提高化学教学实践性、探究性的利器

内容摘要： 以化学学科的实验教学为例，讨论、分析《中小学实验教学基本目录》的教学要求和实施意义。论述进一步推进化学实验教学方式的改革，提高化学实验教学的质量，增强化学课程教学的实践性、探究性的途径与方法。

关键词： 实验教学基本目录； 化学实验教学； 实践性； 探究性

文章编号： 10056629（2024）08006704

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

2023年11月，教育部基础教育司委托教育部教育技术与资源发展中心（中央电化教育馆）组织研制的《中小学实验教学基本目录（2023年版）》（以下简称“基本目录”）正式发布［1］。“基本目录”依据现行小学、初中、高中的课程标准，以各个学科的教学装备配置标准和教材为参考，梳理了新课程理念下构建学科核心概念、核心规律、核心实验素养与技能所应开展的基础性实验及实践活动，选择编写了16个学科900多项实验与实践活动。著名化学家、化学教育专家房喻院士在《化学教育》上撰文，全面阐述、分析了“基本目录”的内容、实施要求，对推进新时代科学教育具有重要意义。房院士指出，“基本目录”的编制是落实新时代课程改革精神的关键之举，是推动中小学实验教学改革与创新的重要举措。“基本目录”的实施是强化学科教学实践性、探索性的有效措施，将有效引导教学方法和学习方法的改进，进一步减轻盲目机械训练造成的过重学业负担，是加快推进教育现代化，扎实推进新时代中小学科学教育的有力措施［2］。

中学化学课程是基础教育领域科学教育不可缺少的阵地。以“基本目录”化学部分的内容作分析，全面把握中学化学学科的实验教学要求，推进化学实验教学方式的改革，切实提高化学实验教学水平，是提高中学化学课程教学质量，推进中学科学教育的重要环节。

1 “基本目录”搭建的实验教学内容框架的导向作用

“基本目录”依据九年制义务教育化学课程、普通高中化学必修课程、选择性必修课程课程标准的一级、二级主题规定的学习内容，选择适合学生学习基础和学习能力的实验内容，以逐层细化的化学核心概念为脉络，搭建实验教学内容框架，具体呈现了中学化学课程的实验教学要求。“基本目录”选编的化学实验活动

解读——物质的组成与结构［J］. 化学教育（中英文）， 2022， 43（17）： 14～18.

［6］王磊. 基于大概念统领多维课程内容， 外显学习主题的核心素养发展要求——义务教育化学课程标准课程内容修订重点［J］. 课程·教材·教法， 2022， 42（8）： 47～54.

［8］崔允漷. 如何开展指向学科核心素养的大单元设计［J］. 北京教育（普教版）， 2019， （2）： 11～15.

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［10］［11］刘徽. 大概念教学素养导向的单元整体设计［M］. 北京： 教育科学出版社， 2022： 236， 33.

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项目十分丰富，涵盖了中学化学的三类实验教学内容：一是学习化学实验基础知识和基本技能的操作实验；二是有助于建构化学概念原理，体验、学习科学探究方法的探究实验；三是运用化学知识解决简单的化学实际问题的应用实验。“基本目录”选编了35项初中化学实验活动、63项高中化学实验活动。这些实验活动，不仅包括义务教育课程标准规定的学生8项必做实验、高中必修课程的9项学生必做实验、高中选择性必修课程的9项必做实验，还包括课程标准各学习主题“实验及探究活动建议”中提出的实验项目。此外，还增选了一些富有探究性、应用性的实验活动。“基本目录”比较完整地体现了化学实验教学的目的和功能，具有很强的导向作用。

以初中化学课程的“基本目录”为例做分析（见表1），可以了解“基本目录”如何依据课程标准的学习内容要求编制化学实验活动。

表1 初中化学课程三类实验的学习要求与活动示例

类别课程标准规定的学习要求实验活动示例

基本技能操作实验（1） 熟悉化学实验室安全警示标志，学会正确使用安全防护设施，学习妥善应对实验安全问题的必要措施。

（2） 学会试剂的取用、简单仪器的使用及连接、加热等实验基本操作。识别化学实验室安全警示标志和常用危险化学品标志；安全防护设施的使用，化学药品的取用；物质的加热，仪器装置的连接、玻璃仪器的洗涤。

