学科核心素养视域下高中化学实验教学策略

卢伟

摘 要：随着课程改革的不断推进，教育部对于核心素养的概念进行了着重强调，化学是高中阶段的重要学科，其中包含了大量的理论性、抽象性内容，尤其是化学实验教学，具有一定复杂性与危险性，学生学习难度相对较大。将学科核心素养引进高中化学教学领域，能够在一定程度上提升学生学习兴趣与积极性。本文通过对相关文献进行查阅，从设计原则、实验方式选择等方面对学科核心素养视域下高中化学实验教学策略进行了综合分析，并结合实际案例提出了针对性的优化策略。希望本文的研究内容能够为高中化学实验教学质量提升提供一定理论参考。

关键词：学科；核心素养；高中化学实验；教学策略

2018年，教育部正式发布了《普通高中化学课程标准（2017版）》，在该文件中，将“化学核心素养”正式纳入了教育课程改革的框架体系中，体现了以人为本的教育思想。在此背景下，对学科核心素养视域下高中化学实验教学策略进行研究具有一定现实意义。

一、概念界定

（一）核心素养

对于核心素养的研究在国内外早就开展，但是至今还没有形成一个统一的概念。具体而言，核心概念这一名词概念最早起源于国外，其中的核心英文译文为“Key”，代表最重要、最关键的部分。在我国相关学术文献中，不同学者对于核心素养的定义普遍存在一定差异，根据《中国学生发展核心素养》项目组的定义可知，核心素养指的是学生应当具备的，能够适应社会发展需要、终身发展的必备品格与关键能力，这一概念在理论界具有较强的认可度[1]。

（二）化学学科核心素养

化学学科核心素养指的是化学学科领域的核心素养，其基本含义是学生在接受化学学科教育的过程中潜移默化形成的品格或者能力。根据新课程标准的内容可知，化学学科核心素养主要包括以下几点。

宏观辨识与微观探析。新课标要求学生在观察物质形態、物质形态化学变化的时候，能够正确理解宏观、微观的关系，正确描述实验中物质变化的本质特征以及正确书写化学反应方程式[2]。

变化观念与平衡素养。即随着环境的变化，物质同样会产生变化，最终达到平衡，这在化学实验中能够得到充分体现。

证据推理与模型认知。化学实验结果是固定的，能够通过已知要素推断出具体结果，这能够提升学生的逻辑思维能力，同时，化学课程已经形成了完整的模型，学生应当能够在特定情形下，运用模型有效解决实际问题。

科学探究与创新意识。实验探究泛指所有实践活动过程中，学生应当能够根据实验情况，提出具有研究性的问题。

科学精神与社会责任。化学属于典型的现代科学学科，其核心是理性、实证性，因此，学生应当具有探索、实践精神。其次，化学也是一把双刃剑，错误使用化学材料会对社会造成严重危害，如环境污染、食品安全问题等，学生应当培养社会责任，正确使用化学知识[3]。

二、学科核心素养视域下高中化学实验教学策略分析

（一）化学实验设计原则

在化学学科核心素养视域下，化学实验设计应当遵循以下几个基本原则：（1）安全性原则。化学实验本身存在较强的危险性，在进行试验设计时应当充分考虑到可能存在的安全隐患，如果有条件，也可以提前进行预实验。（2）趣味性原则。即化学实验应当具有一定趣味性，能够唤起学生的学习兴趣，帮助学生享受化学学习过程，这是推动化学核心素养形成的重要动力。（3）可行性原则。即化学实验应当具有可行性，应当充分考虑学生能力、实验器材、实验材料等，这是化学实验顺利进行的基本前提。（4）目标性原则。即化学实验需要同时达成核心素养培养目标、知识传授目标、能力培养目标等。（5）顺序性原则。即化学实验设计应当遵循学生的认知发展规律、教材编排顺序等内容，这有助于学生更好地理解知识。（6）环保性原则。化学实验所需要的物质以及生成物可能存在一定毒性，因此，在进行实验设计时，应当充分考虑化学实验是否能够对学生人身安全、环境造成一定危害，这对于培养学生社会责任也具有一定促进作用[4]。

（二）化学实验教学方式选择

化学实验教学方式选择也是非常重要的，在实践中比较常见的化学实验教学方式主要包括以下几种方法。

演示实验教学。指的是教师主导进行实验、学生观察的一种实验方法，在此过程中，教师应当提前布置一定的观察任务，学生根据教师布置的观察任务进行实验过程、实验数据记录，并根据数据、物质变化情况回答教师问题，采用此试验方法能够培养学生的宏观辨识与微观探析素养。但是，该方法缺陷在于趣味性较差，无法充分激发学生的学习积极性，同时无法提升学生的创新思维[5]。

