基于學科育人的高中化學實驗教學研究與實踐

作者簡介：朱維熙（1983～），男，漢族，江蘇蘇州人，江蘇省蘇州市吳江盛澤中學，研究方向：高級中學化學教學與研究。

摘 要：2014年，國家頒布并實施了《關于全面深化課程改革 落實立德樹人根本任務的意見》，把核心素養當作教改實施教學育人、立德樹人方向的根基，使其變成這一次基礎教育教改實施的核心。高中化學教學大綱重視其核心素養的形成，對“素養”教學的實施給予重點關注。核心素養并非固化的，需要在經歷了各個時期的教學中不斷培養形成。為實現對學生核心素質目標的完整落實，化學學科的教育必須是持續并體現在整個學期。實驗分析就是其核心素養內涵的關鍵，同時還是形成核心素養的實踐手段?？墒乾F實的情況是，受應試教育的影響，部分教師依舊僅僅關注知識的邏輯思維、體系化，而沒有關注知識的核心、實踐活動中體現的核心素養教學意義，盡管學習了解化學知識，可是沒有掌握化學與實際的運用，不能夠強化學生對學習化學的積極性，不能夠通過化學的基礎知識、思維方式處理現實生活中的有關問題。因此，在實施核心素養之后，全方位開發課本中的基礎知識與思維方式，通過化學實驗的方式，在學科教學活動中體現核心素養，實現學科育人。

關鍵詞：核心素養；高中化學實驗；培養

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：A

文章編號：1673-8918（2023）32-0115-06

在高中階段，理論結合實踐是化學學科教學的關鍵，實驗教學是讓學生以化學基礎知識為基礎進行實驗驗證的關鍵方式，對化學學科的教學工作非常重要。由于我國教育的持續變革與發展，當下在以應試教育為基礎的學科教學基礎上，更加重視學生思維、動手能力、協同能力以及分析能力的提升。在此背景下，高中化學實驗教學一定要進一步加大改革力度，提升學科教學過程中實驗教學的比例，增強實驗教學方式的多元化以及內容的多樣化，推動學生自己動手，設計教學活動要以針對核心素養來進行。

一、培養學生核心素養的重要性

為能夠順利地開展高中化學實驗的教學活動，教師一定要充分了解培養學生核心素養的價值與意義，從而為后面的教學安排夯實根基，目前，高中化學教學活動中，培養學生核心素養可以對轉型現代化教育有非常大的幫助。在高中階段，化學是核心學科，在日常的教學過程中，教師將核心素養融入其中對實現高中化學教學目標有巨大幫助。隨著新課改的不斷推進，針對高中化學教學又提出了新的標準和要求，為了滿足新課改的要求，教師在開展教學時需要將提升學生核心素養作為目標，對他們未來的成長擁有非常大的幫助。在高中化學實驗教學活動中，教師應該有充分認識，而且強化他們學習的主觀能動性，從而能夠讓學生把掌握到的知識消化形成自己的知識架構，推動學習效果的提升。在高中化學教學活動中，理論知識與實踐教學是一樣的，在學習理論知識時學生是處于被動位置，沒有有效主動地深入了解知識內容?？墒窃诟咧谢瘜W實驗活動中，學生在參照自己的學習能力以及理解能力的基礎上更好地實施知識學習，然后根據自己在上課時學習到的理論知識來引導自己的實驗，以此來提升他們的化學實驗水平，而且在實施實驗活動時，教師能夠利用一些實驗歸納的結果，使他們體會到化學魅力，清楚知道在現實生活中使用化學知識，讓他們可以實現舉一反三的成效。

目前，在高中化學實驗活動中，提升學生核心素養是很關鍵的，教師應該增強對此類問題的關注度，而且優化實驗活動過程的布置，以學生核心素養的提升為目的來實施有關教學活動，從而實現高中化學教學的現代化發展

