基于核心素养发展的高中化学理论和实验教学探究

曾现强

摘 要：文章首先深入解析了化学学科核心素养的内涵、特征及其在教学中的定位。接着，从理论授课、实验教学两个方面展开，详细探讨了如何基于核心素养进行高效教学设计。理论授课方面，强调了翻转课堂的实施、教学主线的确定、教学方法的创新以及课后探究的深化。实验教学方面，重视问题转化和提出假设、实验条件的控制、多角度寻找证据及推理的建构和作用。本文对于高中化学教学的实践和改革具有重要的理论和应用价值。

关键词：高中化学；核心素养；教学改革；翻转课堂；实验教学；科学探究

随着教育改革的不断深入，核心素养已成为课堂教学的关键指导思想。特别是在高中化学教育中，核心素养的引入不仅提升了学生的综合能力，还促进了教学方法的创新。高中化学作为一门实验性强、抽象性强的学科，如何在核心素养的指导下进行有效教学，已成为当前教育领域关注的焦点。本文通过分析化学学科核心素养的内涵与特征，探讨在此基础上的教学模式创新，旨在为高中化学教学提供理论支持和实践指导。

一、化学学科核心素养的深度解析

（一）化学学科核心素养的内涵与深度理解

核心素养的概念可以分为两大类别，一种是综合性的核心素养，这是由北师大课题组提出的三大素养或5C模型；另一种是学科核心素养，这是在各个学科中凝聚的核心素养。这两种核心素养并非简单的整体与部分的关系，而是一种相互渗透、相互影响的关系，即“你中有我，我中有你”。

对于化学学科来说，核心素养是指体现化学学科特性的关键能力和必备品格。根据高中化学课程标准，化学学科核心素养包括五大方面：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、科学态度与社会责任。

宏观辨识与微观探析是指对物质的认知层次，它要求学生能够从宏观和微观两个层面理解和解析化学现象，以此来提升他们的科学认知能力。变化观念与平衡思想是指对物质的运动变化的理解，它要求学生能够理解和掌握物质的变化规律和平衡原理，以此来提升他们的科学思维能力。证据推理与模型认知是指学生的思维能力，它要求学生能够通过观察、实验等方式收集证据，然后通过推理和建模来解释和预测化学现象，以此来提升他们的科学推理能力。科学探究与创新意识是指学生的实践能力，它要求学生能够通过科学探究来发现问题，然后通过创新思维来解决问题，以此来提升他们的科学实践能力。

（二）高中化学学科核心素养的特征分析

高中化学学科的核心素养特征可以从三个维度进行深入解析：导向性、凝练性和系统性。导向性是化学学科核心素养的显著特征。化学学科包含了无机化学、有机化学、化学原理等多个领域，构建了一个庞大的知识体系。在这个体系中，核心素养作为高中化学的本质性内容，对学生的化学学习起到了重要的导向作用。例如，在有机和无机物质的学习中，学生需要具备宏观辨识与微观探析的素养；在化学实验的开展中，学生需要展现出科学探究与创新意识的素养。凝练性是高中化学核心素养的另一重要特征。这一特征体现在高中化学核心素养能够精准提炼和凝练表达化学学科的核心内容，以简洁的词汇传达出丰富和深刻的内涵。例如，“科学态度与社会责任”这一核心素养不仅包含了学生对科学的整体态度，同时也要求学生具备高度的社会责任感。系统性是高中化学核心素养的核心特征。这一特征体现在高中化学核心素养的五个主要内容既有各自的侧重点，也存在内在的联系。这些内容相互影响、相互渗透，甚至在一定的条件下可以相互转化，构成了一个具有强大系统性的整体。例如，科学探究与创新意识需要学生具备正确的物质观、运动观以及思维品质。

（三）化学学科核心素养的定位

首先，化学学科核心素养的提出，旨在引导教师将其作为教学活动的核心。这要求教师深入理解核心素养的内涵和特点，并将这些理解融入教学设计、实施和评估的各个环节中。具体来说，教师需要从核心素养的角度出发，设计富有启发性和探究性的教学活动，促进学生能力的全面发展。这包括培养学生的科学探究能力、创新思维、批判性思维以及解决实际问题的能力。其次，化学学科核心素养作为检验化学教学效果的主要指标，强调了学生能力和素质的全面发展。这意味着教学评价的重心应从单一的知识掌握转向学生的综合能力和素质提升。因此，教师需要开发和应用多元化的评价工具和方法，如项目评价、过程评价和自我评价等，这些评价方式能够更全面地反映学生的核心素养水平，为教学提供调整和改进的依据。最后，化学学科核心素养在落实立德树人根本任务中的重要性不容忽视。党的十九大、二十大报告对新时代的教育事业提出了新要求，即不仅要追求知识的传授，更要注重学生品德的培养和社会责任感的提升。

