学科核心素养在高中化学实验教学中的渗透

刘尚峰

(江苏省徐州市铜山区夹河中学,江苏 徐州 221100)

在化学课程的教学中,实验无疑是十分重要的教学环节,它的作用不言而喻.但是在以往的高中化学实验教学中,许多教师受到高考指挥棒的影响,将化学实验教学的目标定位在提升考试成绩上,为了提高教学的效率,让学生在最短的时间内掌握更多的考点,教师一般会采取讲授式的方式,或教师示范实验操作过程,学生们真正参与到化学实验操作过程的机会极少.在化学实验完成之后,大部分教师会直接根据实验内容总结出更为完整的化学概念、规律,在这样的课堂教学模式下,学生的实验能力、证据推理能力、总结归纳能力、科学态度以及社会责任并不能得到预期的发展.在以学科核心素养为导向的课程改革背景下,要求化学教师能够通过实验,夯实学生的化学基础知识,在实验探究中检验理论知识,提高学生的化学学习积极性,促使学生掌握化学学科基本知识与基本技能,逐渐走向深度学习,获得学习能力、思维能力以及情感态度价值观等多方面的发展,培养出高素质、能力强的新时代接班人.

1 学科核心素养在高中化学实验教学中渗透的原则

1.1 直观性原则

实验是具备创新性与思维性的活动,也是发展学生形成化学学科素养的载体.当前高中许多学生对于化学存在一定的排斥心理,认为化学知识过于抽象难懂、枯燥乏味,而学习者的学习情感是否能够得到满足,直接影响着学习效果的好与坏.通过化学实验的组织,可以将抽象、生涩难懂的化学知识转化为直观的、形象的方式呈现在学生的眼前,有助于提高学生化学学习兴趣,降低知识理解难度,从而形成积极的学习情感[1].

1.2 过程性原则

在新课改中着重地强调了学习过程的重要性,认为教师在教学过程中应将侧重点放在学习过程中,坚持过程性原则,化学实验教学同样如此.想要在化学实验教学中促使高中生形成学科核心素养,需要教师让学生真正地参与到化学实验的设计、猜想、操作、验证以及总结、反思等全过程之中,促使学生在化学实验的实践操作中,感受到实验的价值,让学生成为化学学习的探究者,在探究中积累经验、获得能力的锻炼,实现知识的迁移与运用.

1.3 深度性原则

在以学科核心素养渗透为目的的高中化学实验教学中,需要教师指导学生走向深度的学习,此时实验学习已经不能停留在单纯的实验验证上,教师应以实验为载体,促进学生辩证思维、科学探究能力、科学态度等方面的深入发展.因此,在化学实验教学设计中,教师应适当地提出问题,以问题驱动学生的思考,引领学生在化学实验探究中实现从低阶思维到高阶思维的过渡,兼顾能力与品格的共同成长,从而促使高中生形成适应未来社会发展的必备能力与品格[2].

2 学科核心素养在高中化学实验教学中渗透的有效策略

2.1 聚焦学科核心素养,设计实验教学目标

教学目标的设计是开展教学活动的重要依据,为了保障教师在化学实验教学中具备明确的目标,一切的教学活动设计、教学方法实施都为教学目标的实现服务,需要教师从化学核心素养的视角出发,设计实验教学目标,带领高中化学教师走出“以成绩论成败”的错误教学观,使教学目标设计不再局限于知识学习,更加侧重于学生在化学实验学习中的关键能力发展以及必备品格形成[3].以“用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子”的实验教学为例,在此次的实验教学目标设计中,教师应从化学学科核心素养的不同维度入手,即为宏观辨识与微观探析、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等,寻找化学核心素养组成要素与该实验的深层次融合点,进而确定实验教学目标,具体为:(1)在本次实验学习中,能够把握物质变化的表征,解释化学沉淀的本质;(2)对比检验试剂,能够在比较分析中正确理解离子去除杂质的标准,树立正确的化学观念,针对本次实验开展推理,寻找验证猜想的证据,建构“溶液去杂”的化学模型;(3)从现象与结构出发,设计研究方案,从化学实验的探究中掌握纯盐提取过程中的化学反应原理与实验方法,经历独立思考与团结协作的过程,培养团队精神以及创新意识;(4)学生要经历实验设计、猜想、操作、验证等过程,形成科学逻辑思维与科学研究精神,注重化学知识在生活中的运用,建立化学实验与生活之间的联系,学会用化学知识服务生活、服务社会.由此可见,每一个教学目标的设计都紧紧地围绕化学素养,比如在教学目标(1)中“能够把握物质变化的表征”即为宏观辨识,“解释化学沉淀的本质”即为微观探析;教学目标(2)指向证据推理与模型认知;教学目标(3)指向科学探究与创新意识;教学目标(4)指向科学态度与社会责任.富含化学核心素养的实验教学目标设计,有助于转化化学实验教学低效的问题,为化学学科核心素养的渗透做好了铺垫.