二、高中化學實驗教學時需要重視的問題

第一，教師需要確定做實驗的項目，實驗結果應該簡單明了。教師所實施的實驗操作擁有非常強的直觀性，好的實驗展示活動能夠讓學生能夠清晰地了解教材的相關知識。比如，在做有關氫氣的實驗，因為會產生爆炸，實驗效果會給學生帶來非常大的視覺沖擊。所以，教師需要重視在進行演示實驗時操作過程的完整度和具體化，所有的實驗演示教學，教師需要重視操作過程流程以及演示的細節，使學生在觀看了教師的真實實驗操作后，可以增強對理論知識的認識，通過教師的實驗演示，知道化學知識的核心內涵。也能夠使用高科技手段來強化學生的學習體驗。比如，在做高錳酸鉀有關演示時，教師需要通過多媒體的手段來呈現實驗操作過程，讓他們能夠更充分地了解實驗，從而能夠明確了解實驗活動的細節。

第二，教師在做實驗演示時應該關注操作要求。教師標準化的操作流程能夠為學生起到示范作用，教師在作演示的過程中，必須嚴格落實操作的步驟來實施，包括怎么使用實驗設備、操作步驟以及數據記錄方式，操作應該清楚且正確，教師的所有演示過程都是學生需要了解的內容。所以，教師的操作會在學生的腦海有深刻的印記，在不知不覺中對學生產生影響。教師操作的標準化，不僅僅是實驗演示獲得成功的核心，更重要的是推動學生形成嚴謹認真的實驗態度。如果，教師對實驗步驟不夠重視，僅僅是為了實現教學目標，就會對學生的知識掌握產生影響，同時會對他們實驗結果產生影響，從而造成學生整體能力的降低，對他們未來的發展產生影響。

三、提高高中化學實驗教學質量的策略

高中階段的化學學科，是建立在實驗基礎上的學科，為了實現更好的教學成果，需要通過大量化學實驗來驗證結論。高中化學教師需要全面地掌握教學要求，從而強化化學實驗活動的成效，使學生的化學核心素養得以提升。

（一）以學生學習的知識為著力點，增強他們對實驗的積極性

在進行化學實驗教學活動時，教師應該充分掌握學生的真實情況，有針對性地開展實驗活動，應該從他們了解的知識點開始，開展實驗活動，使他們慢慢了解實驗的過程以及實驗的原理。指導學生認清知識原理是一個逐步學習的過程，在實施教學的過程中，教師不能太著急，應該在充分掌握了他們的學習實際情況之后再逐步深入，在制訂實驗內容時，應該全面把握學生的真實情況，假如引導的位置沒確定好，會對學生的學習信心有影響，切入點太容易，會對教學效果產生影響。在實驗前，應該讓學生知道其目標，使他們帶著疑問做實驗，如此才可以讓實驗獲得教學效果。

比如，在講解《硫和氧化物》相關課程時，教師在全面掌握學生的學習情況的基礎上，指導學生有效地實施實驗。在開展實驗前，學生了解了一些氧化物的知識，因此在開展實驗教學活動時，教師需要著眼于氧化物的定義，激發學生進行實驗的積極性，提升他們的學習興趣。在進行有針對性的指引后，從學生已經了解的知識入手做實驗。首先是進行提問和聯想，之后實施推理，然后做實驗驗證，最后在一系列的實驗后讓學生能夠直觀地了解課程的基礎內容。

（二）參考內容建立課堂情境，增強學生思維能力

高中化學課堂基本是以實驗操作為主，在實施相關實驗教學活動時，教師應該先明確教材內容有針對性地設定一些教學情景，體現出化學核心素養。通過介紹著名化學家的事跡或目前化學界所獲得的最新成果，來啟發學生學習化學的積極性，而且支持他們保持嚴謹的態度來學習化學，在現實的課堂教學活動中提升他們的思維邏輯能力。比如，在做“銅的精煉”實驗活動時，教師利用多媒體技術呈現銅在現實生活中的使用情況，通過生活中常見的東西來引導學生進入教學情境。教師應該介紹金屬銅在不同歷史階段被使用的情況，使他們能夠了解銅的導電性以及對其他應用進行獨立研究。采取設定對應的教學情景來提升他們對化學物品的思考，提升他們在化學學科上的生活意識，使他們能夠在化學教學中有效地聯系現實生活，在現實生活中使用化學知識，從而提升他們的化學素養，提升學生的人文知識。

