学科核心素养引导下的高中化学实验教学策略

【摘要】化学学科核心素养是学生必备的科学素养，是学生终身学习和发展的重要基础。教师要围绕化学核心素养设计教学方案，规划教学环节，构建内部逻辑清晰、环节衔接流畅的高质量化学课堂。文章以化学实验为例，结合高中化学教学实况，以培养学生的化学核心素养为主要目标，从设计教学目标、创设教学情境、设计思考问题、组织创新实验、借助信息技术等多个方面，探讨高中化学实验课堂的设计与建构策略。

【关键词】学科核心素养；高中化学；实验教学；策略

作者简介：牛晓燕（1983—），女，甘肃省天水市甘谷县第六中学。

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》提出，化学学科核心素养包括“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”5个方面，强调了培育学生化学核心素养的重要性。实验是高中化学教学的重要组成部分。为推动学生主动学习、促进学生深入思考，教师可以培养学生的化学核心素养为主要目标，设计与构建高质量高中化学实验教学课堂，为学生提供良好的自主学习环境，提升学生的化学核心素养。

一、学科核心素养引导下的高中化学实验教学策略

（一）以旧知识为导向，落实宏观辨识与微观探析

“温故而知新。”此话既揭示了新旧知识之间的内在联系，又阐明了复习是连接新旧知识之间的桥梁，而且还鲜明地体现了教学当中知识迁移的规律性［1］。在开展高中化学实验教学期间，为落实宏观辨识与微观探析素养的培育，帮助学生从不同层次认识物质的多样性，教师可以根据学生的已有学习经验设计课堂导入环节，帮助学生建立新旧知识间的联系，形成“结构决定性质，性质决定应用”的观念，提高对物质性质的认知水平以及应用能力。

以人教版《普通高中教科书·化学》必修1“钠及其化合物”的教学为例。教师需引导学生联系初中学过的金属活动性顺序知识，理解钠的强还原性与其微观结构易失电子密切相关，构建结构决定性质的观念，培养宏观辨识与微观探析素养。首先，教师可带领学生回顾钠的性质，并引导学生思考：“钠为什么具有较强的还原性？”驱动学生从微观角度分析原子结构，建立结构和性质的关联。其次，在学生完成复习和梳理工作后，教师引出本次实验活动，先为学生展示钠放入水中后发生的反应，再引导学生以小组为单位尝试动手操作，观察在干燥的灯芯处放置大小适当的钠，用胶头滴管取少量蒸馏水滴在钠上后酒精灯的反应情况。最后，教师要引导各组成员对实验现象进行总结，驱动学生从氧化还原反应的角度分析钠和水反应的生成物，从微观探析视角分析实验原理，从宏观辨识视角总结实验结论，进一步加深对钠的性质的理解。

（二）以情境创设为载体，建立变化观念与平衡思想

在实际教学中，教师可借助视频、图片、音频或生活故事等创设情境，引导学生在情境中发现问题、分析问题、解决问题，促进学生学科核心素养的发展［2］。教师可以结合学生的生活经验、认知水平等，在导入阶段创设情境，借助真实情境引发学生对化学实验的关注，在实验过程中推动学生形成并发展变化观念与平衡思想。

以人教版《普通高中教科书·化学》选择性必修1“探究影响化学平衡移动的因素”的教学为例。在导入阶段，为激发学生的学习兴趣，教师可以借助19世纪高炉炼铁的相关资料创设情境，引导学生阅读相关内容：“19世纪，高炉炼铁排出气中含有相当数量的一氧化碳，于是英国人重新建造了一个炼铁高炉，以增加一氧化碳与铁矿石的接触时间。但经过研究，他们发现排出气中的一氧化碳含量与原先并没有区别。”

基于这一情境线索，教师可以引导学生思考：“为什么排出气中的一氧化碳含量没有发生变化？”“想要减少一氧化碳含量可以使用哪些方法？”教师可以顺着这两个问题引出实验，指导学生分别分析其中影响化学平衡移动的因素。小组成员需分别取两支试管，各加入5mL 0.1mol/LK2Cr2O7溶液后，在试管1中加入10～20滴6 mol/L H2SO4溶液，在试管2中加入10～20滴6 mol/L NaOH溶液。学生要观察溶液颜色的变化情况，从实验现象判断化学平衡状态是否发生变化，并推断影响化学平衡状态的因素。