化学探究实验了解科学探究过程，包括提出问题、形成假设。设计并实施实验或调查方案、获取证据、分析解释数据、形成结论及建构模型；反思评价及表达交流等要素。辨别物理变化和化学变化，体验观察物质物理性质和化学性质的常用方法；对物质及其变化的探究，探究过氧化氢分解反应中二氧化锰的催化作用；探究二氧化碳和水的作用，探究活性炭和明矾等净水剂的净水作用；探究氯化钠、硝酸铵、氢氧化钠在水中溶解时溶液温度的变化，观察比较不同溶质在不同溶剂中的溶解性差异；探究常见金属的物理性质和化学性质，探究铁钉生锈的条件；探究常见酸碱的化学性质，探究二氧化碳与氢氧化钠稀溶液的反应，探究土壤酸碱性及氮、磷、钾元素与植物生长的关系，观察并分析

氨水挥发使酚酞溶液变红；比较物质在冷水和热水中的扩散实验现象，水的组成及其变化的探究；通过蜡烛、乙醇的燃烧实验探究物质的元素组成，探究氢氧化钠溶液和稀盐酸发生中和反应时的温度和pH的变化；探究常见酸溶液、盐溶液与金属发生置换反应的规律；燃烧条件的探究，比较反应前后物质的质量关系。

化学知识应用实验通过实验认识物质性质与用途的关系；初步学会氧气和二氧化碳的实验室制法，归纳实验室制取气体的一般思路和方法。了解吸附、沉降、过滤和蒸馏是净水的常用方法；学习配制一定溶质质量分数的溶液的基本方法；了解检验溶液酸碱性的基本方法。测定空气中氧气的含量；氧气、二氧化碳的实验室制取，制取蒸馏水；粗盐中难溶性杂质的去除；一定溶质质量分数的氢氧化钠溶液的配制；使用pH试纸等检测生活中常见溶液的酸碱性，自制酸碱指示剂并观察其在不同溶液中的颜色变化。

“基本目录”编选的实验基础知识、基本技能操作实验活动，项目不多，基础性突出。初中学习阶段，设置了化学药品的取用、物质的加热、仪器装置的连接，玻璃仪器的洗涤、识别化学实验室安全警示标志和常用危险化学品标志，安全防护设施的使用等实验活动。高中化学必修课程，编选了要求更高的实验安全教育的实验活动。如实验室安全防护装置的使用与突发事件处理、实验室常见废弃物的处理等。

“基本目录”中的探究实验和应用实验活动与相关学习主题所对应的化学知识、研究方法、实际应用的学习内容紧密结合。各项实验活动以“行为动词+学习内容”的方式作表述，明确显示活动的实施途径（方法）与内容。例如，以“体验”“制作”“配制”“通过实验探究”“使用”“检测”“利用”“模拟”“分析”等词汇描述实验活动的操作，突显现象观察、动手操作和动脑思考的实践过程。

“基本目录”特别注重引导学生在化学实验活动中积极参与对物质性质及其变化规律的探究。在获取化学知识的同时，培养科学精神和科学思维，提高解决实际问题的能力，增强团队合作和创新意识。“基本目录”编选的探究实验共有38项，要求通过实验活动，引导学生主动开展物质性质和变化的探究，在活动中培养高阶思维能力。高中化学必修和选择性必修课程中选择了下列探究实验：探究电解质的电离、探究溶液中离子反应的实质和发生条件、探究金属钠的性质、探究铁及其化合物的性质、探究氯水的性质及成分，探究同周期同主族元素性质的递变规律、探究化学反应限度、探究乙烯的性质，探究乙醇、乙酸的主要性质，探究有机化合物中官能团与物质性质的关系，探究烯烃、炔烃、芳香烃、卤代烃、醇、酚、醛、酮、羧酸的性质，探究糖类、蛋白质的性质等。

