核心素养背景下高中化学实验教学策略探究

衣忠利

摘 要：随着教育理念的变革，核心素养已成为教育改革的核心。高中化学教育作为重要的基础教育领域，其实验教学策略亟须与时俱进，以培养学生的核心素养。本文从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以及科学精神与社会责任五个核心角度出发，探讨具体的实验教学策略。通过有效的实验教学策略，我们不仅可以培养学生的化学知识和技能，更能激发他们的创新意识、批判性思维和社会责任感。

关键词：高中化学；核心素养；实验教学

核心素养作为新时代教育的重要理念，强调学生在学科知识之外的综合能力的培养，如批判性思维、团队合作和创新能力等[1]。高中化学作为科学教育的核心学科，它不仅承载着知识的传授，更应当成为培养学生核心素养的重要阵地。实验教学一直是化学教育的重要组成部分，它通过直观的实践活动，使学生能够深入理解化学知识，培养实践能力和科学素养。但是，传统的实验教学模式往往注重操作技能的训练，忽略了实验教学在培养学生核心素养方面的重要作用。如何在核心素养背景下重新审视和调整高中化学实验教学，使其不仅能够培养学生的化学知识和技能，还能有效培养学生的核心素养，是当前教育研究和教育实践面临的重要課题。

一、高中化学核心素养内容

（一）宏观辨识与微观探析

宏观辨识与微观探析是高中化学核心素养的首要领域。在日常生活中，我们观察到的物质现象都是在宏观层面上的，例如：物质的性质、颜色、状态等。然而，这些宏观现象背后是由无数微观粒子——原子、分子、离子等组成的微观世界所驱动的。要真正理解化学，学生需要能够在宏观与微观之间建立桥梁，从而深入了解物质的本质。宏观辨识主要关注学生对外部观察到的化学性质和变化的认知，如物质的颜色、气味、密度等。学生需要培养对这些宏观性质的敏感度，以便在实验中快速、准确地获取和解释数据。而微观探析则涉及对化学反应背后的微观机制的理解。如当铁与氧反应生成铁锈时，宏观层面上我们观察到的是铁的颜色和性质的变化，而微观层面上，这是由铁和氧的原子重新组合为铁氧化物分子所导致的。

（二）变化观念与平衡思想

变化是化学的核心。物质之间的互相作用和转化构成了化学的基础，而平衡思想则是对这些变化的一个重要的认识和描述。变化观念强调物质在某些条件下会发生化学反应，从而转化为其他物质。这种转化可以是完全的，也可以是部分的，但总体上，它反映了物质的固有性质和其在特定条件下的行为。平衡思想则更为深入，它考虑了反应在某一时刻的状态，即当前的物质组成与其可能达到的最终状态之间的关系。在许多化学反应中，反应物和生成物同时存在，它们在一定条件下达到一种动态平衡，即反应前进的速率与反应后退的速率相等。理解这种动态平衡对于学生预测和控制化学反应的进程至关重要。

（三）证据推理与模型认知

化学科学是一个严密而逻辑的学科，它依赖于观察、实验数据和证据来形成理论和结论。证据推理能力是指从实验数据中提取信息，并据此进行推断和解释的能力。模型认知在化学中也扮演着至关重要的角色。模型是对现实世界中复杂的化学现象的简化和抽象，它帮助我们理解和解释这些现象。如原子模型、分子模型、电子云模型等，都是对物质微观结构的描述。这些模型为我们提供了一种框架，使我们能够更好地理解和解释化学现象。学生需要理解这些模型的意义和局限性，并学会如何使用它们来解释和预测化学现象。

（四）科学探究与创新意识

科学探究是科学发展的动力，它是一种对未知的追求和探索的过程。在高中化学教育中，科学探究不仅是培养学生实验技能和方法的过程，更是培养他们独立思考、提出问题和解决问题能力的过程。创新意识则是推动科学前进的内在动力。在快速发展的现代社会中，创新已成为每个领域的核心竞争力。高中化学教育应培养学生的创新思维，鼓励他们跳出传统框架，对已知知识进行批判性思考，提出新的问题和观点。

（五）科学精神与社会责任

科学精神不仅是对真理的追求，它还体现了一种对待世界的态度，这种态度基于客观、批判性和开放性的思考。在高中化学教育中，培养学生的科学精神意味着鼓励他们对所学内容持怀疑态度，不盲目接受，而是通过实验和证据进行验证。这也意味着培养学生在面对不确定性和复杂性时，能够坚持追求真理，不被固有观念或偏见所束缚。随着科技的进步，化学在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色，从医药、食品、能源到环境保护等各个领域，这也意味着化学家和化学工作者承担着越来越大的社会责任，他们的决策和行为不仅影响到科学界，还直接影响到公众的健康、安全和福祉。

