化学实验教学的现状及基于核心素养的策略研究

张瑾 林月环

关键词：化学实验教学;化学核心素养

一、问题的提出

《普通高中化学课程标准（2017年版）》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”“科学态度与社会责任”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”。

而笔者观察发现越来越多的老师嫌实验麻烦、化学课时少，选择了“视频实验”“讲实验”“画实验”，让学生“背实验”。学生的实验技能下降，对化学学习的兴趣也越来越低。化学是以实验为基础的学科，化学实验对于全面发展学生的核心素养有着重要的作用。它能激发学生学习化学的兴趣，能帮助学生理解并掌握化学知识和基本技能，能启迪學生的科学思维，能训练学生的科学方法，能培养学生的科学态度与价值观。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，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。

二、高一新生实验技能现状调查

为了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。

“化学老师在课堂上做演示实验吗？”选“经常”有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%。

“老师的演示实验你看的清吗？”选“很清楚”有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，大部分老师对化学实验能提高学生学习化学的兴趣，调动学习化学的积极性，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提供感性素材等方面的重要性有着清晰的认识，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现象观察的局限性。

“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%。

“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%。

“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%。

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

“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%。

“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，但认为自己会制作过滤器，会过滤操作，会蒸发结晶，只是学生认为看过老师做演示实验，记住了老师说的实验操作要领，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次的学生占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老师的演示实验，或者就是老师的“讲实验”“讲实验操作”，自己的“背实验”“背实验操作”。

三、化学实验教学现状分析

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老师，发现老师们对化学实验的教学功能的认识、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”“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”效益高。学生进实验室做实验的机会很少，实验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。

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，大多数老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.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，老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，而非探究性。教学中教师先介绍有关的知识，再用实验进行验证。就算是学生实验，老师也会将实验原理、操作步骤详细地罗列出来，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。

4.实验设备落后，多定性，少定量

整个中学阶段涉及的大多数是定性实验，定量实验较少：配制一定物质的量浓度的溶液、中和热的测定、酸碱中和滴定。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，让学生直观地感知在滴定终点前后溶液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，老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”，让学生对比滴定终点前后溶液pH的突变，既繁琐又费时，学生还不一定能完全理解，可谓吃力不讨好。

5.缺少实验教学评价，做与不做一个样

目前的高中階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、高考的压力又让老师们更加重视“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。

四、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。化学教师要重新认识化学实验在学生认识化学物质及其变化规律过程中的重要作用：学生可以从化学实验中获取感性知识，提高学习化学的兴趣;可以创设生动的教学情境，帮助学生理解化学知识和技能;可以培养学生的观察能力、思维能力、分析问题和解决问题的能力;可以启迪学生的科学思维，训练学生的科学方法，培养学生的科学态度和价值观，提高学生的化学学科核心素养。

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。有的老师认为做实验不如“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，三个基本操作，学生总是描述不到位：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？学生从没见过老师过滤沉淀、洗涤沉淀，没有自己做过，怎能描述到位？在必修1专题1的教学中，我给学生布置“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，学生练习了实验基本操作，明确了操作的注意事项，对这三个基本操作的描述就不再是空对空了。

再如：经常出现的实验试题：下列实验操作、现象及结论是否正确，（1）向淀粉溶液中加入少量稀硫酸，加热几分钟，冷却后再加入新制氢氧化铜，加热，没有看见砖红色沉淀生成，证明淀粉没有发生水解。（2）向某一卤代烃中加入少量氢氧化钠溶液并加热几分钟，冷却后向其中加入硝酸银溶液，没有得到浅黄色沉淀，证明不含溴元素。这些实验操作和现象学生经常混淆，如果能让学生在实验室中亲自动手实验，如果学生因为忘记了中和这一步骤，没有得到预期的结果，相信学生会在改正错误操作的同时对这些实验操作及现象有更深刻的认识。

2.优化实验教学方式，提高实验教学效益

《普通高中化学课程标准（2017年版）》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”中提出了“实验与探究活动”建议。在教学中，我将一些操作简单、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。

例如，物质检验分组实验的时候，学生发现：向滴有酚酞的Ba（OH）2溶液（显红色）中分别滴加Na2S04、K2S04溶液，均有沉淀出现，但溶液的红色都没有褪去。教师引导学生“宏观辨识”实验现象，进而引导学生进行“微观探析”：溶液中的离子重新组合，Ba2+和SO2结合生成BaS04沉淀，OH-并没有真正参加反应，从而更好地理解离子反应的本质。

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。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。还可以利用多媒体技术进行实验教学，用实物展台放大细微的实验现象，提高演示实验的可视范围。

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，在利用A1C13溶液、NaOH溶液制备A1（OH）3沉淀的分组实验中，有的学生手脚麻利，向盛有AICl3溶液的试管中倒入NaOH溶液，发现有一点白色沉淀生成但马上消失了，再倒试剂，还是没有沉淀生成。有的学生小心翼翼地用胶头滴管滴加NaOH溶液，看到了白色沉淀的生成就停止实验。有的学生连试剂瓶上标签都没看，随手拿起一个把试剂倒到试管中，再倒另一个，结果啥也没看见。学生“随意搭配”的实验往往可以收获“惊喜”，借助实验中出现的“惊喜”，可以引导学生讨论、分析原因，更好地认识化学物质、化学反应的本质和原理。

再如，在检验Na202与水生成的NaOH时，学生有了新的发现：向反应后的溶液中滴加酚酞试液，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两个因素有关：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。

老师提供“酚酞”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①：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②：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能与酚酞反应。

学生：从元素组成看，也许过氧化钠与水反应生成了过氧化氢，将酚酞氧化了。

讨论：怎样证明反应后的溶液中是否存在过氧化氢？

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，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“科学探究和创新意识”。

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化学实验的结果，更在于让学生体验化学实验的过程，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，学生观察老师演示实验的时候发现：铜和浓硝酸反應后的溶液呈深绿色，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。

老师：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，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。

老师：还有没有别的原因？

学生：可能与生成的气体有关，铜和浓硝酸生成的是红棕色的N02，它溶解在溶液里，对溶液颜色有影响。

老师：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+黄色是绿色一样。

老师：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N02气体，看溶液颜色是否变成绿色，或者将绿色的溶液加热，将N02排尽，看溶液颜色是否变蓝。

课后，我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）加热反应后的绿色溶液（在通风橱里进行），并将气体通入蓝色硝酸铜溶液中（注意防止倒吸）。加热2分钟后，试管中的红棕色气体变多，气体颜色变深。加热5分钟后，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N02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，在化学实验教学中培养学生的化学学科核心素养。