核心素养视域下高中化学实验教学的优化策略

曾波

摘 要：高中化学实验教学是培养学生核心素养的重要环节。本文以核心素养培养为基础，提出了几点高中化学实验优化策略：创设实验情境，激发学生宏观辨识与微观探析意识；设计实验问题，培养学生推理能力与证据意识；结合实验对比，渗透化学变化观念；优化实验设计，增强科学探究与创新意识；借助绿色化学实验，培养学生科学精神和社会责任。

关键词：高中化学；实验教学；核心素养；优化策略

随着我国高中教育改革的逐渐完善，高中化学核心素养作为教学目标，已成为高中化学教学体系建设的重要组成部分。其中，优化实验教学对高中化学教学质量、效率的提高十分关键。化学实验不仅是激发学生学习兴趣的重要方式，也是培养学生核心素养的重要途径一。因此，在核心素养培养要求下，高中化学教师应优化高中化学实验教学策略，提高化学课堂教学效率，以实现对学生核心素养的培养。

一、核心素养视域下高中化学教学目标

化学核心素养是学生在化学认知活动中发展起来的一种关键素养，并在解决化学相关问题中得到体现。它反映了学生从化学角度理解客观事物的水平，以及高中生在化学学习中形成的关键能力。高中化学课程旨在促进学生在化学五大核心能力方面的发展[1]：宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、变化观念与平衡思想、科学探究与创新意识、科学精神与社会责任。面对化学核心素养下的教学目标，教师应全面分析当前化学实验教学中的诸多不足，有针对性地进行优化和改进，真正把化学核心素养之下的教学目标落到实处。高中化学实验教学的核心是使学生在教师的启发和指导下独立学习，运用所学知识进行实验探索活动，培养学生进行实验的兴趣，全面发展学生的探索思维、探索技能、创造意识，以及创造力。因此，从核心素养的角度研究高中化学实验教学的优化策略具有重要意义。

二、高中化学实验教学现状

尽管部分化学教师意识到化学实验教学的重要性，但在高考应试背景下，高中化学教学依然偏重化学理论知识，而忽视化学实验探究思维的培养。现阶段高中化学实验教学主要存在以下问题：教师教学观念较为陈旧，化学实验教学方式比较保守僵化，实验教学方式较单一，使得化学实验教学活动无法得以高效地开展；还有化学实验内容不丰富，缺乏趣味性；教师实验常用化学演示视频代替，学生实验活动开设率低；学生探究问题意识不强，不明白实验的意图，学生的自主实验及实验探究能力较弱等。教学模式和教学内容也将难以发挥自身的作用，通过对化学实验教学现状分析，教师应该从对教材实验的记忆、实验现象、实验操作的教学内容转移到培养实验的问题意识，以及探究能力、创新意识的方向上[2]。

为了实现化学核心素养下的教学目标，教师可以通过以下优化策略进行化学实验教学，如创设实验情境、设计实验问题、结合实验对比、优化实验设计、借助绿色化学实验等不同途径对实验进行优化，培养学生对实验的兴趣，让学生在实验学习的过程中循序渐进地提升自身的综合素养，真正落实高中化学核心素养的培养。

三、高中化学实验教学的优化策略

（一）创设实验情境，培养学生宏观辨识与微观探析意识

2017年版《普通高中化学课程标准》明确指出，“真实的、具体的问题情境是学生化学核心能力形成和发展的重要平台，为学生的表现提供了真实的机会[3]”。在生活中很多领域都有丰富的化学学习情境素材，教师在化学教学实验中挖掘并利用这些素材，创设教学实验情境，可以激发学生宏观辨识与微观探析意识。化学实验教学不仅培养学生实验操作能力和掌握化学知识，也要让学生体会主动探索知识的乐趣与动手的过程。

在“铁及其化合物”实验中，除了完成“检验亚铁离子溶液、检验铁离子溶液”实验，还可以根据学生存在的知识疑难点，学生比较难理解如何检验“亚铁离子和铁离子的混合液”中亚铁离子，可以创设实验情境，补充检验“亚铁离子和铁离子的混合液”实验，归纳出混合液中检验亚铁离子和铁离子的方法和顺序，因亚铁离子对检验铁离子无干扰，可以滴加硫氰化钾溶液检验铁离子；而铁离子对检验亚铁离子有干扰，不能采用加硫氰化钾溶液检验亚铁离子，可利用亚铁离子的还原性，向溶液中滴加适量酸性高锰酸钾溶液，溶液紫红色褪色说明含有亚铁离子。让学生对直观的实验现象进行理解和运用，学生通过这种直观的实验对比，可以更好地理解掌握铁离子和亚铁离子的转化关系，培养学生的实验意识和宏观辨识能力。