（三）通過問題導入，促進學生了解學科內涵

在課堂教學活動中，拋出一些課堂問題，能夠更好地提升學生的求知欲，強化他們獨立探索分析能力，還能夠推動他們團隊合作處理問題的能力。在教學過程中，通過導入問題，來完成學生對基本知識的獨立學習，為他們在后面的實驗環節提供一些方法。

比如，做有關提純實驗時，學生提問實驗工具的功能，強化對實驗過程的了解，在提問環節，完成對實驗器材功能的認識與了解，了解相關標準，而且掌握一些使用的技巧，從而全面地認識化學實驗的操作過程。通過學生的提問環節，教師了解他們的知識盲點，對后面的教學關注點有著非常好的導向作用。

（四）簡化實驗流程，提升化學學科能力

在基礎學習期中，高中化學是高階課程，課本中涉及的部分實驗難度比較大且有一定安全問題。教師應該科學指導學生參照課本編寫的實驗步驟做過程優化，要將環保與安全擺在首要位置，在學生進行獨立思考并充分使用實驗工具針對教材的實驗操作步驟優化，教材中難度較大的實驗最后能夠以簡單的方式實現。在實施這些操作的過程中，學生應該充分閱讀有關文獻而且實施簡單的實踐操作，在這一活動中，強化了學生了解學科知識的程度，并采取明確的實驗過程來強化對實驗操作的掌握。在經歷獨立學習后，增強了學生對化學學科的求知欲，提升他們查詢文獻和發散思維的能力，而且歸納文獻里面的內容，強化了學生創新思維的能力。

比如，在做關于稀硫酸的實驗時，在實踐的過程中，因為使用試管有危險的成分存在，學生在查閱文獻后知道，能夠把試管換成能夠控制稀硫酸量的注射器，在做實驗的時候，不僅能夠明顯地看到反應的全程，還能夠控制稀硫酸的使用量，而且環境也得到了維護。

（五）拓展學生思路，支持學生自主研究

科學實驗是多元化的，其操作流程同樣是多樣性的。教師應該支持學生開展有效研究，自己制訂科學的實驗過程來充分了解化學實驗，在全過程中強化學生的操作能力以及創新能力。比如，在開展提純實驗教學活動時，針對教師的操作，學生有些疑問，教師應該支持學生開展自我分析，推動他們整理思路，提純的作用是什么，要能夠明確做出解釋，在學生獨自進行實驗操作的時候，教師應該認真檢查操作的過程，消除因為實驗操作不符合規范而引發事故，在全力支持學生的基礎上，確保實驗過程的安全。

四、基于學科育人的高中化學實驗教學實踐策略

學科育人視域下，開展高中化學實驗教學活動須依托良好的外部環境，構建知識實踐教學情境；同時教師也應當充分提高實驗操作的便捷性，給予學生完整全面的教學指導。另外，教師也應當將化學實驗與多媒體教學進行有效整合，結合貼近生活實踐的化學實驗現象，結合豐富多樣的生活元素，銜接家庭實驗作業，讓學生在學習期間能夠進行大膽操作、小心求證。除此之外，教師也應當適當地結合仿真虛擬系統，開展虛擬教學，讓學生自主控制變量，進行個性化操作，從而提高化學實驗教學的容錯率。

