学科关键能力视域下高中化学实验教学探究

摘 要：实验是高考对学生学科关键能力考查的重要方式，在新高考背景下，教师应当立足学生学科关键能力考查的需要，对实验教学方式做出改进，落实核心素养教育目标，提升实验教学的精准性和实效性。基于此，从高考化学实验题型出发，提出具有可行性的教学策略，以供参考。

关键词：高中化学；实验；学科关键能力；核心素养

《中国高考评价体系》提出了“一核四层四翼”的高考试题命题准则，在评价体系的指导下，高考对学生的考查从“考知识”过渡为“考能力”，其中，学科关键能力更是高考化学考查的重点。化学学科关键能力要求学生在遇到与化学相关的问题时，能够熟练运用学科知识以及技能来解决问题，具体包括了对学生理解能力、辨析能力、分析能力、推测能力、论证能力、归纳能力、创新能力的考查。而在当前的高中化学实验教学中，存在教学方式单一、忽视学生学科关键能力发展的问题，给学生应对高考的挑战带来了影响。对此，教师有必要立足高考化学实验考查趋势，探索更加有效的教学策略[1]。

一、高考化学实验题关键能力考查情况分析

（一）考查类型

实验题在高考化学中的占比较高，在25%左右，足以说明实验教学的重要性。近些年来，高考化学的高考类型分布比较固定，主要包括以下几个类型：

一是物质的制备，具体包括化学方程式的书写、学生对实验条件的分析、学生对实验操作的分析、学生对实验仪器的选择、学生对物质成分的分析、学生对实验方法的评价、对实验中仪器的识别、对实验试剂的选择分析等。

二是实验探究，包括实验试剂的选择、对实验现象的分析、对定量分析和误差的判断、对操作顺序的分析、对实验原理的分析以及运用、对定量分析方法的理解、作图等。

三是定量实验，包括方程式的书写、对实验操作过程的分析、定量计算等。

通过对上述三种考查类型进行分析，可以发现学生要想顺利回答高考化学实验试题，不仅需要扎实的化学基础知识、实验操作技能，对化学实验仪器有充分的了解，还需要有灵敏的思维，解读信息的能力等基本素质。因此，高考化学实验试题也成为考查学生学科关键能力的重要载体，需要引起教师的足够重视。教师有必要结合高考考查的趋势，对教学方式做出改进。

（二）考查趋势

通过对近些年来的高考化学实验试题进行分析，可以发现高考对学生化学学科关键能力考查的总体要求变化较小，但是呈现出一定的发展模式。表现在：1.实验试题紧扣教材，学生在考试中接触到的试题题型接近教材，需要学生运用到的知识不会超过大纲；2.实验试题的分值占比有增无减，说明实验教学在高中化学教学中的地位在不断地提升；3.突出考查学生在实验设计以及实施上的基本功，包括学生对实验试剂的选择、学生表达实验结果的能力、学生对基本操作的运用等；4.突出考查学生在真实背景下运用实验解决问题的能力，需要学生具备良好的知识应用能力；5.逐渐增加对学生创新思维的考查，如要求学生发现原有实验中的不足，探索新的实验设计方案等。

基于上述分析可以看出，传统的实验教学已经无法满足学生应对高考化学实验试题的需要。因此在高中化学教学中，教师有必要探索更加切实有效的教学方式，加强对学生学科关键能力的培养，为学生应对高考的挑战奠定良好的基础[2]。

二、高考化学实验题关键能力考查对教学的启示

（一）重视基础知识掌握，提升辨析能力

从近些年的高考化学实验试题考查内容可以看出，实验试题考查范围十分广泛，要求学生具备扎实的基础知识。因此在实验教学中，教师要重视学生对基础知识的掌握，包括化学方程式的书写、实验装置安装的顺序、实验操作步骤的确定方式等，让学生能够从容应对高考化学实验题。在教学中，教师要避免让学生以死记硬背的方式去记住基础知识，而是要强调学生对知识的理解性学习，发展学生的理解能力、辨析能力，实现对学生学科关键能力的培养，让学生在今后能够更加灵活地使用自己掌握的基本知识，提升学生的高考应对能力[3]。

例如，在引导学生进行“氯气制备”这一实验的探索时，教师可以针对实验装置开展提问：假设将实验中的分液漏斗变成恒压漏斗，会给实验带来怎样的影响？在制备氯气的过程中，是否会产生杂质？杂质主要有哪些？可以使用怎样的方式来去除杂质？在实验过程中，用到了集气瓶，这个装置在这次的实验当中，除了集气之外，还有怎样的用途？借助这些问题的提出，能够让学生深入探索实验过程，抓住实验装置中的关键信息，对基础知识形成更加深刻的理解。在学生完成对问题的思考之后，教师可以组织学生开展成果辨析的活动，引起学生的思维碰撞，让学生在知识辨析中形成更加深刻的印象。