2.2 基于化学事实,引领学生树立化学观念

许多的化学概念、化学现象都是科学家经过大量实验研究发现并总结出来的,从某个方面来说,没有实验,就不会有人发现化学,也就没有化学这门学科了.在化学实验教学中,需要教师基于化学事实,引导学生以事实为依据,组织学生在实验学习中通过观察与探究迈进化学领域,在化学世界的海洋中遨游,一步一步地解密化学的神秘面纱,并树立化学观念,能够在化学问题解决中立足于化学学科的视角审视,学会站在化学的视角分析生活中看到的各种现象,由此引领学生形成化学观念.如在“糖类的性质”实验教学中,通过对教材内容的分析,发现教材对于此次实验的描述不够细致,只是进行了简单的描述,若是阅读课本内容,并不能真正地让学生学会从物质的类型角度进行分类,学生不会根据是否水解及水解产生的单糖分子数,以及是否被银氨溶液与新制氢氧化铜等弱氧化剂氧化等判断不同糖的类型,鉴于这一问题,教师可以基于化学事实设计实验内容,取少量的葡萄糖,观察其状态,再将其滴入到有水的试管中振荡,观察葡萄糖和水的溶解情况.接下来在洁净的试管内加入浓度为2%的1 mL硝酸银溶液,在振荡试管的同时,逐滴加入2%的稀氨水,直到沉淀完全溶解为止,随后加入浓度为10%的1 mL葡萄糖溶液,振荡并水浴加热.再取另一支试管,在其中先后加入10%的2 mL NaOH溶液、5%的5滴CuSO4溶液,最后加入10%的2 mL葡萄糖溶液,加热,要求学生在实验中观察现象.在本次实验中学生们获得了直观的认知,有助于学生理解葡萄糖的性质,促使学生形成极强的化学观念.

2.3 以任务设计驱动探究,强化证据推理能力

在以往的化学实验教学中,一方面学生无从下手,另一方面学生缺乏学习动机,而学科核心素养渗透下的实验教学,要求抓住机会发展学生形成分析推理以及科学探究的能力,因此教师应善于运用任务驱动式教学法,将化学实验教学的侧重点从关注学习结果转移到关注学习过程,为学生提供充足的探究空间与思考实践,带领学生在实验假设、资料搜集、现象分析、归纳论证中,获得证据推理能力的发展,锻炼化学思维能力.如在“离子反应”的一课教学中,教师就可以通过实验任务布置的方式,促进学生形成浓厚的科学探究热情,进而形成证据推理素养.首先,教师可以借助士兵饮用“哑水”后出现腹痛、变哑的故事创设情境,引发学生思考,并要求学生用实验的方式解答“为什么喝哑水会导致腹痛、变哑甚至是死亡的事情发生?哑水中的什么物质导致人的腹痛、变哑?CuSO4与‘安乐泉’中的水混合会发生怎样的化学反应?”教师借助故事创设情境,并给学生布置了实验探究任务,为了促进学生的实验探究任务完成,教师可以结合学生的各项能力发展情况,建立实验探究小组,保障小组内的人员异质,小组之间的实力差距最小,要求学生在实验探究中查阅资料,准备实验材料,设计实验操作过程,记录实验数据,并通过实验现象的观察以及实验数据的整理分析,推理出化学现象出现的根本原因,进而得出实验结论,促使学生证据推理能力以及科学探究能力的发展.

2.4 规范实验意识,培养科学态度与社会责任

科学态度与社会责任培养是区别于传统应试教育的体现,也是化学核心素养的主要组成部分,需要建立在学生具备化学探究热情以及探究能力的基础上,能够认识到化学知识学习对于社会建设与发展所起到的巨大贡献,学会利用化学知识与技能保护环境与资源,促使学生在化学学习中深入地理解化学、技术、社会与环境之间存在的联系,让高中生可以积极地参与到与化学有关的社会问题解决中.因此,在高中化学实验教学中,教师应有意识地联系社会、环境,引领学生树立化学知识的实践运用意识,形成正确的科学态度、生态环境观念以及家国情怀等.如在“铜与浓硫酸”的演示实验教学中,教师可以适当地改进实验教学过程,在此次实验教学中培养学生形成严谨求实的科学态度,能够致力于绿化化学的实现提出新的想法,鼓励学生在化学领域中创新与创造;能够结合“铜与浓硫酸”的实验结论,尝试解决与化学有关的社会问题与环境问题,并做出正确的价值判断.在这个过程中,教师可以引领学生就“铜与浓硫酸”实验中存在的二氧化硫气体泄漏问题展开研究,师生互动讨论如何改进化学实验才能防止二氧化硫气体泄漏,减少对空气质量的污染.通过化学实验教学培养学生形成环境保护意识,能够主动地承担社会责任.