“基本目录”在初中学段选择了8项应用实验活动（见表1），在高中阶段则安排了30项应用实验。例如，一定物质的量浓度溶液的配制、利用计算机作图分析元素性质相关参数的变化规律，根据原子结构和元素性质变化规律自主设计、绘制元素周期表，搭建球棍模型认识典型分子的空间结构、常见分子极性的比较、制作典型晶体结构模型、利用X射线衍射研究物质的微观结构、碳酸钠与碳酸氢钠性质的比较、模拟侯氏制碱法、制作简单燃料电池、电解饱和食盐水，实验室模拟海水提溴、提镁，简单的电镀实验、不同水果中维生素C含量的比较，补铁剂、抗酸性胃药中有效成分的检验，盐类水解的应用、简单配合物的制备、酚醛树脂的合成等。应用实验引导学生利用观察、认知模型、模拟实验等科学方法，运用比较、概括、综合、归纳等方法分析、解决实际问题，提高模型认知、证据推理等思维能力，提升科学素养。有不少实验活动紧密联系生产、生活的实际极大地增强了实验教学、化学课程的应用价值。应用实验还注重引导学生认识科技发展给化学科学研究带来新的研究方法和技术，促进了化学科学的发展。“基本目录”的应用实验，还能帮助学生形成跨学科知识学习和研究的意识。

“基本目录”的探究实验、应用实验活动依据课程标准的学习要求，结合学习内容的难易程度、学生认知水平的发展程度，由易到难、由简单到复杂做进阶安排，为实验活动的开展提供了有利条件。

在化学实验教学中执行“基本目录”编选的实验活动，必将大大增强化学课程实施的基础性、实践性、探究性，进一步增强化学课程的科学教育功能。

2 高质量地实施“基本目录”，推进化学实验教学方式改革

中学化学课程的实施，要在有限的教学时间内高效地完成基本目录的三类实验，需要进一步深化教学改革，努力践行“教、学、评一致性”的理念，提高课堂教学效率，切实减轻盲目机械训练造成的过重学业负担，让学生从课外补习、解题训练中解放出来，有更多时间和精力参与实验和实践活动。

落实“基本目录”的实验活动的教与学，一要选择运用适合于实验活动特点的实验教学方式（如演示实验、随堂学生实验、专题实验、实验习题等）；二要考虑三类实验活动指导的设计和组织方式，以激发学生参与实验的兴趣和主动性，提高探究性；三要研究如何做好实验教学的过程性评价，体现教学评一致性，及时改进实验教学的组织和指导，防止实验活动徒有形式和走过场。

训练实验基本技能的操作实验，是提高学生科学素养的重要一环，也为探究实验、应用实验活动的开展打好基础。传统的中学化学实验教学，非常重视实验基本技能的学习训练。为了让学生熟练掌握运用化学实验的基本技能，将取用样品、加热操作等的规范编成顺口溜，让学生熟记，有的还专门安排实验基本操作的训练课。化学公开课的评议，以及学生实验技能掌握和运用的情况备受关注。化学课程改革的实施，强调加强实验的探究性和实验中的思维训练和方法习得，指出那些简单、机械地看待实验基本技能，在教学中不重视实验基本技能操练的问题。一些地区、学校还存在矫枉过正，忽视实验基础知识、基本技能学习的倾向。因而实验基本技能的学习，不能单纯依靠记背顺口溜和集中训练。除了教师在初学时通过演示实验做规范的操作示范和练习外，还需要更有效的教学方式和方法。例如，教师可以演示不规范操作对实验过程和实验结果造成的不良影响，帮助学生认识基本实验技能的重要性和必要性，领悟规范操作的必要性，做到既知其然又知其所以然。教师在后续教学的各项演示实验中要用规范的操作，潜移默化地影响和带动学生。教师在演示实验中必须要以身作则，用规范的操作引导学生，这比用一段时间对学生进行集中的操作训练更有长效的影响。

