在化学实验教学中培养学生的化学学科核心素养

张 瑾 林月环

江苏省木渎高级中学(215101) 上海市比乐中学(200021)

1 问题的提出

《高中化学课程标准(2017)》提出：高中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”“科学精神与社会责任”5个方面。普通高中化学课程的结构分为必修、选择性必修和选修三类。必修课程设置了5个主题，其中之一是“化学科学与实验探究”。选修课程设置了3个系列，其中之一是“实验化学”。在“课程内容”的“内容要求”中列出了“学生必做实验”。在“教学提示”中专门提出了“实验与探究活动”建议。在“实施建议”中提出，要“充分认识化学实验的独特价值，精心设计实验活动”。

而笔者发现越来越多的化学教师嫌实验麻烦、化学课时少，选择了“视频实验”“讲实验”“画实验”，让学生“背实验”。在化学教学中，如何强化教师的实验教学观念，充分发挥实验的教学功能，让实验回归课堂，并与化学核心素养的培养有机融合，是一线教师要关注的一个重要问题。

2 高一新生实验技能现状调查

为了解学生化学实验技能的掌握情况以及化学实验教学的开展情况，笔者对自己所任教的刚入学的高一3个班级的学生进行了一次问卷调查，参加问卷调查的共132名学生。

(1)“化学老师在课堂上做演示实验吗？”选“经常”114人，占86.4%；选“偶尔”14人，占10.6%；选“难得”4人，占3%。“化学老师在课堂上放实验录像吗？”选“经常”95人，占72%；选“偶尔”32人，占24.2%；选“难得”5人，占3.8%。

(2)“老师的演示实验你看的清吗？”选“很清楚”62人，占47%；选“还行”60人，占45.5%；选“不太清楚”8人，占6%；选“不清楚”2人，占1.5%。

由此推测，大部分化学教师对化学实验在获得化学基础知识、化学实验基本技能，形成化学基本概念、基本理论等方面有清晰的认识。在课堂教学中重视做好演示实验的同时，还会用实验录像和多媒体技术来弥补演示实验的不足。

(3)“初中你做过几次实验？”选“没有做过”10人，占7.6%；选“1-3次”50人，占37.9%；选“3-5次”29人，占22%；选“5次以上”20人，占15.2%；选“经常”23人，占17.4%。

(4)“做过粗盐提纯的实验吗？”选“做过”76人，占57.6%；选“没做过”56人，占42.4%。

(5)“知道怎么折滤纸并制作过滤器吗？”选“知道”118人，占89.4%；选“不知道”14人，占10.6%。

(6)“会用漏斗进行过滤吗？”选“会”124人，占93.9%；选“不会”8人，占6.1%。

(7)“知道过滤时的注意事项吗？”选“知道”127人，占96.2%；选“不知道”5人，占3.8%。

(8)“会使用蒸发皿加热食盐水，使氯化钠蒸发结晶。”选“会”119人，占90.2%；选“不会”13人，占9.8%。

调查发现，没有做过粗盐提纯实验的学生，认为自己会制作过滤器，会过滤操作，会蒸发结晶。这部分学生认为看过化学教师做过演示实验，记住了实验操作要领，自己模仿一下总是可以的。整个初中阶段学生自己动手做实验少于5次的占67.4%。由此猜测，初中阶段学生化学实验的开展情况并不乐观，学生的实验技能多来自观察，而非亲身体验。对实验操作的认识来自于化学教师的演示实验，或者就是化学教师的“讲实验”“讲实验操作”，自己的“背实验”“背实验操作”。

3 化学实验教学现状分析

3.1 对实验教学的重视程度不够，有理念、少行动

笔者通过访谈身边的一些化学教师，发现他们对化学实验的认识、理解都很到位，认为实验在化学教学和化学学习中有着无可替代的作用。但在实际教学中，却由于“种种原因”未落实。有理念、少行动：课时少，教学进度来不及，没有课时安排学生实验；实验药品有毒，实验准备麻烦，实验操作繁琐，实验现象观察范围小，不如看实验录像清楚；做实验费时，学生看看热闹啥也没记住，不如在黑板上“画实验”，让学生“背实验”效率高。学生进实验室做实验的机会很少，实验室提供的感性材料不足，学生对实验的感知只停留在课本或是多媒体上，更谈不上实验技能的培养和训练。

3.2 实验教学方式单一，重知识、轻素养

为了防止学生实验过程中出现不必要的错误和事故，大多数化学教师采用的是演示实验，边做实验边指导学生观察，“有没有沉淀生成”“溶液颜色有没有变化”“有没有气泡产生”等等。这种实验教学方式虽然能让学生清楚地观察到实验流程，记住实验现象，但不能培养学生的实验操作能力、探究能力和创新能力。单一的实验教学方式，重视的是化学知识的识记，忽略了化学学科核心素养的培养。