在实际的教学中，教师还可以引导学生借助表格、思维导图等工具，开展对化学实验基本知识的整理，促使学生将零散的信息整合在一起，搭建起完善的知识结构，加强学生对基础知识的掌握，实现对学生辨析能力、理解能力等关键能力的有效培养，挖掘学生的学习潜能。

（二）加强情境创设，促进分析推测

高考改革的背景下，情境试题在高考试题中的分值占比在不断提升，在近些年来的高考化学实验试题中，大多是基于一定的情境来实现对学生学科关键能力的考查，要求学生具备从情境当中提取信息、分析信息的能力。因此，在高中化学实验教学中，教师也应当重视对情境创设手段的应用，借助情境创设的方式来提升学生的分析推测能力，让学生能够更好地将学习到的知识、技能迁移到实际问题中去，提高学生解决问题的水平。

例如，在“原电池”相关内容的教学中，教师可以借助情境创设的方式，引导学生开展实验探究，让学生能够获得“分析原理——设计实验——验证实验——建立模型——应用实验”的良好探究能力，实现对学生分析推测能力的有效培养。

首先，教师对学生进行演示实验，将锌和铜分别和导线、电流计进行连接，并且将锌和铜插入硫酸铜溶液中去，让学生观察实验发生的现象，做好记录，思考产生现象的原因。

经过一番分析，学生能够发现上述原电池装置设计上的不足，引出新的问题：如何来设计出高效的原电池？如此，就创设了充满探究性的问题情境。

接下来，教师再给学生充足的时间去进行交流讨论，让学生对原本的原电池存在的问题开展深入的分析，结合原电池运行的需要，探索更加有效的原电池设计方法。学生在这个过程中可以将锌和铜分别插入硫酸铜溶液中去，观察电流计的情况，解析原电池的原理，找到更加适合的设计思路[4]。

（三）强调问题引领，增强学生的论证意识

在当前的高中化学实验教学中，存在学生缺少论证意识的问题。论证意识是指学生能够基于现有的证据来总结规律，得到解决问题的有效方法。而在实验教学中，学生被动性较强，一味关注最终的结论，不重视实验的过程，导致学生的论证意识无法获得有效的发展。在学科关键能力培养的背景下，教师可以借助问题驱动的方式来实现对学生论证意识的有效培养，让学生掌握构建思维模型的有效方法，学会在实验中迅速找到证据去解决问题，提升学生的科学素养。

例如，在“金属活动顺序”相关知识点的教学中，教师向学生提出问题：钠和铜盐发生反应的方程式是什么？在金属活动顺序中，由于钠排在铜的前面，因此部分学生会认为钠能够将铜置换出来。接下来，教师再引导学生开展实验活动，借助对实验现象进行分析，学生能够发现在反应过程中，并没有红色的金属产生，而是放出了大量的气体，并且生成了蓝色的沉淀，这一现象可以引起学生的反思，让学生的注意力集中在课堂上，对实验中的现象开展深入的分析。接下来，教师再给学生充足的时间来开展深入的探索，让学生在反复实验、调整实验材料、挑选试剂证明溶液内容等活动中，对钠和铜盐之间会发生的反应形成正确的认识。如此，借助问题的合理使用，能够引发学生认知和实验现象之间的矛盾，促使学生去主动寻找问题的答案，让学生在实验的深入分析中获得论证意识上的发展，学会运用搜集证据、分析现象的方式来解决问题，改变学生以直觉为判断依据的学习方式[5]。

在教学中，教师也可以借助高考题来实现对学生论证意识的有效培养。如让学生去探究2022年河北卷第27题的第三问，学生可以在问题的驱动下，探索如何使用磷酸来制备二氧化硫，借助对问题以及问题背景的分析，学生能够借助平衡移动原理去解决答案，在这个过程中掌握提取关键信息、给出恰当结论的方法，实现对学生论证意识、论证能力的有效培养。

（四）重视实践探索，激活创新思想

化学实验的开展具有不可预测性的特征，这一特点也让高考化学实验成为考查学生创新能力的重要途径。在高中化学教学中，教师要重视培养学生的创新思想，为学生创造开放的实验探究环境，借助实验的方式亲历问题解决的整个过程，使学生可以在正确理解实验原理的同时，形成良好的创新意识，培养具有良好创新潜质的人才。

