基于学科育人的高中化学实验教学研究与实践

作者简介：朱维熙（1983～），男，汉族，江苏苏州人，江苏省苏州市吴江盛泽中学，研究方向：高级中学化学教学与研究。

摘 要：2014年，国家颁布并实施了《关于全面深化课程改革 落实立德树人根本任务的意见》，把核心素养当作教改实施教学育人、立德树人方向的根基，使其变成这一次基础教育教改实施的核心。高中化学教学大纲重视其核心素养的形成，对“素养”教学的实施给予重点关注。核心素养并非固化的，需要在经历了各个时期的教学中不断培养形成。为实现对学生核心素质目标的完整落实，化学学科的教育必须是持续并体现在整个学期。实验分析就是其核心素养内涵的关键，同时还是形成核心素养的实践手段。可是现实的情况是，受应试教育的影响，部分教师依旧仅仅关注知识的逻辑思维、体系化，而没有关注知识的核心、实践活动中体现的核心素养教学意义，尽管学习了解化学知识，可是没有掌握化学与实际的运用，不能够强化学生对学习化学的积极性，不能够通过化学的基础知识、思维方式处理现实生活中的有关问题。因此，在实施核心素养之后，全方位开发课本中的基础知识与思维方式，通过化学实验的方式，在学科教学活动中体现核心素养，实现学科育人。

关键词：核心素养；高中化学实验；培养

中图分类号：G633.8

文献标识码：A

文章编号：1673-8918（2023）32-0115-06

在高中阶段，理论结合实践是化学学科教学的关键，实验教学是让学生以化学基础知识为基础进行实验验证的关键方式，对化学学科的教学工作非常重要。由于我国教育的持续变革与发展，当下在以应试教育为基础的学科教学基础上，更加重视学生思维、动手能力、协同能力以及分析能力的提升。在此背景下，高中化学实验教学一定要进一步加大改革力度，提升学科教学过程中实验教学的比例，增强实验教学方式的多元化以及内容的多样化，推动学生自己动手，设计教学活动要以针对核心素养来进行。

一、培养学生核心素养的重要性

为能够顺利地开展高中化学实验的教学活动，教师一定要充分了解培养学生核心素养的价值与意义，从而为后面的教学安排夯实根基，目前，高中化学教学活动中，培养学生核心素养可以对转型现代化教育有非常大的帮助。在高中阶段，化学是核心学科，在日常的教学过程中，教师将核心素养融入其中对实现高中化学教学目标有巨大帮助。随着新课改的不断推进，针对高中化学教学又提出了新的标准和要求，为了满足新课改的要求，教师在开展教学时需要将提升学生核心素养作为目标，对他们未来的成长拥有非常大的帮助。在高中化学实验教学活动中，教师应该有充分认识，而且强化他们学习的主观能动性，从而能够让学生把掌握到的知识消化形成自己的知识架构，推动学习效果的提升。在高中化学教学活动中，理论知识与实践教学是一样的，在学习理论知识时学生是处于被动位置，没有有效主动地深入了解知识内容。可是在高中化学实验活动中，学生在参照自己的学习能力以及理解能力的基礎上更好地实施知识学习，然后根据自己在上课时学习到的理论知识来引导自己的实验，以此来提升他们的化学实验水平，而且在实施实验活动时，教师能够利用一些实验归纳的结果，使他们体会到化学魅力，清楚知道在现实生活中使用化学知识，让他们可以实现举一反三的成效。

目前，在高中化学实验活动中，提升学生核心素养是很关键的，教师应该增强对此类问题的关注度，而且优化实验活动过程的布置，以学生核心素养的提升为目的来实施有关教学活动，从而实现高中化学教学的现代化发展

二、高中化学实验教学时需要重视的问题

第一，教师需要确定做实验的项目，实验结果应该简单明了。教师所实施的实验操作拥有非常强的直观性，好的实验展示活动能够让学生能够清晰地了解教材的相关知识。比如，在做有关氢气的实验，因为会产生爆炸，实验效果会给学生带来非常大的视觉冲击。所以，教师需要重视在进行演示实验时操作过程的完整度和具体化，所有的实验演示教学，教师需要重视操作过程流程以及演示的细节，使学生在观看了教师的真实实验操作后，可以增强对理论知识的认识，通过教师的实验演示，知道化学知识的核心内涵。也能够使用高科技手段来强化学生的学习体验。比如，在做高锰酸钾有关演示时，教师需要通过多媒体的手段来呈现实验操作过程，让他们能够更充分地了解实验，从而能够明确了解实验活动的细节。