通过开展这一实验，学生能深层次理解反应物和生成物的浓度变化是化学平衡状态发生变化的原因之一，从而形成变化观念与平衡思想。

（三）以问题思考为抓手，深化证据推理与模型认知

课堂上，有效提问能起到发展学生思维、驱动学生自主学习的作用。当前，在化学实验教学中，部分学生存在过度依赖教师、缺乏主动思考意识等问题。针对这一情况，为更好地帮助学生学习，教师可以结合实验内容，设计具有思考价值的问题，引导学生观察实验现象，发现和分析问题，探究解决问题的方法与实验现象映射的化学原理，帮助其提升证据推理与模型认知素养。

以人教版《普通高中教科书·化学》必修1“铁及其化合物的应用”的教学为例。在该课中，教师需要引导学生开展Fe2+、Fe3+的相互转化实验，构建铁三角模型，使学生在提高建模能力的同时形成证据推理意识，学会用对比分析方法解决问题。

教师可以生活中常见的雀巢麦片配料表为情境素材进行导入，提问：“麦片中是否真的添加了还原铁粉？”围绕此问题，教师引出铁粉的作用，并指导学生通过实验对Fe2+、Fe3+进行鉴别与检验。学生不仅要学会根据硫氰化钾与Fe3+的反应情况进行鉴别，还要学会通过离子溶液的颜色进行鉴别。在学生了解Fe2+和Fe3+的鉴别方法后，教师再设计问题：“二价铁在空气中容易转化成三价铁，如何才能知道转化的发生？”由此驱动学生设计实验方案，让学生熟悉离子方程式的书写方法，知道单质铁具有还原性，加入弱氧化剂可以转化为Fe2+，与强氧化剂反应可以生成Fe3+，从而推动学生初步构建铁三角转化关系认识模型，强化建模能力。

（四）以创新实验为突破，增强科学探究与创新意识

教师不仅要培养学生发现问题、解决问题、分析问题的能力，还要培养学生的科学探究能力，使学生敢于质疑，勇于创新［3］。教师可以根据学生的学习能力科学划分小组，引导学生以小组为单位，从问题和假设出发，依据探究目的，设计探究方案，运用化学实验、调查等方法进行实验探究，解决相关问题。教师应对学生在合作中的学习表现与成果做出科学评价，帮助学生在交流、分享中积累经验，取长补短，铸牢科学探究与创新意识。

以人教版《普通高中教科书·化学》选择性必修1“制作简单的燃料电池”的教学为例。此前，学生已经在教师的带领下学习了原电池的反应原理与化学电池的工作原理。根据本次实验活动主题，教师可将学生划分为多个小组，引导小组成员明确本次活动的项目目标，查阅教材内容和网络资源，复习原电池和电解池的工作原理，通过列表的方式比较氢氧燃料电池的工作原理和电解水的原理，再分组讨论并规划实验步骤，将完整的实验设计规划表交由教师检查。

针对实验方案完整、内容明朗的小组，教师可同意其展开实验；而对于实验方案存在问题的小组，教师需要引导其完善实验步骤，避免实验中可能发生的安全隐患问题。实验过程中，小组成员可参考教材内容、演示视频和教师的演示过程探究氢氧燃料电池的制作方法，完成氢氧燃料电池的制作，并在电解过程进行一至两分钟后连接音乐卡机芯进行放电实验，以此深化对燃料电池工作原理的认识，通过实验发展科学探究能力和合作能力。

实验结束后，教师应对各组的实验成果以及小组成员的核心素养发展情况等进行点评，帮助学生反思自身表现，深化科学探究与创新意识，确保“教、学、评”实现一体化发展。

（五）以信息技术为支撑，培养科学态度与社会责任

信息技术赋能教学，能够为学生创设不同于传统课堂的全新教学环境。教师可以借助信息技术手段丰富教学内容，开阔学生视野，提高学生对化学实验的重视程度，培养学生的科学态度与社会责任。

