发展实验探究核心素养的实践与思考

胡爱彬

摘要：高中学生的化学核心素养一般包括“宏微结合”“分类表征”“变化守恒”“模型認知”“实验探究”“绿色应用”等要素，实验探究本质上是一种发现学习，具有深刻的问题性、广泛的参与性、丰富的实践性与开放性，作者以学生发现问题、创设问题和实验解决问题为载体，通过学生自主实验、教师演示实验等活动，发展学生实验探究的核心素养。

关键词：实验探究；核心素养；自主；合作

文章编号：1008-0546（2017）07-0081-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.07.024

高中化学实验正朝着探究型、生活化、微型化、数字化的方向发展。如何基于传统的实验教学模式培养学生学会思考？创设多元化实验、培养学生创新能力为核心的实验探究教学机制是我校化学教师近几年探索研究的课题，现从我校学生自主实验和教师演示实验两个方面来谈谈如何通过实验探究来发展学生的化学核心素养。

一、 实验创新实践

1. 学生自主实验

（1）构建学生自主实验体系

自主实验是指学生在教师引导下，自己确定实验目标，设计实验方案，得到教师认可的条件下开设实验探究的过程，实验可以是教材中的实验验证，也可以是基于教材实验进行深度探究，也可以开设创造性的实验探究方式，具体流程如下：

经过几年的实践，我们已经建立起了三维一体的学生自主实验内容体系：开发与教学内容相关联的自主实验；与研究性学习相关联的导师制项目研究。学生的自主实验探究程度如何，具体要看实验探究中学生学习的自由度、能动度、时间度和创新度。自由度就是看实验目标、方法、现象以及对实验的深度探究多大程度上由自己决定；能动度就是看学生的实验探究是积极主动的，还是消极被动的；时间度就是实验探究能否在预设时间内完成，深度实验探究是否有充足时间；创新度就是看这节课中学生是否有创新。一般来说，实验探究可以创新，但不是每个实验探究都能有创新。

（2）开展合作实验、深度探究活动

合作实验是基于学生化学探索的兴趣和日常生活中的实际问题，激发学生深度学习探知欲，在教师的指导下开展和进行的。在学生自主实验探究中存在的问题就是实验以学生为个体开展，无法培养学生合作探究能力，同时实验内容的选取随意性较大，教师在指导和检查时难以找到一个抓手。合作实验、深度探究活动过程中有指导，有检查，有汇报，有评价。考虑学生学习时间和实验难度等问题，将自主实验与研究性学习活动联系起来进行整体的设计、结合专题教学开展的学生自主实验活动进行实验再开发的合作、深度实验探究。在学校编制的学习手册中，每专题的学习内容之后都有探究实验菜单，详见表1。

合作实验深度探究，采用小组或团队合作的方式进行的实验探究学习活动。它以组内异质、组间同质的分组原则建立的实验小组为基本形式，通过系统利用教学动态因素之间的互动，促进学生学习。实验探究合作学习效度如何，主要看小组的选题是否科学；分组是否合理；是否互赖互动；是否有预设生成。同时合作实验探究选题要科学，所选主题符合重要性、探究性、开放性和生活化这四个标准，实验探究的过程能促进学生深度学习；合理的分组一般以组内异质、组间同质为原则，人数也不能过多，以4-6人为宜，每人都应有明确的分工；互赖强调每个小组成员的努力都是小组成功所需要的和不可取代的，他们对共同努力都有自己的独特的贡献，小组的成功是建立在每个人成功的基础上的，有一个人不成功，小组就没有成功；互动强调的是面对面的交流、帮助、支持；没有预设的实验是不负责任的实验，没有生成的实验是不精彩的实验，合作实验深度探究是在预设中有生成，在生成中有预设。

（3）开展导师制项目研究

为了更深入地开展实验探究教学，我们尝试采取导师制的方式开展项目研究，主要形式是组建一个研究团队，教师担任导师，学生自由报名参加，定期围绕项目开展研究活动。目前化学教研主要构建创新实验项目（如表2），开展了近一年的研究活动。

（4）开展科技周及创新实验大赛活动

作为科技节比赛项目之一，笔者尝试通过理科实验竞赛来培养学生的创新精神与实践能力，营造浓厚的校园科学氛围，进而凸显科学的魅力与探究的乐趣。竞赛对象为高一年级全体学生。竞赛形式分为“步步为赢”实验竞赛（长期题竞赛）和“同台竞技”实验竞赛（即兴题竞赛）。“步步为赢”实验竞赛分两个环节，第一环节是实验方案设计竞赛，第二环节是实验操作竞赛。只有通过第一环节的参赛小组，才可以参加第二环节的竞赛。“同台竞技”实验竞赛采用现场出题实验竞赛形式，提供实验所用器材、药品。各小组在规定的时间内完成实验，包括设计、操作、记录和填写实验报告。这样的竞赛使学生实验从模仿走向创新，发展了学生设计实验方案和实验操作能力，提升学生实验探究的核心素养。

2. 教师演示实验

（1）传统实验教学设计创新

教材中的实验是一些专家和编书工作者以及一线教师多年教学后选取的实验，这些实验主要功能是培养学生化学学科素养和学科能力，在这些化学实验的教学设计中要体现化学知识与技能目标，更要突出过程与方法、情感态度与价值观的目标取向，突出探究性实验内容的编排和注重过程的科学化设计。

如：氯气的实验室制备：

制备气体的系统设计：发生装置、净化装置、收集装置、尾气处理装置。

包含学科素养：实验探究、绿色应用等。

（2）数字化实验探究创新

杨振宁教授曾经指出：“中国的小孩在动手的兴趣和能力方面明显不如欧洲和美国的小孩，主要是没有动手的机会”[1]。数字化实验旨在通过现代技术把现象和反应微观变化过程体现出来，帮助学生理解化学反应，加深化学反应原理、本质的理解，同时提升学生的技术意识。近几年来数字化实验开设从无到有，从基本实验到探究型数字化实验，笔者顺利完成常州市教育科学“十二五”重点课题《高中DIS实验的开发与应用研究》，为了进一步拓展研究，已经成功申报江苏省教育科学“十二五”专项课题《高中数字化实验的开发与应用研究》，开设数字化实验多次获奖，一些数字化实验还进一步推广。如：基于原理解读的铁吸氧腐蚀实验再设计[2]，从原理分析上设计实验探究，培养学生敢于质疑、勤于探究、勇于思考的能力。为了更好地阐述某些化学反应的本质、变化特征等，激发学生学习兴趣和探究欲望，开设一些数字化实验探究课堂，如《基于DIS实验探究离子反应的生长课堂》[3]，不仅教学和实验中锻炼师生创新能力，还培养了观察和符号表征的能力，有利于创新人才的培养。数字化实验探究不仅要创新，还要培养观察和符号表征的能力，这就需要教师具有一定的专业技能，这是创造者所必备的直接动力。这种能力越强，其创造能力就越大，通过实验操作使学生手脑并用，学做结合，这是培养创新人才的必由途径。