例如，在“氯”相关知识点的教学中，部分学生对84消毒液产生了好奇心，因此，教师组织学生开展了探究活动，让学生去验证84消毒液的消毒性能以及注意事项，促使学生去深入感受化学知识学习的意义。在探究的过程中，部分学生发现当碘液遇到淀粉的时候，会出现溶液变蓝色的情况，但是当对混合溶液进行加热之后，蓝色则会消失，让学生对其中的化学原理产生了更多的好奇心。为了激活学生的创新意识，让学生产生更加强烈的探索兴趣，教师给学生安排新的学习任务，鼓励学生自主探索这一现象中蕴含的化学原理。学生通过反复进行实验、上网搜集资料等方式，发现了其中存在的问题，原来，蓝色溶液在加热之后会变成无色的原因是淀粉的结构，在加热之后，淀粉和碘单质会分离，导致蓝色消失，但是当温度下降之后，淀粉的结构会复原，和碘单质重新结合在一起，让溶液成为蓝色。如此，通过不断引导学生开展深入的探究，让学生养成用实验来解决问题的良好学习习惯，能够让学生的创新思维获得更好的发展。因此在教学中，教师要重视学生的亲身体验，为学生创造更多有趣的实验探究机会。

（五）注重回归教材，建立思维模型

教材是高考化学实验题的主要来源。当前，伴随新课程改革的进行，新版的高中化学教材也呈现了实验情境化、科普数据可视化等特征，为教师开展实验教学提供了更好的指引。在教学中，教师要加强对教材内容的挖掘，利用教材上提供的思考与讨论、资料等内容，组织学生开展多样化的实验探究活动，让学生可以建立起实验问题解决的思维模型，为学生解决高考实验问题提供科学的引导。在教材应用的过程中，教师要注重形成资源开发的意识，结合学生学科关键能力的发展需要，引导学生利用多种方式来开展实验探究。

例如，在鲁科版的高中化学教材中，为学生提供了“肥皂的制备”这一实验，为学生理解皂化反应提供了很好的指引。在教学中，教师可以组织学生开展实验活动，实现对学生科学探究能力的有效培养。

首先，教师引导学生对肥皂进行观察，让学生使用各种方式来探究肥皂的构成。通过这个步骤的开展，能够激发学生对实验探究的兴趣，并且增强学生在教学中的自主性，让学生对肥皂可以怎么做这个问题产生强烈的好奇心。

接下来，教师引导学生回顾实验中需要用到的一系列实验操作，让学生做好正式开展实验的准备。在这次的实验中，需要学生进行加热、搅拌、过滤、液体的取用等操作，完成对肥皂的制备。让学生提前去熟悉这些操作，能够使学生的实验效率得到提高。

之后，教师为学生提供学习任务单，让学生借助任务单上的内容，自主探索制作肥皂的方法。高中生已经具备了一定的实验设计能力，在实验教学中，如果直接给学生结论，让学生按照固定的步骤来进行实验，容易导致学生产生消极的情绪。而让学生去自主设计实验方案，则可以有效地挖掘学生的学习潜能，并且加深学生对实验原理的理解。

在学生制订出了实验方案之后，教师再给学生充足的材料和时间，让学生亲手去制作一块肥皂，并且尝试制作香皂，增强学生的创新意识。

在这个实验过程中，能够让学生对控制变量法的应用形成更加深刻的认识，并且促使学生学会从微观结构的角度来揭示实验现象背后的本质，提升学生的科学素养，实现对学生多方面学科关键能力的培养。因此，在高中化学教学中，教师要重视对教材资源的挖掘利用，为学生创造更好的实验探索空间。

结束语

在高中化学实验教学中实现对学生学科关键能力的培养，符合高考改革的要求，对于提升高中化学教学质量具有重要的意义。在实际的教学中，教师要加强对高考实验题的分析，了解高考考查趋势，结合学生学科关键能力的发展需求，探索更加有效的教学方式，充分发挥出实验教学的育人作用，提高高中化学教学质量。

参考文献

[1]潘贤凯.学科关键能力视阈下高考化学实验综合题分析[J].中学理科园地，2024，20（1）：90-92.

[2]陈洁，严仪昀.提升学生关键能力的化学等级考专项复习策略研究[J].上海课程教学研究，2023（S1）：114-118.

[3]高秀莲.基于学科关键能力培养的高中化学教学探究：以“煤的综合利用苯”教学为例[J].数理化解题研究，2023（36）：113-115.

[4]向颖.指向学科关键能力培育的试题命制[J].思想政治课教学，2023（12）：67-70.

[5]王爱富.立足学科核心素养发展学科关键能力：2023年6月浙江省化学选考试题评析与教学建议[J].浙江考试，2023（11）：41-45.