基于核心素养开发高中化学趣味实验的策略研究

娄朋晓 万鹏飞

（河南省罗山县高级中学，河南 罗山 464200）

随着新教材和新高考的全面实施，《普通高中化学新课程标准》要求在化学教学中渗透化学核心素养、研究化学实验设计理念、培养科学思维、树立社会责任的思想，在此背景下，基于核心素养开发高中化学趣味实验的研究是具有研究前景和现实意义的。从化学的本源物质入手，用好化学实验这个工具，让学生学会自己设计实验方案并加以迁移应用，体现出化学源于生活，用于生活的学科特点，显著提升教学效果的同时培养学生的核心素养，落实立德树人的根本要求。

一、基于核心素养开发趣味化学实验的原则

《教育部关于加强和改进中小学实验教学的意见》明确指出:“实验教学是培养创新人才的重要途径。”中学化学实验教学过程中师生交互设置、丰富学生学习活动、探索实验课堂情境、创新实验设计等对于新课程实验教学改革有重要价值。

（一）安全性原则

教师在设计和改进趣味实验的时候首先要考虑的就是实验的安全性原则，在保证安全的基础上进行实验设计和改进，达到化学实验容易操作，结果明显，过程安全的效果。

（二）科学性原则

化学是一门以科学事实为依据的自然学科，通过实验操作和实验现象分析化学实验的原理，探讨化学反应的原理及本质，总结出化学变化的规律，体现出化学的科学性。化学教学过程中开发趣味实验设计时必须重视其科学性，通过创新实验设计能够培养学生科学思维和学科核心素养。

（三）趣味性原则

高中化学实验虽然很多，但大多数的实验就是照本宣科地按照课本上规定的操作和步骤进行重复操作，目的就是自己动手验证实验结果以及实验现象是否和教材上描述的是否一致，这样容易造成学生对做化学实验的兴趣减弱，机械重复容易禁锢学生创新思维，不利于培养学生科学意识。针对这些情况，我们开发和改进化学趣味实验，增强学生对化学实验的兴趣，培养学生实验操作能力，进而提高学生化学学科素养的同时，也提高了学生的化学成绩，增强了学科自信。

（四）绿色化原则

习近平总书记说：“绿水青山就是金山银山。”我们在设计和改进趣味化学实验的时候要贯彻绿色化学原则，并在设计和改进化学实验的同时，着力培养学生的绿色化学的理念。首先考虑从源头上解决问题，尽量选择绿色无污染的原料，还应考虑化学反应的流程以及产物处理问题，尽可能地让产物实现循环利用。同时考虑微型化实验装置可以更充分利用药品从而减少浪费，既可节约开支，又能避免污染环境，同时又保证了实验的安全。

二、基于核心素养开发趣味化学实验的模式

（一）教材实验趣味改进与校本教研相结合模式

把趣味化学实验的研究与校本教研相结合，以常规教学为载体，围绕课堂教学情境与社会生活实践情境教学，把趣味化学实验有效贯穿于教学活动中，在化学教学中不断将研究成果进行化学课堂实践，解决高中化学实验在教学中存在的问题，坚持实验创新与课堂实践相结合，实验案例与课堂建构相结合，调动学生上课的积极性和参与热情，激发学生学习化学的兴趣。

（二）趣味化学实验解密生活百科创新应用模式

通过设计趣味化学实验与生活体验相关联的课程，积极打造旅游游览、游戏闯关、厨房化学、化学与日用品的解说、化学魔术等项目，利用生活中常见的器材和常见的原料，设计开展化学趣味实验，生活中有化学，化学中有生活，从而培养学生的思考能力和动手能力。

（三）趣味化学实验结合社团活动的探究实践模式

通过趣味化学社团开展趣味化学知识竞赛、趣味化学知识讲座进社区、教大家自制精油皂、做米酒、简易灭火器等小制作活动来提升学生们学习化学的兴趣，并且在各种有趣的社会实践课程活动中提升学生的化学核心素养。

（四）趣味化学实验助力教学技能大赛的课程设计模式

结合罗山高中新校区举办的特色赛课活动“年度课堂教学创新大赛”活动，将自己开发的趣味化学实验融入到教学设计案例中去，通过参加比赛充分调动教师们的积极性，激励老师互相交流、学习，促进提高全校化学学科教学水平。

（五）趣味化学实验研究成果转化为校本课程推广应用模式

将我校各位化学老师的优秀趣味化学实验资源整合到校本课程中，以高中化学教材为导向设计趣味性化学实验，或者是对现有的实验资源进行收集整理并改进创新后，汇总整理趣味化学实验的设计、反思、论文、视频等资料形成资源库推广，并撰写高中化学趣味实验的校本课程，从而有效提高课堂教学水平。