对“离子反应”这一概念的教学，在完成教材中“硫酸钠溶液和氯化钡溶液”的反应，针对学生对氢氧化铜拆与不拆经常混淆不清，教师可以补充 “硫酸铜溶液和氢氧化钠溶液”实验，在生成的氢氧化铜的基础上，继续补充“在氢氧化铜沉淀中滴加氯化氢溶液直至沉淀溶解”实验，让学生体验宏观物质反应的实验情境，认识到物质间的反应，通过观察颜色变化、沉淀形成和消失等宏观变化，引导学生探索化学实验背后的根本原因，引导学生写出反应方程式和离子反应方程式，从微观方面如化学符号、化学式、离子反应方程式等角度认识化学反应的实质，培养学生宏观辨识与微观探析意识[4]。

（二）设计实验问题，培养学生推理能力与证据意识

实验问题意识不仅是培养核心素养的重要途径之一，还是培养学生推理能力与证据意识的有效方式。实验问题引导是教师围绕一定的实验教学目标，结合学生已有的认知水平和认知规律，循序渐进地提出问题，帮助学生提高认知[5]。在教学过程中，可以将学科知识、学生能力和学科素养要求转换为具有层次性的系列问题，培养学生的推理能力与证据意识学科素养，提高学生的探究能力。

例如，在人教版选修性必修一《电解池》的教学中，由于电解原理理论性强，如果要让学生深刻领会电解原理，就需要先从微观的角度判断溶液中存在哪些自由移动的离子。在理解溶液中离子的放电顺序方面，学生的思维障碍较大，为了更好地帮助学生理解溶液放电顺序，提高推理分析能力，可以在学生做电解氯化铜溶液实验前，可以先向学生提出以下几个问题：

问题1：初中学生学习过电解水，思考通电后，水电离出的氢离子（阳离子）和氢氧根离子（阴离子）分别向电解装置中哪个电极运动？与直流电池负极和正极相连的石墨上分别产生什么气体？

设计问题1电解水实验引入电解装置的阴极与阳极，符合维果斯基最近发展区原理，与电源负极相连的电极产生氢气，氢离子放电，作为电解池的阴极；与电源正极相连的电极产生氧气，作为电解池的阳极。

问题2：如果在水中加入盐，比如在水中加入氯化铜，氯化铜溶液中存在哪些自由移动的离子？

问题3：电解池连接电源通电后，氯化铜溶液中离子在溶液中的运动是否会发生变化？移向电解池阴阳两极的离子分别是什么？谁先放电？

问题4：在阴、阳两极上可能会出现什么现象？两极上析出或逸出的产物可能是什么？

通过以上的问题层层递进引导，让学生意识到电解盐溶液时，不仅要考虑到盐电离出来的离子，也要考虑水电离出来的离子，如果没有电解水的实验做铺垫，学生很容易忽略电解酸碱盐溶液时水的电离影响，在理解溶液中离子的放电顺序方面，容易造成学生思维障碍，影响学生推理分析的能力。

化学课堂开展实验探究活动前，要深入发掘有价值的化学问题，帮助学生突破理解概念时的思维障碍，通过层层递进地进行实验设问，强化学生的问题意识，带着问题进行实验，培养学生推理能力与证据意识[6]。

（三）结合实验对比，渗透化学变化观念

在高中化学实验教学中，结合实验比较策略，不仅可以帮助学生揭示教科书中的实验原理，还可以使学生从根本上理解化学原理，掌握化学概念，并激发他们对化学实验的兴趣。实验对比与教师只根据课本演示实验完成实验操作不同，实验对比不仅能加深学生对所学知识的理解，还能培养学生独立思考能力与探索精神，渗透化学变化观念。

再如，在人教版选修性必修一《电解池》的教学中，在帮助学生掌握电解池发生电解的条件时，教师可仿照原电池形成条件的实验，完成以下三个实验对比来进行教学：1.将两根碳棒分别插入氯化铜溶液中，观察两极是否有明显现象；2.同时将两根碳棒插入氯化铜溶液中，用导线相连接；3.将两根碳棒分别与直流电源正负极相连后，再插入氯化铜溶液中，观察实验现象。通过以上三个实验对比，学生发现只有实验3中生成了铜和氯气。在实验中，引导学生仔细观察，并分析这3个实验的本质区别是什么？实验3满足了电解池产生的条件，请归纳形成电解池的条件，通过实验对比，学生可以快速抓住电解池与原电池的本质区别，形成电解池必须是有电流通过才可以进行，要有两个阴阳两极和电解质溶液，形成闭合回路，让学生对电解装置的条件深刻理解，并且在其头脑中留下深刻印象。然后引导学生根据实验现象，自己分析出阴阳两极发生的变化，理解原电池与电解池的区别。结合实验对比，培养学生化学条件改变会引发化学变化的化学观念。