以人教版《普通高中教科书·化学》必修1“氯及其化合物”的教学为例。在该课教学期间，教师带领学生通过实验探究氯气的性质，了解氯气的实验室制法。许多学生在做完实验后意犹未尽，表示还想了解更多实验内容。基于学生的实际诉求，完成教材内容的教学后，教师搜集互联网上的资源，延伸教学内容，播放了一个名为“‘危险’的84消毒液”的视频。视频展示了市面上多种品牌的84消毒液，操作者用红色石蕊试纸测定84消毒液具有碱性和漂白性两种性质，用蓝色石蕊试纸测定洁厕灵为酸性试剂。视频结束后，教师引导学生针对实验现象，结合已学的氯气和次氯酸相关知识，简单分析84消毒液的漂白原理，并尝试分析84消毒液能否与洁厕灵共同使用，由此驱动学生从课堂学习走向生活应用，使学生形成严谨求实的科学态度与社会责任，在迁移应用知识的过程中体会化学学科的价值和魅力。

二、高中化学实验教学注意事项

教师在开展实验教学期间，不仅要把握教学策略，关注学科核心素养培育情况，还要关注实验安全问题，推动“教、学、评”一体化发展。

（一）加强实验安全意识培养

安全是实验活动开展的前提。在组织实验教学期间，教师发现部分学生实验时存在随手扔放材料、化学用品摆放不规范等问题。不良行为的出现不仅会影响教学效果，还会产生潜在的安全风险。为解决这一问题，教师要规范学生的实验操作步骤，增强学生的安全意识。

具体来说，教师可以采取以下方法。第一，在实验活动开始前为学生讲解实验规则，帮助学生建立安全意识。教师可以借助信息技术手段向学生展示在实验室中因操作不规范、物品摆放不规范而出现安全问题的视频，以真实案例提高学生的警惕，让学生加深对规则的了解。第二，实验期间，针对学生的不良行为，教师可以采取评分制度，用于警醒、提示学生。教师应关注学生在实验中的表现，及时巡回指导，如遇到学生未能严格遵守规则操作的情况，教师需要扣除其课堂表现分，要求学生重新完成实验，以增强学生的安全实验意识，避免类似事件的发生。

（二）确保“教、学、评”一体化

评价具有促教、促学的作用［4］。开展化学实验教学之时，教师应该科学组织评价活动。第一，教师可通过采取过程性评价诊断学生化学学科核心素养的发展水平和化学学业质量标准的达成情况。如在学生操作化学实验、回答问题期间，教师可以与学生展开积极互动，通过对话的方式了解学生的知识掌握程度。在此期间，若发现学生对某一部分内容不理解或理解不透彻的情况，教师需要进行二次指导、讲授，提升学生化学核心概念和观念的结构化水平。第二，教师应引导学生进行自主评价。考虑到教师个人精力有限，难以时刻关注每一个学生在实验过程中的表现与需求。教师可以为学生提供科学、直观的评价量表，鼓励学生担当评价主体，对自己在实验过程中的表现、合作情况等进行评价，以便学生认识自我、提升自我。

结语

综上所述，教师在开展高中化学实验教学时，应以培养学生的化学学科核心素养为核心，遵循以生为本的教学原则，根据化学实验特点落实化学核心素养培养，为学生营造开放、自主的实验学习环境，帮助他们构建系统的知识体系；重视对学生安全意识的培养，构建“教、学、评”一体化课堂，培育更多优秀人才。

【参考文献】

［1］车耀.基于学科核心素养的高中化学实验教学策略［J］.中国教育学刊，2023（12）：98.

［2］杨丽芳，吴乐.发展创新素养的高中化学实验教学［J］.中学化学教学参考，2023（23）：21-23.

［3］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.

［4］沈正东.学科核心素养视角下高中化学教学的实践转向［J］.上海教育科研，2022（4）：65-69.