3.3 实验药品不足，重验证、少探究

由于药品管控，采购限制，实验室药品不足，教师只能在有限的实验条件下进行实验教学。实验也往往是验证性的，而非探究性的。教学中教师先介绍有关知识，再用实验进行验证。就算是学生实验，教师也会将实验原理、操作步骤详细罗列出来，学生“照方抓药”就可以。这种验证性的实验教学,表面看着热闹，实验结束时有的学生甚至连实验原理都没搞清楚，更谈不上实验的探究性和实验的自主性。

3.4 实验设备落后，多定性，少定量

整个中学阶段涉及的化学实验大多数是定性实验，定量实验较少。定量实验如酸碱中和滴定实验，利用传感器和计算机可以绘制酸碱中和滴定曲线，让学生直观地感知滴定终点前后溶液pH的突变。但由于学校实验设备的落后，尤其缺少先进的数字化教学设备，教师只好在课堂上引导学生通过计算分析少加一滴氢氧化钠溶液、多加一滴氢氧化钠溶液，混合溶液的pH变化，既繁琐又费时，学生还不一定能完全理解，可谓吃力不讨好。

3.5 缺少实验教学评价，做与不做一个样

目前高中阶段没有对学生化学实验操作技能的考核，有的只是试卷上有关实验的“笔试题”。没有了考核要求的化学实验教学就被“看实验”“听实验”“画实验”“背实验”取代了，实验的教学功能被弱化了。中考、高考的压力又让教师们更加重视应试教育，化学教学变得只重视知识的传授，重视知识的逻辑性和系统性，忽视了知识获得、实验过程蕴含的核心素养教育价值。

4 基于核心素养的化学实验教学策略

为了改变化学实验教学的现状，在具备必需的实验设备和条件之后，提高化学实验教学质量的关键在于教师要转变观念，重视并充分发挥化学实验的教学功能。

4.1 转变应试教学观念，强化实验教学功能

为了应对中考、高考，教学中重理论、轻实验的现象普遍存在。有的教师认为做实验不如“背实验、背过程、背方法”实惠。化学实验是学生学习化学知识、研究化学问题的方法和途径，是培养学生探究意识、提高探究能力的载体和手段。教师要转变功利的应试教学观念，重视化学实验，重视化学实验的教学功能，以学生为主体进行化学实验教学，让学生真正走进实验、走进化学，更好地认识化学、理解化学，从而培养学生的化学学科核心素养。

例如，怎样判断沉淀已经完全？怎样洗涤沉淀？怎样证明沉淀已经洗涤干净？3个基本操作，学生总是描述不到位。学生从没见过教师过滤沉淀、洗涤沉淀，自己没有做过，怎能描述到位？在必修1专题1的教学中，笔者给学生布置“粗盐的提纯”实验课题，课前布置预习：小明在实验室分装氯化钠固体试剂的时候，不小心装到了残留硫酸钠固体的试剂瓶中，请帮小明回收、制取纯净的氯化钠固体。课堂上组织学生分组实验，完成固体试剂的溶解、除杂、过滤、蒸发结晶等操作，学生进行了实验基本操作，明确了操作的注意事项，对这3个基本操作的描述就不再是空对空了。

4.2 优化实验教学方式，提高实验教学效益

在实际教学中，笔者将一些操作简单、试剂无毒无害、现象明显的实验设计为学生分组实验，如氯水中所含微粒的探究、金属钠与水的反应、二氧化硫的性质、Fe2+和Fe3+的转化、物质的检验、配制一定物质的量浓度的溶液、原电池工作原理等等，边讲边实验，边实验边学习，让学生在实验中习得化学知识，在实验中提高实验技能，在实验中培养化学思维。

教师要认真研究教学内容，积极挖掘教材中的实验内容，选择合适的方式，开展演示实验、学生随堂实验、验证性实验、探究性实验等多种形式的实验教学。改进一些现象不明显的实验，设计一些贴近生活、有趣味的实验，同时兼顾定性实验和定量实验。总之，优化实验教学形式，提高学生在实验中的参与度，调动学生学习化学的积极性，规范学生的实验技能。

4.3 体验实验探究过程，开展深度学习

如果学生只是按规定的实验步骤照方抓药，对实验能力的提高并没有多大帮助。在教学中教师要大胆放手让学生自主实验、自主探究。

例如，在检验过氧化钠与水生成的氢氧化钠时，学生有了新的发现：向反应后的溶液中滴加酚酞指示剂，溶液变红，振荡试管，红色褪去。再滴加几滴酚酞试液，溶液又变红，振荡后又褪色。

面对学生产生的疑惑，教师引导学生建立思维模型：溶液显红色是氢氧化钠和酚酞共同作用的结果，溶液红色褪去应该与2个因素有关：①氢氧化钠；②酚酞。因此可以猜测：①红色褪去与氢氧化钠溶液有关；②红色褪去与酚酞失效有关。