第二，教师在做实验演示时应该关注操作要求。教师标准化的操作流程能够为学生起到示范作用，教师在作演示的过程中，必须严格落实操作的步骤来实施，包括怎么使用实验设备、操作步骤以及数据记录方式，操作应该清楚且正确，教师的所有演示过程都是学生需要了解的内容。所以，教师的操作会在学生的脑海有深刻的印记，在不知不觉中对学生产生影响。教师操作的标准化，不仅仅是实验演示获得成功的核心，更重要的是推动学生形成严谨认真的实验态度。如果，教师对实验步骤不够重视，仅仅是为了实现教学目标，就会对学生的知识掌握产生影响，同时会对他们实验结果产生影响，从而造成学生整体能力的降低，对他们未来的发展产生影响。

三、提高高中化学实验教学质量的策略

高中阶段的化学学科，是建立在实验基础上的学科，为了实现更好的教学成果，需要通过大量化学实验来验证结论。高中化学教师需要全面地掌握教学要求，从而强化化学实验活动的成效，使学生的化学核心素养得以提升。

（一）以学生学习的知识为着力点，增强他们对实验的积极性

在进行化学实验教学活动时，教师应该充分掌握学生的真实情况，有针对性地开展实验活动，应该从他们了解的知识点开始，开展实验活动，使他们慢慢了解实验的过程以及实验的原理。指导学生认清知识原理是一个逐步学习的过程，在实施教学的过程中，教师不能太着急，应该在充分掌握了他们的学习实际情况之后再逐步深入，在制订实验内容时，应该全面把握学生的真实情况，假如引导的位置没确定好，会对学生的学习信心有影响，切入点太容易，会对教学效果产生影响。在实验前，应该让学生知道其目标，使他们带着疑问做实验，如此才可以让实验获得教学效果。

比如，在讲解《硫和氧化物》相关课程时，教师在全面掌握学生的学习情况的基础上，指导学生有效地实施实验。在开展实验前，学生了解了一些氧化物的知识，因此在开展实验教学活动时，教师需要着眼于氧化物的定义，激发学生进行实验的积极性，提升他们的学习兴趣。在进行有针对性的指引后，从学生已经了解的知识入手做实验。首先是进行提问和联想，之后实施推理，然后做实验验证，最后在一系列的实验后让学生能够直观地了解课程的基础内容。

（二）参考内容建立课堂情境，增强学生思维能力

高中化学课堂基本是以实验操作为主，在实施相关实验教学活动时，教师应该先明确教材内容有针对性地设定一些教学情景，体现出化学核心素养。通过介绍著名化学家的事迹或目前化学界所获得的最新成果，来启发学生学习化学的积极性，而且支持他们保持严谨的态度来学习化学，在现实的课堂教学活动中提升他们的思维逻辑能力。比如，在做“铜的精炼”实验活动时，教师利用多媒体技术呈现铜在现实生活中的使用情况，通过生活中常见的东西来引导学生进入教学情境。教师应该介绍金属铜在不同历史阶段被使用的情况，使他们能够了解铜的导电性以及对其他应用进行独立研究。采取设定对应的教学情景来提升他们对化学物品的思考，提升他们在化学学科上的生活意识，使他们能够在化学教学中有效地联系现实生活，在现实生活中使用化学知识，从而提升他们的化学素养，提升学生的人文知识。

（三）通过问题导入，促进学生了解学科内涵

在课堂教学活动中，抛出一些课堂问题，能够更好地提升学生的求知欲，强化他们独立探索分析能力，还能够推动他们团队合作处理问题的能力。在教学过程中，通过导入问题，来完成学生对基本知识的独立学习，为他们在后面的实验环节提供一些方法。

比如，做有关提纯实验时，学生提问实验工具的功能，强化对实验过程的了解，在提问环节，完成对实验器材功能的认识与了解，了解相关标准，而且掌握一些使用的技巧，从而全面地认识化学实验的操作过程。通过学生的提问环节，教师了解他们的知识盲点，对后面的教学关注点有着非常好的导向作用。