（一）構建情境，支持實踐

化學的學習在高中階段相對其他學科而言難度是比較高的，如果僅通過強行記憶的方式學習，教師與學生都會感受到非常大的壓力，很難保證教學成效。在核心素養下，化學實驗教學要求學生在進行多次實驗、實踐與歸納總結后構建自己的知識系統。在這一過程中，首先，教師需要變換自己的思維，以核心素養思想再次審視化學實驗教學，重視創新與運用；而且，將學生視為核心，以學生自主探索與協同進行實驗為主，為學生打造自由、開放的實驗教學氛圍，支持他們主動勇敢實施實驗，嘗試不同的方式進行實驗，多維度看待問題并探索處理問題的方法，以多元化的方式強化操作能力，增強交流和合作的能力，從而促進全面成長。

例如，在講解鋁熱反應的過程中，教師可構建良好的情境，結合多媒體動畫，讓學生探索其中的化學原理。通過對其中發出強光、強熱的外部環境進行科學、合理的構建，使得學生能夠在直觀、深刻、形象的外部環境引導下提升對知識點的理解探索能力，從而對其中化學現象以及化學本質原理進行高效學習。讓學生通過觀察、比較、分析，與同學進行交流互動，發掘相關知識理論中所存在的奇妙之處。

（二）提高化學實驗內容的多樣性

化學學科具有很強的科學性，只學習理論知識是很難充分掌握學科知識的，他們不能夠有效地轉化化學知識，在處理復雜、難度大的問題時顯得毫無辦法，所以，實施化學教學一定要以實驗作為輔助?？墒?，以往的化學實驗非常依賴書本，實現的形式與內容單一，而且基本上是：教師進行教學演示，學生一旁觀看為主，學生可以自主實施實驗的僅僅是一部分相對容易且設備使用過程不復雜的實驗。學生不具備類似操作的經驗，僅僅從教師的演示與操作總結中了解其中的要點，沒有能夠很好地提升學生的思維和能力，無法匹配學生的訴求與興趣。在此情況下，高中化學實驗教學需要將學生作為教學的核心，增加學生動手的機會，不被教材所制約，增強化學實驗的多樣性，增加硬件設備，學生來主持實驗的歸納與整理，完成實驗結論，才可以切實讓學生認識并轉化知識。

比如，在介紹生活中普通的一些現象，比如空氣污染、水污染、汽車尾氣等后，教師應該指導學生收集這些污染物質，分析其中的化學成分，研究其產生的機理與危害，而且嘗試探索降低或者處理此類問題的手段，學生之間可以組成學習小組，以團隊的方式進行實驗分析。

（三）將化學實驗與多媒體教學方式結合

科學技術的進步讓教學方法也產生了改變，使化學教學多元化，通過多媒體技術與化學實驗教學融合，能夠直觀且具體地展現實驗內容，對教師的教學過程起到補充作用，增加學生的實驗機會，提升學生的實驗積極性。在現實的實驗教學過程，一方面，教師需要借助多媒體技術，把實驗操作過程與重點編輯成教學視頻，在實驗之前，指導學生利用互聯網平臺預習實驗的操作方式，牢記操作過程與核心，如此才能夠減少課堂講解的時間，給予學生更多實驗的時間；另一方面，教師需要利用多媒體技術，可以展現一些無法在課堂上操作的大型化學實驗或者有安全風險的實驗，突破以往化學實驗的教學局限性，使實驗教學內容更加多元化，更好地實施了化學教學實驗任務。

比如，在講解《燃燒和滅火》相關知識時，采取制作教學影像的方式把滅火器滅火的操作過程制作成影像資料并且之前上課之前上傳到網絡平臺上，在課前瀏覽了視頻后，學生了解了滅火器的使用方法，知道了滅火器使用的步驟和注意事項，然后再實施實驗，那么效果就更好；而針對氫氣爆炸產生燃燒的相關實驗內容時，因為氫氣狀態不穩且有一定安全風險，如果發生爆炸，會產生很大的破壞力，對此類不易操作的危險性實驗，教師需要利用播放視頻的形式把一些消防部門制作有關氫氣爆炸產生的破壞效果的視頻展現在課堂教學中，對學生可以全面掌握氫氣氣體的化學特性非常有幫助。