二、基于核心素养的理论授课

（一）实施翻转课堂，强化课前自学

在高中化学教学中，学生的学习自主性不足是一个普遍存在的问题，这也是影响教学效果的重要因素。为了解决这个问题，翻转课堂的教学模式显得尤为重要。翻转课堂的核心理念是将传统的教与学模式进行翻转，包括教师与学生的角色翻转，课内与课外学习的翻转等。这种模式不仅可以有效提升学生的学习自主性，培养他们良好的学习习惯，同时也能提高课堂教学的针对性，优化教育资源的配置[1]。

以“硫及其化合物”这一课程为例，这个课程的主要内容是硫及其化合物的转化关系，需要学生掌握硫及其化合物的知识结构。在课堂教学前，教师可以围绕教材中的主要知识点，例如单质硫的化学性质制作微课。教师可以通过微视频的形式，生动形象地展示硫的氧化性、还原性等化学性质，然后将这些微视频上传到网络空间，让学生在课前进行自学，从而提高他们的学习自主性。

（二）确定教学主线，实现紧凑有序的教学

高中化学教学效率的提升，很大程度上依赖于明确的教学主线。为此，教师需要以核心素养为基础，精准把握教学主线，以实现课堂教学的紧凑有序。在这个过程中，证据推理和模型认知的作用尤为突出。

科学探究的本质在于寻找证据，并利用这些证据来解决问题。教师需要引导学生从整个单元的角度出发，深入理解教材中的证据，并以此为基础来规划和设计科学探究的过程。此外，中学化学课程的模型不仅包括课程模型，还包括学生的心智模型。教师需要引导学生在自身心智模型与课程模型之间进行有效地交互，以提高学生的认知效果。

以“氮及其化合物”为例，这个课程主题需要学生在理解氮的原子结构的基础上，推断含氮物质的化学特性，并理解结构与性质之间的关系。实验是贯穿本课教学的重要环节，包括一氧化氮与氧气反应的实验、氨与水反应的实验、铵盐的实验制法等。教师需要将实验作为教学主线，让学生依托实验数据进行证据推理和模型认知。

（三）创新教学方法，突破教学难点

在“双减”政策背景下，高中化学课堂的高效构建，离不开教学方法的创新。教师需要从课程教学的内容和学生的认知心理两个角度出发，积极探索和尝试新型的教学方法。例如，单元整体教学法就是一种值得推广的新型教学方法。

单元整体教学法以单元为教学基本单位，深入挖掘单元内知识的共性和联系。与传统的章节式教学相比，单元整体教学法具有显著的优势。首先，单元整体教学法具有系统性、整体性和综合性的特点，能够以单元主题统摄所有的教学内容，从而有效提高教学效率。其次，单元整体教学法注重单元间知识点的内在关联，使单元教学从分散的知识点教学演变为系统的单元知识网络教学，有助于培养学生的认知结构。以“基本营养物质”为例，本单元的教学内容围绕糖类、油脂、蛋白质等基本营养物质展开。教师可以采用单元整体教学法，将各基本营养物质的知识点通过思维导图整合起来，形成完整的知识架构。这样，一方面可以推动学生的整体学习，另一方面也有助于培养学生的发散性思维。

（四）鼓励小组合作，深化课后探究

作业在高中化学教学中占据了重要的地位。传统的化学作业主要以书面形式为主，这种方式存在一定的局限性。在“双减”政策的指引下，我们需要创新作业设计，丰富作业形式，以满足教育的多元化需求。

教师可以从化学课程在日常生活中的实际应用出发，设计出富有实践性的作业，引导学生在课后进行深入的探究。更为重要的是，我们可以鼓励学生以小组合作的方式进行这些探究活动，以提升他们的协作能力和探究效能。以“环境保护与绿色化学”为例，随着社会经济的快速发展，生态环境的破坏日益严重，生态危机事件频发。在这样的背景下，我们的教学目标应该是培养学生的环境保护意识，引导他们从绿色化学的角度出发，参与到环境保护的实践中去。

在这个过程中，教师可以布置一项环境调查任务，让学生以小组为单位，选择一个特定的地理区域进行环境调查。他们需要分析该区域的环境污染问题，并结合所学的化学知识，提出解决方案。这样的课后探究活动，不仅能够锻炼学生的实践能力，还能帮助他们形成科学的态度和社会责任感，从而促进他们的核心素养的发展。

三、基于核心素养的实验教学

（一）重视问题转化和提出假设

问题转化是指将抽象或一般性的问题转变为具有可测量和可操作的具体问题。例如，将“为什么面包会在发酵粉的作用下膨胀”这一问题，转化为“发酵粉的主要成分是什么，发酵粉在加热的条件下的分解产物是什么？”这样的具体问题。问题转化的过程，实际上是将生活中的问题转化为化学探究问题，为实验教学提供了实际的操作基础。