随堂实验教学。指的是教师在台上讲解，指导学生在台下完成的一种教学方法。该方法的优势在于，教师的知识讲授、学生实验能够同步进行，让学生及时将理论知识应用到实践应用中，能够激发学生主动性，采用此试验方法能够培养学生的科学探究与创新意识素养、变化观念与平衡素养。但是，该方法的缺陷在于要求较高，主要体现在学生素质要求高、仪器试剂材料要求高、教学时间控制要求高等，实现难度与成本较大。

虚拟教学实验。即教师是用多媒体、VR等技术模拟试验教学的一种教学方法。该方法的优势在于，能够在条件不满足的情况下进行一些虚拟化学实验，满足学生的实验学习需求。但是，该方法的缺陷在于很难完全模拟实验中的全部过程，真实性相对较差[6]。

趣味实验教学。即教师在原有知识、教学纲要的基础上，结合物质的特殊化学性质，对实验过程进行趣味性改造的一种教学方法。该方法的优势在于，能够提升实验的趣味性，能够更好地培养学生的科学探究与创新意识素养。但是，该方法对于教师能力的要求相对较高[7]。

实地实验教学方式。即教师在条件允许的情况下，带领学生实地参观工厂、科研机构等，近距离观察化学产品的生产过程，并讲解不同环节存在的化学原理。这种教学方式能够显著提升学生的学习兴趣，有助于培养学生的科学探究与创新意识。但是，该方法需要消耗大量时间以及精力，在高中阶段的实现难度相对较大。

三、化学实验教学案例分析

为了提升研究综合质量与价值，本文结合实际案例，对学科核心素养视域下高中化学实验教学设计策略进行分析。

（一）教材与学情分析

在本次研究中，决定对“焰色反应”这一内容进行实验教学方案设计，该课程属于人教版高中化学必修1第二章第一节的内容，该课程之前的内容为钠的几种重要化合物[8]。

学生群体为某市重点高中普通班，班额为53人，在学习该课程之前，学生已经基本掌握了钠单质、钠的几种化合物的性质，那么，金属材料在灼烧之后会产生什么现象呢，其基本原理又是什么，本节实验主要对这一问题进行深入研究与分析。

（二）教学目标与评价目标分析

本次实验教学的教学目标为：（1）使学生了解焰色反应的基本概念与原理；（2）使学生熟记几种常见金属物质的焰色反应状态；（3）使学生掌握焰色反应改进后试验的操作步骤以及优缺点。

本次实验教学的评价目标为：（1）理解焰色反应是由于原子核外电子跃迁所引起的，提升学生的宏观辨识与微观探析素养。（2）提出问题，让学生分析焰色反应实验装置改进前后的优缺点，让学生在实验中尝试解决问题，提升学生的科学探究、创新意识的化学学科素养。（3）讨论焰色反应在实践中的应用，如烟花，并对其危害性、价值进行深入阐述，引导学生注意烟花燃放背后的环境保护问题，提升学生的科学精神与社会责任素养。

（三）教学重难点分析

本次实验教学的重难点为：（1）教学重点。分析实验装置改进前后的优缺点以及问题解决办法。（2）教学难点。分析实验装置改进前后的优缺点。

（四）教学过程分析

在实验之前，学生已经通过预习完成了焰色反应理论知识的初步学习，本文的教学实验过程设计如下。

1.创设情境导入环节

教师可以通过播放烟花视频的方式进行导入，其具体问答思路为：（1）教师问：你们知道为什么烟花有很多种颜色吗？引导学生答：烟花在燃烧过程中发生了焰色反应。（2）教师问：嗯，那么经过课前预习之后，哪位同学能给老师简单阐述一下焰色反应的具体含义呢？引导学生答：焰色反应指的是金属、金属化合物在火焰中燃烧时，产生具有特殊颜色火焰的一种表现。（3）教师问：颜色反应属于化学反应吗？为什么？引导学生答：焰色反应不属于化学反应，而是物理变化，其反应原理为原子核外电子跃迁[9]。

在该环节，化学学科核心素养培养思路为：从烟花着手激发学生的学习兴趣，并设置问题引导学生思考焰色反应在微观层面产生的本质，有助于提升学生的宏观辨识与微观探析素养。

2.新课讲授环节——焰色反应

教师可以引导学生观看焰色反应实验操作视频，其具体问答思路为：（1）教师问：请同学们根据视频上的内容，尝试总结焰色试验的操作步骤？引导学生答：颜色反应主要包括灼烧金属铂丝材料、蘸取试样、再次灼烧、盐酸清洗四个关键步骤。（2）教师问：请同学们根据视频上的内容，分析钠、钾、钙、钡四种金属的焰色反应结果。引导学生答：钠、钾、钙、钡的焰色反应结果分别为黄色、浅紫色、砖红色、黄绿色。（3）教师问：大家认为视频中钾离子的焰色反应是否存在一定问题？如果有，请指出其中存在的不足之处。引导学生答：存在问题，主要包括操作烦琐、实验效果不明显，需要借助蓝色钴玻璃进行滤光。