（四）简化实验流程，提升化学学科能力

在基础学习期中，高中化学是高阶课程，课本中涉及的部分实验难度比较大且有一定安全问题。教师应该科学指导学生参照课本编写的实验步骤做过程优化，要将环保与安全摆在首要位置，在学生进行独立思考并充分使用实验工具针对教材的实验操作步骤优化，教材中难度较大的实验最后能够以简单的方式实现。在实施这些操作的过程中，学生应该充分阅读有关文献而且实施简单的实践操作，在这一活动中，强化了学生了解学科知识的程度，并采取明确的实验过程来强化对实验操作的掌握。在经历独立学习后，增强了学生对化学学科的求知欲，提升他们查询文献和发散思维的能力，而且归纳文献里面的内容，强化了学生创新思维的能力。

比如，在做关于稀硫酸的实验时，在实践的过程中，因为使用试管有危险的成分存在，学生在查阅文献后知道，能够把试管换成能够控制稀硫酸量的注射器，在做实验的时候，不仅能够明显地看到反应的全程，还能够控制稀硫酸的使用量，而且环境也得到了维护。

（五）拓展學生思路，支持学生自主研究

科学实验是多元化的，其操作流程同样是多样性的。教师应该支持学生开展有效研究，自己制订科学的实验过程来充分了解化学实验，在全过程中强化学生的操作能力以及创新能力。比如，在开展提纯实验教学活动时，针对教师的操作，学生有些疑问，教师应该支持学生开展自我分析，推动他们整理思路，提纯的作用是什么，要能够明确做出解释，在学生独自进行实验操作的时候，教师应该认真检查操作的过程，消除因为实验操作不符合规范而引发事故，在全力支持学生的基础上，确保实验过程的安全。

四、基于学科育人的高中化学实验教学实践策略

学科育人视域下，开展高中化学实验教学活动须依托良好的外部环境，构建知识实践教学情境；同时教师也应当充分提高实验操作的便捷性，给予学生完整全面的教学指导。另外，教师也应当将化学实验与多媒体教学进行有效整合，结合贴近生活实践的化学实验现象，结合丰富多样的生活元素，衔接家庭实验作业，让学生在学习期间能够进行大胆操作、小心求证。除此之外，教师也应当适当地结合仿真虚拟系统，开展虚拟教学，让学生自主控制变量，进行个性化操作，从而提高化学实验教学的容错率。

（一）构建情境，支持实践

化学的学习在高中阶段相对其他学科而言难度是比较高的，如果仅通过强行记忆的方式学习，教师与学生都会感受到非常大的压力，很难保证教学成效。在核心素养下，化学实验教学要求学生在进行多次实验、实践与归纳总结后构建自己的知识系统。在这一过程中，首先，教师需要变换自己的思维，以核心素养思想再次审视化学实验教学，重视创新与运用；而且，将学生视为核心，以学生自主探索与协同进行实验为主，为学生打造自由、开放的实验教学氛围，支持他们主动勇敢实施实验，尝试不同的方式进行实验，多维度看待问题并探索处理问题的方法，以多元化的方式强化操作能力，增强交流和合作的能力，从而促进全面成长。

例如，在讲解铝热反应的过程中，教师可构建良好的情境，结合多媒体动画，让学生探索其中的化学原理。通过对其中发出强光、强热的外部环境进行科学、合理的构建，使得学生能够在直观、深刻、形象的外部环境引导下提升对知识点的理解探索能力，从而对其中化学现象以及化学本质原理进行高效学习。让学生通过观察、比较、分析，与同学进行交流互动，发掘相关知识理论中所存在的奇妙之处。

（二）提高化学实验内容的多样性

化学学科具有很强的科学性，只学习理论知识是很难充分掌握学科知识的，他们不能够有效地转化化学知识，在处理复杂、难度大的问题时显得毫无办法，所以，实施化学教学一定要以实验作为辅助。可是，以往的化学实验非常依赖书本，实现的形式与内容单一，而且基本上是：教师进行教学演示，学生一旁观看为主，学生可以自主实施实验的仅仅是一部分相对容易且设备使用过程不复杂的实验。学生不具备类似操作的经验，仅仅从教师的演示与操作总结中了解其中的要点，没有能够很好地提升学生的思维和能力，无法匹配学生的诉求与兴趣。在此情况下，高中化学实验教学需要将学生作为教学的核心，增加学生动手的机会，不被教材所制约，增强化学实验的多样性，增加硬件设备，学生来主持实验的归纳与整理，完成实验结论，才可以切实让学生认识并转化知识。

比如，在介绍生活中普通的一些现象，比如空气污染、水污染、汽车尾气等后，教师应该指导学生收集这些污染物质，分析其中的化学成分，研究其产生的机理与危害，而且尝试探索降低或者处理此类问题的手段，学生之间可以组成学习小组，以团队的方式进行实验分析。