问题转化与提出假设是相辅相成的。假设是对可能存在的变量关系的预测，而实验的目的就是验证这种预测的变量关系是否成立。因此，假设可以被视为“已知”和“未知”之间的桥梁。在实验教学中，教师需要引导学生从已有的化学知识出发，结合问题探究的内容，大胆地提出假设[2]。例如，从氧化还原反应以及物质组成的角度出发，预测钠与水反应后的生成物。假设的提出不仅可以为接下来的实验探究明确方向，还可以帮助学生更好地理解和掌握化学知识，提高他们的证据推理素养，从而避免在学习过程中走弯路。

（二）强调实验条件控制

在化学实验教学中，控制实验条件是一种常见的教学方法。然而，高中化学核心素养体系的提出，为控制实验条件赋予了全新的内涵和价值。这是因为在不同的实验条件下，学生需要从多角度收集证据、提出假设、进行验证和得出结论，这种过程有助于他们更深入地理解化学学科的本质。

新课程标准明确指出，学生应该“体会实验条件控制对完成科学实验及探究活动的重要作用”。化学实验是一项系统性的工程，其结果受到实验环境、实验设备、实验材料等多个因素的影响。这为实验条件的控制提供了多元化的思考路径。以实验材料为例，反应物的浓度和形态对化学反应的结果有着重要的影响。教师可以从这两个方面出发，设计对照实验。例如，在氯化铁与硫氰化钾的络合反应中，教师可以设计两组对照实验。在第一组实验中，改变硫氰化钾溶液的浓度，让学生观察这种变化对化学平衡的影响。在第二组实验中，改变氯化铁的浓度，让学生观察这种变化对化学平衡的影响。这样的实验设计不仅能让学生从多个角度收集和利用证据，还能加强他们对浓度对化学平衡影响的理解。

（三）从多角度寻找证据

传统的化学实验教学过于强调推理过程，将证据直接应用于推理中，却忽视了寻找证据的重要环节。这种做法往往导致学生在推理能力的培养上缺乏对证据搜集和整合能力的深入理解和实践，当面临自主探究任务时，学生往往会感到无所适从。因此，从证据推理素养的角度出发，高中化学实验教学应将从多角度寻找证据作为重要的教学内容。

首先，我们需要培养学生的证据意识，让他们理解证据在推理过程中的重要性。然后，我们需要提升学生的证据搜集、整理、分析和整合能力，让他们能够有效地收集和使用证据。最后，我们再将焦点转向推理能力的培养，让学生能够基于收集到的证据进行有效推理。以卤代烃的性质实验为例，可以从以下两个方面进行证据的搜集。首先，可以将乙烷和溴乙烷作为证据，比较它们在结构上的相同点和不同点，基于这些证据，可以大胆推测它们在化学性质上的异同。其次，可以将烷烃的取代反应作为证据，从乙烷和溴乙烷的不同之处出发，提出C-Br键同样可能断裂的假设。

（四）凸显推理的建构和作用

化学核心素养的两大支柱——证据推理和模型认知，对于高中生的学习具有至关重要的作用。推理在这里既具有探索性质，需要通过实验来检验假设的正确性，同时也具有建构性质，通过推理活动，学生可以进一步加深对基本化学知识的理解，提升他们的探究能力[3]。

证据推理作为化学实验的核心环节，是一个逐步深化的过程，包括数据收集、分析、证据提取、解释、规则建立、应用和结论得出等七个步骤。其中，从数据到证据，以及从证据到结论，是证据推理过程中的两大关键跳跃。前者要求学生将直观观测到的数据转化为能够支持推理活动的证据，后者则需要学生在已有知识的基础上，将证据有效地应用到结论的推导中。证据推理的运用能够有效地解决传统实验教学中的“伪探究”问题。例如，在化学能转化为电能的实验中，学生可以通过证据推理，得出原电池工作的本质原因是电势差的结论。

结束语

综上所述，将核心素养融入高中化学课堂教学，不仅能够提高学生的学科素养，还能激发他们的学习兴趣，培养综合解决问题的能力。通过实施翻转课堂、确立教学主线、创新教学方法以及深化课后探究，教学效果得到了显著提升。同时，在实验教学中注重问题的转化、假设的提出、实验条件的控制和证据的搜集，进一步增强了学生的科学探究能力。

参考文献

[1]董寿国.探析核心素养背景下的高中化学教学创新方法[J].新课程教学（电子版），2023（13）：106-107.

[2]陈银山，毛立强.基于真实情境的高中化学教学探索：以“乙醇”为例[J].读写算，2022（17）：82-84.

[3]段声涛.依托信息技术，发展核心素养：高中化学课堂教学探究[J].高考，2023（29）：102-104.