三、基于核心素养开发趣味化学实验的教学策略

（一）营造学习氛围，激发学习动力

问渠那得清如许，为有源头活水来。我们应该争做一名学习型的教师，努力完善自己的知识结构和教学技能。真正的教学不仅要搭建起通向化学与应用的桥梁，还要搭建通向知识与能力的桥梁。“不经一番寒彻骨，哪得梅花扑鼻香”，教师作为学生求学路上的引路人，更要树立加强教研、终身学习的理念，加强理论学习的同时实时搜索出现的最新研究成果，丰富自己的情景素材积累。

对比研究各个版本的高中化学教材，充分理解教材编者的布局谋划，把不同版本化学教材上的化学实验进行本土化改进，形成符合学情的趣味化学实验，以自己的化学课堂为第一抓手，不断将开发改进的化学趣味实验融入课堂教学中去。在实践中不断反思，在改进中不断提升，通过自己的行动营造浓厚的学习氛围，在无形中激发了学生学习化学的动力，提升了化学成绩的同时，也提升了教师自身学习教研能力，强化了科研水平，促进了教师的专业化发展。大家都积极投入到教学的总结和反思中，通过对各类化学趣味实验资源的不断开发和整理，形成具有我校特点的化学趣味实验校本课程、扩充教学资源，取得了阶段性的收获，编写的化学趣味实验的校本课程通过县教育局的验收通过，并荣获一等奖。

（二）创设实验情境，提升学习兴趣

化学知识源于生产生活，了解生产活动中、生活情境中包含的化学现象以及规律，能激发学生对化学的探究热情和学习兴趣。利用生活中的常见物质为学生设计化学趣味实验，调动学生学习化学的积极性，在情境解释中养成科学思维习惯。

在化学教学过程中，通过趣味化学实验可以把很多枯燥的实验操作以趣味化的过程呈现出来，比如硫氰化钾检验三价铁离子的实验操作，我们可以将其放到课前，用以引入铁盐的教学，课前可以先用滤纸折叠成一朵小花，然后我们可以将硫氰化钾溶液喷上去，使其表面含有硫氰化钾溶液，此时花是白色，可以先展示给同学们，然后开始给学生做一个魔术，用含有铁离子的溶液喷在花的表面，这时花会变成红色，形成了一个对比，一个小实验呈现出了趣味魔术的魅力，也呈现了化学的神奇，将抽象化的理论知识更加直观地呈现了出来。再如空瓶生烟、水能生火、吹气生火等课本上所涉及到的实验，转化成神奇的魔术，形成神秘感，一个个鲜活的教学案例和丰富的情境素材，不仅让化学核心素养落地生根，而且激发了同学们学习化学的兴趣，原来课堂真的可以如此有趣，学习竟然也可以如此快乐。

在化学课堂上通过创设实验情境很容易打造出轻松愉悦活泼有趣的课堂氛围，使化学课堂更加有趣高效。

（三）开展实验探究，培养创新素养

在开展趣味化学实验的活动过程中，教师按照有关建构主义学习理论以及杜威的“做中学”理论，引导学生讨论参与实验，设计改进实验。如氢氧化亚铁的制备过程，常规的实验是使用液封、用还原性气体排除装置内的空气等操作来制备氢氧化亚铁，此时我们可以利用生活中常用的注射器，吸收硫酸亚铁和氢氧化钠溶液，使其在注射器内产生氢氧化亚铁，既避免了与空气接触，同时又用生活中的仪器进行操作，使学生都可进行操作，且实用性强，此实验改进注重学生的全过程参与，且能观察到明显的实验现象，能够极大地吸引学生的注意力，通过改进实验落实了科学探究和创新意识的化学核心素养。教师引导学生进行趣味化学实验设计和操作的探索，让学生独立思考自主设计实验，同时对已有实验进行改进和升级，注重对学生进行科学探究思维的培养，并就化学实验的开发和操作开展学生和学生之间、学生和老师之间等多种交流活动，在合作交流中无形提升了学生的科学创新精神和实践操作能力。

（四）打造虚拟实验，巧用信息技术

在高中的化学教学中有很多实验教学，受实验的条件和实验现象等各种因素限制，一些实验没办法在实验室完成或者不能发挥出其有效的教学效果，可通过信息技术进行虚拟创设情境进行教学，为高中化学实验教学带来了新的途径和方法。随着原子序数的递增，碱金属的活泼性逐渐增强，铯的反应过于剧烈，危险性较大，在课堂中难以呈现真实场景，这就可以利用CHEMIST 软件进行模拟实验。再者关于气体的制备和性质检验装置，可以直接利用虚拟实验室进行组装测试，这样可以让更多的学生有机会亲身体验组装实验仪器的快乐，操作还很简单高效。还有结构化学中物质的杂化轨道、空间立体结构、晶体的晶胞、相邻原子间距离的计算等仅凭想象很难有清晰的认识。为了更好地观察晶胞中原子的空间排列，我们可以做出来一个3D 可旋转的空间构型图，可以通过三维动画模拟展示，使抽象的知识形象化、具体化，加深了学生对结构的理解，大大增强了实验教学效果。