当前，无论是探究实验还是应用实验，由于应试教育的影响，对学生的实验操作技能、实验设计和完成的能力的培养都大受影响，学生观察真实的实验、动手进行实验的机会并不多。演示实验往往被实验录像的播放所代替，实验的观察指导被忽视，学生只是被动地看影像，缺乏必要的思考和质疑。学生即使有少量动手实验的机会，有的也只是照方抓药，实验的探究性差。一线教师应该用科学家、教育家的精神鼓励自己，克服用功利的眼光看待评价，用对科学的热爱、对动手实验的重视以及对实验教学的热情，让学生感受到实验对化学学习研究的重要性，体验到化学实验的乐趣和魅力。教师要在化学教学中，探索如何通过实验探究和实际问题的解决，提高学生对必备基础知识的理解和灵活应用的能力；研究怎样鼓励学生在实验活动中独立思考、反思质疑，培养创新意识，以及怎样培养学生开展小组合作、交流切磋与争论的研究风气。

我国传统的中学化学教科书中演示实验和学生实验的编写，缺乏趣味性、启发性和探究性。教材中的演示实验大多只是结合实验装置或实验现象图示说明实验过程和实验现象，直接对实验现象做出解释和说明，给出结论。在教学中，演示实验往往被单纯作为化学知识灌输的工具和先导，以印证要传授的化学知识，削弱了实验教学的功能。教科书中安排的学生实验，大多按实验目的、实验用品、实验步骤、问题讨论的格式统一编写；教师也要求学生在实验前依据“实验指导”写好预习报告、在实验中填写实验现象，实验后书写实验结论，完成有关的实验思考问题。学生是否进行了实验、实验是否成功，都可以按教科书编写的“实验指导”完成实验报告。这在一定程度上助长了学生照方抓药、照搬教科书的“实验指导”完成实验报告的不良习惯。随着基础教育课程改革的开展与深化，教科书在演示实验的说明、学生“实验指导”的编写上有了改进，但是长期形成的教学定势并不容易转变。探究实验、应用实验活动的设计和指导，仍然缺乏一定的对学生实验活动的教、学、评做动态管理的办法和经验。

对教科书中化学实验活动的编写、实验教学的方式、方法可以适当借鉴某些国外科学课程教科书中实验教学内容编写的特色，帮助教师依据学生的实际情况做好活动的指导和组织工作。例如，可以把实验活动和相关的化学知识的讲授紧密融合，不必机械地程式化地对实验步骤和过程做过多的说明，而是用适切的问题启发和引导学生动手、动脑主动地设计和开展实验活动。“实验指导”要引导学生思考、明确所做的实验要探究、发现什么；依据实验目的尝试运用生活经验和已学的知识技能自己设计（或补充修改）并完成实验活动；提醒学生在实验活动中怎样做到科学地观察，准确、清晰地描述实验现象，科学地测定和处理数据，学会用图表呈现数据，绘制、解读数据图表，从数据变化规律探究事物的变化规律；参照学习/考试的要求对自己的实验活动做回顾和评价。整个实验活动过程要适时地给予必要的指点，引导学生做到“科学观察”“科学解释”，用“科学观点解释或分析、解决问题”。把科学知识学习，科学观点、科学思维方式和科学方法教育融合成整体。对于高年级学生的实验活动，还要注意引导他们分析探究实验设计的合理性、可行性；从证据收集，数据测量、呈现和处理技能，实验数据的可靠性、准确性，测量仪器与实验方法的准确度，测量误差，测量异常结果处理，实验环境、条件和实验样本量对实验结果可靠性等环节作回顾反思。培养学生独立思考、敢于质疑的创新精神，凸显科学教育的主旨。

此外，高质量、全面地开展“基本目录”编制的各项实验，还需要学校领导和服务部门，加强中小学实验室的建设和实验设施的配备，开设能支持探究实验的功能教室、综合实验室和多样化的实践空间，保障实验仪器、化学试剂的供应，切实为一线化学教师提供强化实验教学的探究性、实践性的必要条件。

参考文献：

［1］教育部教育技术与资源发展中心.关于发布《中小学实验教学基本目录（2023年版）》的通知［S］.北京：教育部教育技术与资源发展中心函件，教技资［2023］79号.

［2］房喻. 强化实验教学 培育实践学习生态. ［EB/OL］.（20231124） http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/moe_2082/2023/2023_zl24/202311/t20231123_1091842.html