二、核心素养背景下高中化学实验教学存在的问题

（一）缺乏丰富的教学方法和先进的教学理念

在当前的高中化学实验教学中，许多学校和教师仍沿用传统的教学方法，这种方法往往重视知识的传授而忽略了学生的主体性[2]。尽管化学实验本身就是一种强调实践和操作的教学形式，但在很多情况下，学生仍然被动地跟随教师或教材的指引，而不是真正地进行独立探索和实验，这种传统的教学模式很难满足当前核心素养教育的要求。在核心素养背景下，教学不仅仅是知识的传授，更重要的是培养学生的能力、态度和价值观。

（二）教学课堂核心素养渗透不足

在核心素养背景下，高中化学实验教学应当不仅仅是让学生掌握化学知识和实验技能，更重要的是培养他们的核心素养，如批判性思维、问题解决能力和创新意识等[3]。然而，当前的教学课堂中，这些核心素养的渗透和培养往往不足。一方面，很多教师仍然过于重视知识的传授，而忽略了对学生能力的培养。在化学实验课上，教师可能过分强调实验的操作步骤和结果，而忽视了培养学生的观察、分析和推理能力。另一方面，教学课堂中的活动和任务往往缺乏真实性和挑战性，使学生难以在实际情境中应用和发展他们的核心素养。如很多化学实验可能仅仅是为了验证某个已知的理论或现象，而不是真正地探究未知的问题或创造新的知识。

（三）理论讲解为主，趣味性不足

化学作为一门研究物质变化和性质的学科，本身就充满了神奇和趣味。从颜色的变化到气体的产生，从热量的释放到晶体的形成，每一个化学反应都可以为学生展示一个充满奇迹的微观世界。但是，当这些生动有趣的反应和现象被大量的理论知识和公式所淹没，当实验变成了单纯的步骤操作和结果记录，学生的好奇心和探索欲望自然会受到打压。更为严重的是，这种重视理论而忽视实践的教学模式，往往使得学生对化学产生误解。他们可能会认为化学只是一堆难以理解的公式和定律，而非一个可以通过实验和探索来认识和应用的学科。这种误解不仅影响学生的学习兴趣和动机，也限制了他们对化学的深入理解和应用。

三、核心素养背景下高中化学实验教学的策略

（一）基于化学实验教学，培养宏观辨识与微观探析的素养

为了真正培养学生的宏观辨识与微观探析的素养，教师应当更为注重实验的设计和引导[4]，而不是单纯地让学生按照既定的步骤操作，应当鼓励他们自主设计实验、提出问题和假设、选择合适的方法和条件，甚至创新实验方法和技术。此外，教师还应引导学生在实验中不仅仅关注结果，更重要的是培养他们的观察、分析和推理能力，使他们能够从宏观到微观，深入探究化学的本质和奥秘。

例如：在学习“乙烯”时，教师可以先向学生展示熟苹果催熟的猕猴桃的图片，并为学生阐述熟苹果之所以可以催熟猕猴桃，是由于熟苹果会释放一种气体——乙烯，让学生直观地认识到乙烯在生活中的重要宏观表现。然后，教师通过收集好的乙烯的试管展示，让学生观察乙烯的颜色、状态以及气味，以观察的方式让学生了解乙烯的宏观现象。最后，教师通过实验的方式，让学生认识乙烯的化学性质。将收集好的乙烯气体点燃观察现象，会发现乙烯燃烧出现黑烟，这是因为含碳量的增加造成的，以此让学生写出乙烯燃烧的化学方程式：。通过观察实验的宏观现象，并结合微观符号的表征，让学生更好地掌握乙烯燃烧的变化过程以及特征。

（二）基于化学实验教学，培养变化观念与平衡思想的素养

化学实验可以为学生提供一个真实和直观的平台，使他们能够亲身体验和观察各种化学变化，从而深化对变化和平衡的理解。为了培养学生的变化观念与平衡思想的素养，教师应更为注重实验的深度和广度，而不是仅仅满足于讓学生完成一个简单的实验，应当鼓励他们探究不同的变量对变化和平衡的影响，比如温度、压力、浓度和催化剂等。此外，教师还应引导学生在实验中运用和验证各种化学原理和定律，如勒夏特列原理、动态平衡原理和反应速率定律等，使他们能够从实践中深化对变化和平衡的理解，培养他们的思考和应用能力。

例如：在学习“离子反应与盐类水解”时，为了让学生了解离子在水溶液中的变化过程，教师可以以微课的形式，让整个变化过程以视频的形式呈现给学生，从而让学生更加直观地了解离子方程式，为学生讲解盐溶液酸碱性不同的原理，促使学生不断加强对盐类水解规律的认知，从而充分地掌握水解反应的方法。在学习离子反应时，教师可以通过实验的方式让学生对电离平衡的动态性形成一定的认识。在加入其他酸碱度的阴离子或阳离子后，电离的环境会发生一定的变化，从而使得电离平衡受到破坏。但是在一定时间后，这种新的平衡点会再次找到。通过这样的方式，让学生了解变化性的重要性，任何运动都会具有一定的变化，但也会遵循一定的规律。