（四）開展貼近生活的實驗教學

在生活中，有很多的化學現象產生，如果教師能夠借助此類生活現象進行實驗，能夠促進本學科與學生的距離感；還能夠增強學生善于觀察生活并驗證生活常識的能力，這些都可以對強化學生的化學思維有非常深遠的影響。在開展高中化學實驗教學活動時，教師應該改變自己的思路，從學生日常生活現象中獲得素材并進行實驗，在化學實驗場所呈現出生活場景，借助學生日常使用的東西或者經常接觸的生活情境，強化他們學習化學實驗的積極性。

例如，在講解有關《溶液酸堿性的檢驗》實驗時，教師通過團隊學習的方式，開展教學之前，學生以團隊的形式在學校、家里或者周圍的環境中收集不同的植物果實或者花朵，被酒精浸泡后，濾出實驗試劑，之后借助此化學試劑檢驗一些化學溶液的酸堿性。同時，學生還能夠把家里一些酸性液體比如檸檬汁、可樂、咖啡等帶到學校檢測，然后記錄檢測的結果，探究每種液體酸堿性，在與其他團隊記錄的結果作對比后，了解自己自制的實驗試劑在檢驗溶液酸堿性上的準確度，或使用PH紙進行對比，檢查自制試劑的準確性，借此拉近了化學實驗與生活的聯系，增強了他們的思維寬度和知識范圍，提升他們發現生活中的化學和以化學進行思考的能力。

（五）布置具有趣味性的家庭實驗作業

以往的化學作業，基本是對教材內容的強化，比如化學公式或者實驗操作過程，此類機械式、重復強行記憶的方式是不符合核心素養的教學方向，從而導致他們學業壓力很大，而且不能在化學課后作業中體現化學實驗教學成效。使用具有趣味性化學實驗作業能夠讓一些常見的化學知識有效地與實驗與家庭生活結合，因此，學生不僅可以減輕學業壓力，還可以借助趣味的實驗提升自己的探索欲，是符合核心素養教學思維很好的辦法。

比如，通過布置在家里進行的“巧除廚房油漬”的實驗作業，教師知道學生通過課堂上了解到的酸堿當作清潔劑清潔廚房，在家中試著配比出化學溶液，并放在清洗灶臺、油煙機等油污較多地方后，檢查實驗的效果，借助此類家庭驗證作業，可以讓學生深刻理解化學知識，同時還可以強化他們的化學思維能力，減輕了父母的負擔，使家庭和睦，可謂是一舉多得。

（六）讓學生開展實驗操作，強化實操水平

在整個基礎教學階段，在化學教學的活動中，在進行實驗教學時，部分教師不愿意讓學生在化學實驗中進行實操，即使在高中的教學過程中，大多數教師還是不愿意讓學生在化學實驗上進行實操，這樣做的原因，基本都是出于對學生安全的考慮。因為在化學實驗的過程中，會存在大量的腐蝕性很強的化學材料，還有一些燃燒實驗，這些實驗如果操作不當，就會出現安全事故，甚至會有人員傷亡。一旦發生這一類事件，這些都是學校、老師和家長不愿看到的情況。所以，在高中階段，在開展化學實驗教學時，部分教師為了規避這種情況的產生，就會回避學生在化學實驗教學時進行實操。

就化學學科的學習而言，由于其涉及的知識太過于抽象，所以應該借助實驗的步驟來促進學生深入地掌握有關化學知識，對此類相對難懂的知識點，唯有學生親自實操之后，學生才可以深入地掌握知識的內涵，促進他們全面的成長。高中階段的學生已經擁有了比較健全的認知能力與學習能力，在進行課堂教學活動時，教師需要相信他們可以解決和處理在化學實驗中產生的問題，而且唯有讓他們親自上手，他們才可以切實完成實操能力的提升，從而促進他們化學學科核心素養的產生。