（四）优化实验设计，增强科学探究与创新意识

教材中设置了许多实验，教师可以利用这些实验来指导学生设计计划，引导他们优化书籍的实验设计，验证他们的假设，使学生通过自主探索增强探索能力和创新意识。在教学实践过程中，引导学生注重实验探索的设计、探索氛围的营造、激发学生的实验探索意识和探索能力的培养，充分渗透和培养学生的科学探索和创新意识，帮助学生建构化学核心概念，促进核心素养的发展。

例如，在人教版必修一《铁及其化合物》中铁离子和亚铁离子相互转化的实验，教材中铁离子转化成亚铁离子的实验试剂选择只给铁粉，亚铁离子转化成铁离子的实验试剂选择只给氯水，如果只做验证性实验，学生的思维容易单一或僵化。教师如果在实验前根据氧化还原反应的知识，引导学生思考怎样选择合适的化学试剂使铁离子转变成亚铁离子，如加入还原剂如铜粉、铁粉、KI溶液、维生素C等可实现铁离子转变成亚铁离子；再引导学生思考怎样选择合适的化学试剂使亚铁离子转变成铁离子，如加入氧化剂如酸性高锰酸钾溶液、过氧化氢、新制氯水等可实现亚铁离子转化为铁离子。教师可给学生提供一些试剂：氯化铁溶液、氯化亚铁溶液、新制氯水、硫氰化钾、铁粉、酸性高锰酸钾、过氧化氢、维生素C、四氯化碳；请同学们从中选择合适的试剂，完成实验亚铁离子到铁离子的相互转化，其中一组学生完成亚铁离子→铁离子的实验探究，另外一组完成铁离子→亚铁离子的实验探究，最后全班进行实验探究成果分析与讨论。在理论引导的基础上，引导学生优化实验设计，进行小组实验，充分发挥学生学习的积极性和主动性，享受自主探究和合作学习带来的乐趣，增强学生的科学探究与创新意识。

（五）借助绿色化学实验，培养学生科学精神和社会责任

高中化学实验教学课堂不仅可以使学生对实验现象有直观感受，还可以增强他们观察能力和解决问题的能力，更是向学生传授环保知识的好场所。在高中化学实验中，如果教师能对学生进行绿色化学实验的渗透，积极地探索化学实验绿色化学的途径，针对教材中的化学实验不断创新改进，不仅顺应了实验教学发展的新趋势，还培养了学生科学精神和社会责任感。

例如，在人教版必修二教材中《浓硫酸》中浓硫酸与铜反应的实验，二氧化硫的检验是高中化学实验教学的重点之一，在课本中的实验简单直观，但是存在一些不合理的地方。为解决这些问题，可以在装置上进行一些小的改进，先按课本实验装置连接好发生装置，导气管直接连接干燥管，在干燥管中放一团用品红溶液浸湿的棉球，同时装有碱石灰做尾气处理。加热浓硫酸，使产生的二氧化硫进入干燥管，先遇到棉球，使棉球褪色，说明产生了二氧化硫气体，然后被碱石灰吸收，停止加热观察试管中溶液的颜色。这样改进不仅适合教师演示，而且也适合学生实验。整个装置简单，易于操作，节省实验药品，实验效果良好，防止二氧化硫排放到空气中，培养学生环保意识。让学生在实验教学过程中感受到化学绿色化的魅力，他们就有可能成长为具有可持续发展与环境保护意识的高素质

人才。

结束语

综上所述，新课程改革的实施，推动了化学实验教学的改革，化学教师可以通过不同策略优化实验，也可以综合运用实验策略，以培养学生的核心素养为基础展开化学教学。通过以化学实验为基础，创设实验情境，设计课堂问题，引导优化实验设计，借助绿色化学等手段，引导学生思考探究，动手操作实验进行验证，帮助学生化学思维的形成，掌握相关知识点，厘清知识脉络，培养学生实验探究、动手操作和创新能力，并有利于学生核心素养的形成和全面发展，不断提升高中化学实验教学的有效性。

参考文献

[1]侯丽丽，刘晶，于少华，等.基于学生核心素养培养的元素化合物教学研究：以“铁及其化合物”单元整体教学为例[J].化学教学，2019（7）：44-46.

[2]钟兴华，张体民，李雄凡，等.素养为本的高中化学实验教学现状分析及对策[J].中学化学教学参考，2019（18）：42-43.

[3]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[4]黄丽丹.基于发展学科核心素养的高中化学实验教学策略：以“铁及其化合物的性质”为例[J].名师在线，2020（5）：48-49.

[5]何中琼.基于“学生发展核心素养”背景下的高中化学教学策略探究[J].中学化学教学参考，2018（4）：1-3.

[6]柯洪伟.核心素养下的高中化学实验教学策略探究[J].名师在线，2020（9）：74-75.