在该环节，化学学科核心素养培养思路为：让学生通过教学视频，自行分析金属元素的焰色，能够提升学生的观察能力，同时，让学生自主分析焰色反应操作的不足，能够让学生敢于质疑权威，培养学生的科学探究与创新意识素养。

3.新课讲授环节——实验创新与指导试验

教师需要在视频缺陷的基础上，对焰色反应实验内容进行完善，并指导学生，2人一组在教师的帮助下完成实验操作，最后需要分析改进后实验存在的优缺点。改进后实验的具体操作方式包括：（1）实验用品准备。主要包括玻璃棒、饱和碳酸钾溶液、无水乙醇、脱脂棉、酒精灯、坩埚钳、蒸馏水、火柴。（2）取5mL饱和碳酸钾溶液、5mL无水乙醇，将其放置在烧杯容器中，并用玻璃棒对其进行搅拌。（3）取小块脱脂棉，使用蒸馏水对其进行浸润处理、干燥处理，随后，用坩埚钳夹着该材料浸入饱和碳酸钾溶液、无水乙醇混合液中。（4）在酒精灯上进行灼烧处理。（5）等待金属材料发生焰色反应，从酒精灯处挪开并观察其颜色。

随后，教师需要通过问答的方式引导学生分析改进后实验存在的优缺点，其具体思路为：（1）教师问：与视频中的焰色反应方法相比，改进后的实验方法具有哪些优点？引导学生答：与铂丝相比，脱脂棉成本低；实验现象更明显，不需要蓝色钴玻璃辅助。（2）教师问：与视频中的焰色反应方法相比，改进后的实验方法具有哪些缺点？引导学生答：存在药品浪费与酒精灯污染现象。

在该环节，化学学科核心素养培养思路为：让学生自行动手进行实验操作，并亲自观察焰色反应的具体表现，能够巩固并培养学生的证据推理与模型认知素养、变化观念与平衡素养，此外，还能增强学生的语言表达能力与思维能力。

4.新课讲授环节——拓展延伸

在实验完成后，教师可以重新播放烟花视频，并对其背后的知识进行拓展延伸，其具体内容包括：（1）烟花的组成部分讲解。烟花的组成结构包括助燃剂、燃烧机、发光剂、发色剂，其中，助燃剂的主要成分为硝酸钾等，遇热会放出大量氧气；燃烧剂是硝酸钾、碳、硫混合物；发光剂为铝粉、煤粉等金属；发色剂指的是金属化合物，即金属盐。（2）烟花的发光原理讲解。烟花燃烧的根本原理在于，利用金属盐的焰色反应以及金属的燃烧发光效果呈现出良好的视觉效果。

随后，教师需要通过问答的方式引导学生分析烟花燃烧可能存在的缺点，其具体思路为：教师问：同学们觉得烟花燃烧会产生什么危害呢？引导学生答：产生噪音、污染环境、容易引起火灾等。

在该环节，化学学科核心素养培养思路为：知识拓展能够拓宽学生的知识面，明白化学具有两面性特征，在给我们生活提供便利与享受的同时，还会产生一些危害，引导学生辩证看待化学反应，明确其问题，有助于培养学生的科学态度与社会责任素养。

结束语

纵观全文，本文以化学学科核心素养为切入点，阐明了化学学科核心素养的基本内容以及重要价值，同时，结合实际课程案例，从化学学科素养培养角度进行了化学实验教学设计。最终发现，设计内容能够满足知识掌握、化学学科核心素养培养的目标。总而言之，在高中化学实验教学过程中，教师应当充分注意学科核心素养培养目标与学科知识培养目标的有机结合，才能真正满足新课标改革文件中对于高中化学教学的基本要求，进而提升高中化学教学质量。

参考文献

[1]黄桂安.高中生物学及化学学科融合的有效途径探究：以“脂肪：美味与健康的抉择”为例[J].生物学教学，2023，48（4）：37-39.

[2]张映东.学科核心素养背景下高中化学实验教学策略探索[J].高考，2023（4）：3-5.

[3]李涯红.发展学科核心素养视域下的高中化学实验教学策略分析[J].考试周刊，2021（96）：103-105.

[4]伏秋霞.学科核心素养视角下高中化学实验课教学策略研究[J].智力，2021（26）：137-138.

[5]鲁巧荣.化学学科核心素养视域下高中化学实验教学设计研究[D].岳阳：湖南理工学院，2021.

[6]曲佳琪.学科核心素养导向下的高中化学实验教学策略研究[D].乌鲁木齐：新疆师范大学，2021.

[7]张文强.核心素养视域下高中化學实验教学现状与改进策略[J].新课程，2021（18）：37.

[8]贺行武.学科核心素养视域下高中化学教学策略探讨[J].教育界，2020（44）：35-36.

[9]张杨.学科核心素养视域下的高中化学教学策略分析[J].新智慧，2020（20）：49+51.