（五）生成开放问题，促进问题解决

对化学趣味实验的设计进行多角度考量，多设置一些开放性问题，留给学生广阔的思考探究空间。问题具有一定导向性，以问为先，对学生有一定驱动性。问题驱动引领能够从根本上调动学生的学习主动性，提升其学习动力。此外，问题驱动引领也体现了学生为主体的教育思想，能够充分调动学生的主观能动性，也能提升学生思维的灵活性。

教师可引导学生自行设计实验，在此过程中自主探究实验，同时对实验效果进行多方面验证，通过分析实验现象更好地掌握实验原理引领学生对所学内容展开深层次的思考以便自主构建知识体系，使同学们的实验设计能力和教学效果均得到大幅度提升，同时也无形中促使“证据推理和模型认知”的核心素养在同学们心中发芽结果。

1.“原电池”教学片段

问题1：盐桥里除饱和氯化钾溶液外，还能装其他电解质溶液吗？如何设计实验验证盐桥中的离子发生了定向移动？

问题：2：盐桥能不能用导线代替？

问题3：如何优化盐桥原电池，让其变得装置简易、节省药品？

问题4：原电池输出电的能力与哪些因素有关？如何增大盐桥原电池的电流？

问题5：如何寻找新材料，开发性能更加绿色环保的新型电池？

2.“氨气的制备和性质检验实验”教学片段

问题1：NH3可以做喷泉实验，还有哪些气体可以做喷泉实验？请设计实验进行验证。

问题2：人造喷泉及火山爆发的原理与氨气形成的喷泉原理是否一致？

问题3：可以用生活中哪些物品来代替实验仪器开展本节课的实验？

（六）落实课外实验，重视学以致用

1.组织化学兴趣社团活动

如学习到有机化学部分，为了帮助同学们更好地理解反应机理，使抽象的化学理论变得形象可视，同时展现化学学科特色。我们组织化学社团开展变化莫测化学模型创新设计大赛，同学们节假日利用粘土、橡皮泥、牙签、乒乓球等各种材料，制作出了各式各样的化学结构模型，再如为纪念门捷列夫，使学生对元素周期表的规律有更深刻的认识，同时培养学生的创新能力、丰富学生的想象力、激发学生对化学的热情和兴趣，开展记元素周期表创意设计大赛，帮助元素宝宝找到回家之路。开展生活知识揭秘、生活百科进社区宣传活动，例如“84”消毒液和洁厕灵为什么不能混用，做鱼为什么加料酒和醋会使味道更鲜美？离子交换膜与家用净水器工作原理；陶瓷与兵马俑；屠呦呦与青蒿素的发展；雌黄颜料褪色原理与油画艺术、古法银针试毒、信口雌黄、雌黄与雄黄对比；绢锦与《千里江山图》等知识普及推广活动。

2.开展化学小制作活动

为实现化学学科的核心价值引领，精选实验情境来体现化学学科的社会价值、本质价值、育人价值。如为了弘扬民族文化，增强同学们的爱国情怀，我们组织开展纯碱生产历史和屠呦呦一生专注青蒿素海报制作大赛。为激发同学们的想象能力，提升化知识为能力的技巧，让知识被激活成活的idea,组织开展神奇的铅笔能擦字、让茶水变色、使音乐贺卡响起来等魔术制作比赛。开展手工精油皂的制作、米酒的制作，简易灭火器和各种电池的制作等。

3.参加化学科技竞赛

举行学生化学趣味实验实践展示和化学科技竞赛活动，通过展示和竞赛，大家可以相互学习借鉴的同时也可以交流不同的想法，便于同学们走出班门，增长见识，启发心智，有助于大家创新设计能力的大幅度提升。这对同学们参加化学学科竞赛也会提供不错的思路。

四、结语

在高中化学教学中，不仅要不断提升学习知识的能力，又要兼顾学科兴趣的发展。新一轮课程改革对高中化学教学提出了更高要求，教师要密切关注学生在化学实验学习过程中的设计评价能力和兴趣培养，转变教学风格，创新教学手段，为学生提供实时指导与必要引导。学生化学实验兴趣和探究能力的培养绝不是一蹴而就的，在化学教学中，教师要积极探索，不断创新，让高中化学实验教学回归教学本源，才能让学生会学、乐学。