（三）将化学实验与多媒体教学方式结合

科学技术的进步让教学方法也产生了改变，使化学教学多元化，通过多媒体技术与化学实验教学融合，能够直观且具体地展现实验内容，对教师的教学过程起到补充作用，增加学生的实验机会，提升学生的实验积极性。在现实的实验教学过程，一方面，教师需要借助多媒体技术，把实验操作过程与重点编辑成教学视频，在实验之前，指导学生利用互联网平台预习实验的操作方式，牢记操作过程與核心，如此才能够减少课堂讲解的时间，给予学生更多实验的时间；另一方面，教师需要利用多媒体技术，可以展现一些无法在课堂上操作的大型化学实验或者有安全风险的实验，突破以往化学实验的教学局限性，使实验教学内容更加多元化，更好地实施了化学教学实验任务。

比如，在讲解《燃烧和灭火》相关知识时，采取制作教学影像的方式把灭火器灭火的操作过程制作成影像资料并且之前上课之前上传到网络平台上，在课前浏览了视频后，学生了解了灭火器的使用方法，知道了灭火器使用的步骤和注意事项，然后再实施实验，那么效果就更好；而针对氢气爆炸产生燃烧的相关实验内容时，因为氢气状态不稳且有一定安全风险，如果发生爆炸，会产生很大的破坏力，对此类不易操作的危险性实验，教师需要利用播放视频的形式把一些消防部门制作有关氢气爆炸产生的破坏效果的视频展现在课堂教学中，对学生可以全面掌握氢气气体的化学特性非常有帮助。

（四）开展贴近生活的实验教学

在生活中，有很多的化学现象产生，如果教师能够借助此类生活现象进行实验，能够促进本学科与学生的距离感；还能够增强学生善于观察生活并验证生活常识的能力，这些都可以对强化学生的化学思维有非常深远的影响。在开展高中化学实验教学活动时，教师应该改变自己的思路，从学生日常生活现象中获得素材并进行实验，在化学实验场所呈现出生活场景，借助学生日常使用的东西或者经常接触的生活情境，强化他们学习化学实验的积极性。

例如，在讲解有关《溶液酸碱性的检验》实验时，教师通过团队学习的方式，开展教学之前，学生以团队的形式在学校、家里或者周围的环境中收集不同的植物果实或者花朵，被酒精浸泡后，滤出实验试剂，之后借助此化学试剂检验一些化学溶液的酸碱性。同时，学生还能够把家里一些酸性液体比如柠檬汁、可乐、咖啡等带到学校检测，然后记录检测的结果，探究每种液体酸碱性，在与其他团队记录的结果作对比后，了解自己自制的实验试剂在检验溶液酸碱性上的准确度，或使用PH纸进行对比，检查自制试剂的准确性，借此拉近了化学实验与生活的联系，增强了他们的思维宽度和知识范围，提升他们发现生活中的化学和以化学进行思考的能力。

（五）布置具有趣味性的家庭实验作业

以往的化学作业，基本是对教材内容的强化，比如化学公式或者实验操作过程，此类机械式、重复强行记忆的方式是不符合核心素养的教学方向，从而导致他们学业压力很大，而且不能在化学课后作业中体现化学实验教学成效。使用具有趣味性化学实验作业能够让一些常见的化学知识有效地与实验与家庭生活结合，因此，学生不仅可以减轻学业压力，还可以借助趣味的实验提升自己的探索欲，是符合核心素养教学思维很好的办法。

比如，通过布置在家里进行的“巧除厨房油渍”的实验作业，教师知道学生通过课堂上了解到的酸碱当作清洁剂清洁厨房，在家中试着配比出化学溶液，并放在清洗灶台、油烟机等油污较多地方后，检查实验的效果，借助此类家庭验证作业，可以让学生深刻理解化学知识，同时还可以强化他们的化学思维能力，减轻了父母的负担，使家庭和睦，可谓是一举多得。

（六）让学生开展实验操作，强化实操水平

在整个基础教学阶段，在化学教学的活动中，在进行实验教学时，部分教师不愿意让学生在化学实验中进行实操，即使在高中的教学过程中，大多数教师还是不愿意让学生在化学实验上进行实操，这样做的原因，基本都是出于对学生安全的考虑。因为在化学实验的过程中，会存在大量的腐蚀性很强的化学材料，还有一些燃烧实验，这些实验如果操作不当，就会出现安全事故，甚至会有人员伤亡。一旦发生这一类事件，这些都是学校、老师和家长不愿看到的情况。所以，在高中阶段，在开展化学实验教学时，部分教师为了规避这种情况的产生，就会回避学生在化学实验教学时进行实操。

