学、地理学等多个学科密切相关。例如：在学习化学反应热力学时，学生应首先了解到热力学概念与物理学中的能量和热力学概念有着天然的联系。这种联系并不仅仅停留在理论层面，还延伸到实际应用领域。因此，认识到跨学科联系是培养学生跨学科素养的第一

步[4]。通过整合跨学科元素，可以更好地激发学生的学习兴趣和提高他们的学习动力。实际上，跨学科教学可以引入不同学科的知识和技巧，丰富化学实验的内容和方法。以热量传导实验为例，可以引入物理学中的能量转化和传导原理，让学生了解热量如何在物理学中解释，然后在化学实验中应用这些知识。通过与物理教师合作，学生可以亲身体验跨学科合作的乐趣，不仅学到了化学实验的内容，还拓宽了视野，领悟了跨学科知识的实际应用。这种整合不仅提高了学习的趣味性，还激发了学生深入学习的欲望。跨学科教学有助于将知识应用到不同学科领域。

（四）培养批判性信息素养

培养学生的批判性信息素养是提高实验教学质量的一项重要策略，这有助于学生更好地理解科学文献，掌握科学信息的获取和评估技能，从而在实验教学中取得更好的学习成果。首先，学生需要学会搜索和评估科学文献。在信息爆炸的时代，获取准确和可靠的科学信息变得尤为重要。教育者可以引导学生使用各种资源，包括在线数据库和科学期刊，来搜索与化学实验相关的文献。学生应了解如何运用关键词、筛选文献和获取最新的研究进展。这一过程可以帮助学生发展信息检索的技能，使他们能够迅速找到与实验主题相关的文献资料。其次，学生需要学会评估文献的质量和可信度。这包括首先检查文献的来源、作者背景、实验设计和数据分析方法等方面。学生需要学会辨别学术期刊和权威机构的文献，以及了解如何识别潜在的偏见或研究方法上的缺陷。通过评估文献，学生可以确定哪些信息是可靠的，哪些需要谨慎对待。这有助于他们更好地理解化学实验的背景和重要性。教育者在这一过程中扮演着引导和辅导的角色。教育者可以首先为学生提供适当的搜索工具和数据库的使用指导。他们可以示范如何使用关键词来搜索特定领域的文献，并分享一些有用的在线资源。此外，教育者还可以提供文献评估的指导，让学生了解评估文献的关键因素。他们可以与学生一起分析文献，讨论其优点和缺点，并帮助学生形成批判性思维的习惯[5]。

结束语

高中化学实验教学在培养学生核心素养方面具有巨大的潜力。教师通过引入现代技术和实验设计，可以提高实验的探究性和实践性，有助于学生培养科学探究的能力。注重实验数据的分析和科学沟通，可以培养学生的信息素养和科学交流技能，使他们成为具备综合素养的科学家和公民。此外，结合跨学科教学，可以促进化学知识与现实生活的联系，有助于学生更好地将所学知识应用到实际生活中。综上所述，高中化学实验教学创新策略在培养学生核心素养方面发挥着重要作用，为学生的全面发展提供了新的机会和挑战。

参考文献

[1]李新燕.学科核心素养引导下的高中化学实验教学策略[J].教师，2023（14）：63-65.

[2]刘欣宇，庄晓娟.学科核心素养下的高中化学实验教学策略探究：以卤族元素性质的递变实验为例[J].化学教与学，2023（11）：86-91.

[3]孙卫梅.高中化学实验教学中核心素养的培养[J].数理化学习（教研版），2023（6）：40-42.

[4]孙隆芳.在高中化学项目化实验教学中培养核心素养[J].华夏教师，2023（14）：33-36.

[5]潘柳琳，施建成.核心素养视域下的高中化学实验教学策略探究[J].南宁师范大学学报（自然科学版），2023，40（1）：236-240.