教师提供酚酞的相关资料：“酚酞在酸性和中性溶液中为无色，在碱性溶液中为紫红色，极强碱性溶液中为无色”。于是学生有了猜想一：溶液变红，振荡后褪色可能是因为氢氧化钠溶液浓度过大。

教师：怎样设计实验证明你的猜想？

学生：在褪色后的溶液中加水，如果溶液变稀后恢复红色，证明溶液红色褪去是由于生成的氢氧化钠溶液浓度过大造成。

实验验证：在褪色后的溶液中加水稀释，溶液并没有恢复红色。

猜想二：红色溶液振荡后褪色应该与酚酞有关。

讨论：反应后的溶液中存在哪些物质可能与酚酞发生反应。

学生：从元素组成看，也许过氧化钠与水反应生成的过氧化氢将酚酞氧化了。

讨论：怎样证明反应后的溶液中存在过氧化氢？

学生：加二氧化锰，使过氧化氢分解。

实验验证：向反应后的溶液中加少量二氧化锰，有大量气泡产生，产生的气体可以使带火星的木条复燃。等气泡消失后，再向溶液中加入酚酞试液，溶液变红色，振荡后也不消失。

由此可以得出结论：在过氧化钠与水反应的溶液中，有过氧化氢存在，过氧化氢将酚酞氧化，红色溶液褪色。

化学教学不仅仅是为了传授化学知识，教师要主动开发实验中具有探究价值的问题，引导学生进行科学探究，开展深度学习，提高学生的科学探究能力和创新意识。

4.4 结果与过程并重，形成化学思维

化学实验教学不仅仅在于让学生知道实验的结果，更在于让学生体验实验的过程，经历获得实验结果的过程，形成化学思维，养成科学方法。

例如，学生观察教师演示实验的时候发现：铜和浓硝酸反应后的溶液呈深绿色，铜和稀硝酸反应后的溶液呈蓝色，产生了疑问：都是硝酸铜溶液，为什么颜色会不同？

学生：也许是与浓硝酸反应的铜多，生成的硝酸铜多，导致溶液浓度大，溶液颜色就深一些。

教师：怎样设计实验证明你的猜想？

学生：称取相同质量的铜，分别与足量浓硝酸、稀硝酸反应，等铜全部反应完，看看溶液的颜色是否一样。如果一样，那证明假设是正确的。

学生：直接利用实验室里的硝酸铜固体，配制不同浓度的溶液，看看硝酸铜溶液浓度不同时溶液颜色有没有区别。

教师：还有没有别的原因？

学生：可能与生成的气体有关，铜和浓硝酸反应生成的是红棕色的二氧化氮气体溶解在溶液里，对溶液颜色有影响。

教师：为什么你会有这样的想法？

学生：蓝色溶液+红棕色气体，会不会像蓝色+黄色=绿色一样。

教师：怎样设计实验证明你的猜想？

学生：往蓝色的硝酸铜溶液中通二氧化氮气体，看溶液颜色是否变成绿色，或者将绿色的溶液加热，将二氧化氮气体排尽，看溶液颜色是否变蓝。

课后，笔者带领学生在实验室进行了实验验证：

(1)实验室试剂瓶中倒出已经部分潮解的硝酸铜，呈蓝色。配成溶液，加水稀释，溶液还是蓝色。

(2)加热铜和浓硝酸反应后的绿色溶液(在通风橱里进行)，并将逸出的气体通入蓝色硝酸铜溶液中(注意防止倒吸)。加热2 min后，试管中的红棕色气体变多，气体颜色变深。加热5 min后，溶液开始变蓝色，溶液上方气体变无色，停止加热，试管内溶液上方气体又变为红棕色，溶液又显绿色。将加热后的试管在通风橱中放置一天后再观察，溶液变蓝色。得出结论，铜和浓硝酸反应后的溶液呈绿色，是由于红棕色的二氧化氮气体溶于蓝色的硝酸铜溶液中造成的。

我国著名化学家戴安邦先生一贯重视实验教学，他认为：“化学是一门实验科学，学习化学特别需要从实验入手。只传授化学知识和技术的化学教育是片面的，全面的化学教学要求既传授化学知识和技术，更训练科学方法和思维，还培养科学精神和品德。学生在化学实验室中是学习的主体，在教师指导下进行实验，训练由实验解决化学问题，使各项智力因素皆得以发展，故化学实验是实施全面化学教育的一种最有效的教学形式。”

作为一名化学教师，要充分认识化学实验的独特价值，精心设计实验教学活动，认真组织好、开展好实验教学，提高实验教学能力，让实验回归课堂，回归学生，在实验教学中培养学生的化学学科核心素养。