比如，教師在開展《濃硫酸的性質》教學時，此項實驗的目的是讓學生清楚濃硫酸的特征?？墒撬鼘儆趶姼g性的東西。因此，學生在進行實操的時候，教師必須和學生一起確認清楚其是擁有很強腐蝕性的東西，在進行實驗時，必須小心操作。之后，教師再利用相關實驗器材進行演示，并要求學生在觀看的過程中，記錄其中的實驗流程，然后讓學生參照教師實驗的過程，學生獨自實操，在他們開展實驗時，如果自己感覺不對，或不能夠確定的步驟時，需要立刻尋求教師幫助，而且教師應該時刻查看教學，確認學生在實驗時是否認真，同時也要注意相關的安全。采取此方式，不僅可以提升學生的實操能力，也可以讓他們形成化學學科的核心素養，而且還可以提升他們的學習積極性，促進化學課堂長遠發展。

（七）開展仿真虛擬教學，提高實驗教學的靈活性

開展仿真虛擬教學可充分提高化學實驗教學的容錯率，同時能夠提高實驗教學品質。在傳統高中化學實驗教學過程中，部分學生缺乏實踐探索、探究的機會，由于部分教師出于對實驗環境安全因素的考量，并不愿意讓學生主動參與實驗學習過程中，只是讓學生通過觀看簡單的視頻動畫來進行探索學習。另外，高中化學實驗教學的時間排列相對較為緊張，再加上教學資源的限制，以至于大部分化學實驗教學活動還無法正常高效地開展。針對此類情況，教師可結合信息化工具、多媒體手段，打造仿真虛擬系統，讓學生在虛擬系統中進行自主操作，控制化學變量，觀看其中的化學現象以及化學機理。在學科育人過程中，教師需要對化學實驗教學流程以及仿真虛擬實驗教學形式進行動態化管控、高效化調整，給予學生良好的實踐探索體驗。在仿真虛擬平臺上，教師可提前設置好相應的變量，控制好實驗參數，讓學生在探索環節自主調整實驗內容、實驗條件，合理選用實驗器材完成實驗總結學習。

比如，在講解《氧化還原反應》的過程中，由于其中涉及大量的藥品、藥物，不乏存在大量具備強氧化性的物質，如果貿然開展實踐操作而不進行仿真虛擬探索，則會增加實驗教學的安全隱患。教師在解決該問題可通過仿真虛擬系統，讓學生在虛擬平臺上自主控制氧化劑以及還原劑量，評估在不同反應條件下氧化還原反應的激烈程度，同時讓學生根據元素周期表的排列規律，探討不同物質在氧化還原反應期間所存在的差異，讓學生在學習過程中通過觀察物質在特定環境下的反應機理以及反應劇烈程度，探究其中的化學性質，從而提高學生學習效率。另外，部分學生存在較為靈動的思想，在實驗學習過程中可通過仿真虛擬實驗對未知知識點進行探索探究，進行大膽假設、大膽操作，從而提高學生的探索思維以及化學學習能力。

因此，可利用化學仿真訓練實驗室打造豐富多樣的實驗探索空間，讓學生在學習探索環節能夠進一步提高操作學習的安全性，同時讓學生在模擬演練、虛擬探索過程中也能夠收獲到更多的感觸。但是教師應當在該環節做好對系統模塊、系統變量的有效調整，從而才能夠提高教學效率。

五、結論

從過往的經驗來看，教育因為長時間固化的方式不易突破，造成部分高中教師把關注點放在考試成績上，而沒有關注學生的實操能力和創新思維的提升。如此一來，就算學生所掌握再多的理論知識，卻不能夠在現實中進行使用。由于新課改的持續進行，以往的化學教學方式無法滿足現代社會發展的需要，所以，教師應該參考教學大綱的要求，提升學生的創新思維，強化學生的發散思維以及探索欲，從而增強學生的化學素養，有利于學生全面成長。

參考文獻：

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