（三）基于化学实验教学，培养证据推理与模型认知的素养

在高中化学教学中，能够基于证据进行推理并建立认知模型是至关重要的。化学实验为学生提供了一个宝贵的机会，使他们能够直观地收集证据，然后基于这些证据进行逻辑推理，从而建立或认知相关的化学模型。实验不仅可以用来验证理论知识，更重要的是为学生提供了推理的基础，在推理的过程中，模型的认知和建立则尤为关键。化学模型为学生提供了一个框架，帮助他们更好地理解和解释化学现象。在实验教学中，学生不仅可以验证这些模型，还可以基于实验数据和证据，对模型进行修正或建立新的模型。

例如：在学习“乙醇”时，教师可以先将酒文化引入课堂，向学生展示乙醇。以学生对酒精的基础认知，来分析乙醇的基本性质。在乙醇分析式的基础上，研究乙醇的化学分子结构。在进行证明推理的过程中，乙醇可能存在两种结构，但这需要实验证明，才能得出乙醇的真正分子结构。因此，教师可以以实验的方式，让钠与乙醇进行反应，验证氢气是否可以置换出来，从而对原子的断键方式进行判断。在实验的基础上，可以大致了解乙醇的分子结构以及性质。

（四）基于化学实验教学，培养科学探究与创新意识的素养

科学探究与创新意识是现代教育追求的核心素养之一，它不仅是科学研究的基石，也是培养未来科学家和工程师的关键。在高中化学实验教学中，如何培养学生的这两大素养是一大挑战。在实验中，学生可以提出问题、设计实验、收集数据、分析结果并得出结论。这一过程不仅培养了他们的实践和分析能力，还锻炼了他们的科学思维和探究精神。为了鼓励学生进行科学探究，教师应当更为注重实验的开放性和探索性，而不是单纯地按照固定步骤进行操作。

例如：在学习“钠与水反应实验”时，教师可以为学生提出两个实验，一是分析并操作钠与硫酸铜溶液是否可以置换出铜；二是以实验的方式明确钠与硫酸亚铁有什么样的反应现象。对于第一个问题来说，在基础知识的帮助下，可以知道钠与硫酸铜可以生成硫酸钠与铜，实际上会有蓝色的絮状物产生，同时会产生气体，但铜并不会真正析出。对于第二个问题，学生就要通过具体的实验来探索。白色的氢氧化亚铁在发生沉淀后会转变为红褐色的氢氧化铁。这两个问题都具有一定的迷惑性，需要通过具体的实验来掌握真相，从而培养学生的探究能力以及创新意识。

（五）基于化学实验教学，培养科学精神与社会责任的素养

在科学的探索与发展中，科学精神与社会责任始终是科研工作者所崇尚和追求的核心价值。在高中化学实验教学中，教育者也有责任引导学生理解并践行这两大价值观。科学精神不仅仅是对事实的追求和对真理的探索，更是一种严谨的态度、批判的思维和无尽的好奇心。在化学实验教学中，学生应被教导如何客观、公正地对待实验数据，如何批判性地分析和解释实验结果，以及如何始终保持对未知的探索和好奇。这不仅能够培养学生的科学素养，更能使他们在未来的学术或职业生涯中，始终秉持科学精神，追求真理和知识。

另一方面，科学并不是孤立于社会的。随着科技的进步和发展，化学的应用越来越广泛，涉及人类的生活、健康、环境等多个领域。因此，作为未来的化学家或科研工作者，学生必须认识到自己的社会责任，确保化学的发展与应用始终符合社会的利益和伦理标准。在化学实验教学中，教育者可以引导学生思考化学的社会影响，讨论化学技术的伦理问题，以及探索化学在解决社会问题中的潜在角色。这不仅能够培养学生的社会责任感，还可以使他们更加关心和参与社会的发展与进步。

结束语

总而言之，为了培养适应时代发展、具备核心素养的未来化学家和公民，我们必须不断创新化学实验教学的内容和方法，确保教学始终与时俱进、与社会相适应。本文探索了五种具体的高中化学核心素养内容，并真正与化学实验相结合，从而使得学生的综合能力得到提升，也希望其他教育者可以不断重视核心素养的培养。

参考文献

[1]马佳蓉，李栋.学科核心素养的教学策略分析：以高中化学为例[J].科教文汇，2023（18）：166-170.

[2]宋亮亮.高中化学学科宏观辨识与微观探析素养的考查[J].浙江考试，2023（9）：24-27.

[3]徐岩.基于高中化学核心素养培养学生的实验探究能力[J].考试周刊，2023（38）：135-138.

[4]高涛.指向核心素养培养的实验探究课教学：以“探究NaHCO3性质异常”为例[J].实验教学与仪器，2023，40（8）：25-27.