就化学学科的学习而言，由于其涉及的知识太过于抽象，所以应该借助实验的步骤来促进学生深入地掌握有关化学知识，对此类相对难懂的知识点，唯有学生亲自实操之后，学生才可以深入地掌握知识的内涵，促进他们全面的成长。高中阶段的学生已经拥有了比较健全的认知能力与学习能力，在进行课堂教学活动时，教师需要相信他们可以解决和处理在化学实验中产生的问题，而且唯有让他们亲自上手，他们才可以切实完成实操能力的提升，从而促进他们化学学科核心素养的产生。

比如，教师在开展《浓硫酸的性质》教学时，此项实验的目的是让学生清楚浓硫酸的特征。可是它属于强腐蚀性的东西。因此，学生在进行实操的时候，教师必须和学生一起确认清楚其是拥有很强腐蚀性的东西，在进行实验时，必须小心操作。之后，教师再利用相关实验器材进行演示，并要求学生在观看的过程中，记录其中的实验流程，然后让学生参照教师实验的过程，学生独自实操，在他们开展实验时，如果自己感觉不对，或不能够确定的步骤时，需要立刻寻求教师帮助，而且教师应该时刻查看教学，确认学生在实验时是否认真，同时也要注意相关的安全。采取此方式，不仅可以提升学生的实操能力，也可以让他们形成化学学科的核心素养，而且还可以提升他们的学习积极性，促进化学课堂长远发展。

（七）开展仿真虚拟教学，提高实验教学的灵活性

开展仿真虚拟教学可充分提高化学实验教学的容错率，同时能够提高实验教学品质。在传统高中化学实验教学过程中，部分学生缺乏实践探索、探究的机会，由于部分教师出于对实验环境安全因素的考量，并不愿意让学生主动参与实验学习过程中，只是让学生通过观看简单的视频动画来进行探索学习。另外，高中化学实验教学的时间排列相对较为紧张，再加上教学资源的限制，以至于大部分化學实验教学活动还无法正常高效地开展。针对此类情况，教师可结合信息化工具、多媒体手段，打造仿真虚拟系统，让学生在虚拟系统中进行自主操作，控制化学变量，观看其中的化学现象以及化学机理。在学科育人过程中，教师需要对化学实验教学流程以及仿真虚拟实验教学形式进行动态化管控、高效化调整，给予学生良好的实践探索体验。在仿真虚拟平台上，教师可提前设置好相应的变量，控制好实验参数，让学生在探索环节自主调整实验内容、实验条件，合理选用实验器材完成实验总结学习。

比如，在讲解《氧化还原反应》的过程中，由于其中涉及大量的药品、药物，不乏存在大量具备强氧化性的物质，如果贸然开展实践操作而不进行仿真虚拟探索，则会增加实验教学的安全隐患。教师在解决该问题可通过仿真虚拟系统，让学生在虚拟平台上自主控制氧化剂以及还原剂量，评估在不同反应条件下氧化还原反应的激烈程度，同时让学生根据元素周期表的排列规律，探讨不同物质在氧化还原反应期间所存在的差异，让学生在学习过程中通过观察物质在特定环境下的反应机理以及反应剧烈程度，探究其中的化学性质，从而提高学生学习效率。另外，部分学生存在较为灵动的思想，在实验学习过程中可通过仿真虚拟实验对未知知识点进行探索探究，进行大胆假设、大胆操作，从而提高学生的探索思维以及化学学习能力。

因此，可利用化学仿真训练实验室打造丰富多样的实验探索空间，让学生在学习探索环节能够进一步提高操作学习的安全性，同时让学生在模拟演练、虚拟探索过程中也能够收获到更多的感触。但是教师应当在该环节做好对系统模块、系统变量的有效调整，从而才能够提高教学效率。

五、结论

从过往的经验来看，教育因为长时间固化的方式不易突破，造成部分高中教师把关注点放在考试成绩上，而没有关注学生的实操能力和创新思维的提升。如此一来，就算学生所掌握再多的理论知识，却不能够在现实中进行使用。由于新课改的持续进行，以往的化学教学方式无法满足现代社会发展的需要，所以，教师应该参考教学大纲的要求，提升学生的创新思维，强化学生的发散思维以及探索欲，从而增强学生的化学素养，有利于学生全面成长。

参考文献：

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