黃麗丹

（福建省寧德市高級(jí)中學(xué)，福建寧德 352100）

引 言

作為高中化學(xué)學(xué)科的重要組成部分，化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅是學(xué)生獲取科學(xué)知識(shí)、鍛煉實(shí)踐能力、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)的主要方式，也是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的重要平臺(tái)。因此，探究核心素養(yǎng)背景下的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有重要意義。

一、核心素養(yǎng)視角下高中化學(xué)教學(xué)目標(biāo)

化學(xué)核心素養(yǎng)是相應(yīng)階段的學(xué)生通過化學(xué)學(xué)習(xí)形成的關(guān)鍵能力、必備品格以及正確的價(jià)值觀念。這不僅是改進(jìn)化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)、落實(shí)學(xué)生評(píng)價(jià)指標(biāo)的正確導(dǎo)向，也是對(duì)三維目標(biāo)的有效整合。在高中階段，核心素養(yǎng)視角下高中化學(xué)教學(xué)目標(biāo)主要包括以下五個(gè)方面。

一是宏觀辨識(shí)與微觀探析。要求學(xué)生通過化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)建構(gòu)知識(shí)，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念，能夠應(yīng)用宏觀與微觀相結(jié)合的方式分析與解決實(shí)際問題。

二是證據(jù)推理與模型認(rèn)知。讓學(xué)生能夠使用閱讀、歸納等多種方法獲取反應(yīng)物質(zhì)及其變化的事實(shí)，并通過模型、分析推理等方式揭示物質(zhì)及其變化的本質(zhì)，揭示化學(xué)現(xiàn)象的規(guī)律。

三是變化觀念與平衡思想。要求學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化是有條件的、是可以調(diào)控的，并且在變化過程中伴隨著能量變化，但總體而言，其能量和元素守恒，鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)會(huì)用變化和平衡的辯證思維處理各種實(shí)際問題。

四是科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)。引導(dǎo)學(xué)生勤于實(shí)踐，善于合作，敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新，要在討論交流與合作中設(shè)計(jì)、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，做出合理猜想，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

五是科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任。鼓勵(lì)學(xué)生在掌握基本知識(shí)和技能、過程與方法的前提下，樹立安全、綠色、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展意識(shí)，對(duì)與化學(xué)相關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問題做出正確的價(jià)值判斷，培養(yǎng)勇于開拓、崇尚科學(xué)、堅(jiān)持不懈的科學(xué)精神，形成嚴(yán)格、謹(jǐn)慎、求實(shí)、認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。

二、基于發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略

（一）創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，樹立化學(xué)觀念

盡管許多化學(xué)概念是在科學(xué)家無數(shù)次實(shí)驗(yàn)中通過反復(fù)驗(yàn)證而獲得的，但為了豐富學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教師應(yīng)讓學(xué)生以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為依據(jù)，對(duì)教材上已有的實(shí)驗(yàn)，最大限度地利用實(shí)驗(yàn)獲得數(shù)據(jù)，分析得到相關(guān)的化學(xué)結(jié)論；對(duì)教材上未安排的實(shí)驗(yàn)，盡可能地創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)條件，讓學(xué)生在直觀的感性現(xiàn)象中記憶、理解知識(shí)。例如，對(duì)比“檢驗(yàn)Fe2+溶液、檢驗(yàn)Fe3+溶液、檢驗(yàn)Fe2+和Fe3+的混合液”，教材中并沒有安排相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，但教師如果以此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過直觀的實(shí)驗(yàn)對(duì)比，就能降低該知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)難度，理解和記憶Fe2+和Fe3+的性質(zhì)，并且在一定程度上培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)意識(shí)。

同時(shí)，教師還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生注重化學(xué)反應(yīng)過程中的原子、能量以及質(zhì)量是否發(fā)生了變化，了解宏觀現(xiàn)象與微觀本質(zhì)的聯(lián)系，從而幫助學(xué)生樹立化學(xué)反應(yīng)過程中的變化觀和守恒觀。例如，在講解原電池與電解池的工作原理、化學(xué)反應(yīng)速率及其影響因素等知識(shí)時(shí)，若僅依靠課堂上的理論講解，很難全面準(zhǔn)確地理解。如果教師引導(dǎo)學(xué)生將宏觀現(xiàn)象與微觀實(shí)質(zhì)相結(jié)合，并通過選擇和控制實(shí)驗(yàn)條件，從能量、電子轉(zhuǎn)移等角度分析化學(xué)反應(yīng)的變化，則能夠幫助學(xué)生形成化學(xué)概念，樹立變化觀與守恒觀。

此外，教師應(yīng)先提供宏觀物質(zhì)反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)情境，鼓勵(lì)學(xué)生通過觀察、記錄等方式讓學(xué)生在宏觀上認(rèn)識(shí)到物質(zhì)間的反應(yīng)，然后從化學(xué)符號(hào)、化學(xué)式、化學(xué)反應(yīng)方程式等微觀方面認(rèn)識(shí)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。例如，對(duì)“離子反應(yīng)”這一概念的教學(xué)，由于離子反應(yīng)過程是不能通過肉眼直接觀察到的，因此，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生通過觀察化學(xué)實(shí)驗(yàn)中顏色變化、產(chǎn)生氣體、沉淀等宏觀變化的基礎(chǔ)上，挖掘?qū)嶒?yàn)的本質(zhì)原因，從而樹立微粒觀點(diǎn)[1]。

（二）設(shè)置任務(wù)驅(qū)動(dòng)，強(qiáng)化分析推理能力與證據(jù)意識(shí)

對(duì)于教學(xué)中的重點(diǎn)內(nèi)容，教師可為學(xué)生設(shè)置實(shí)驗(yàn)探究任務(wù)，讓學(xué)生在任務(wù)驅(qū)動(dòng)下發(fā)揮主觀能動(dòng)性，明白實(shí)驗(yàn)需要選擇哪些實(shí)驗(yàn)儀器和藥品，設(shè)置哪些具體步驟，并且知道為什么這么做，從而有效訓(xùn)練學(xué)生的分析推理能力，強(qiáng)化證據(jù)意識(shí)。例如，判斷某種物質(zhì)時(shí)，筆者設(shè)計(jì)了任務(wù)驅(qū)動(dòng)、強(qiáng)化證據(jù)意識(shí)的策略，如表1 所示。

表1 判斷某種物質(zhì)的任務(wù)驅(qū)動(dòng)、強(qiáng)化證據(jù)意識(shí)的策略

（三）優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，提升科學(xué)探究能力與創(chuàng)新意識(shí)

教材中設(shè)置了大量的探究實(shí)驗(yàn)，教師可以利用這些實(shí)驗(yàn)鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)方案，并動(dòng)手操作，獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)論。此外，還可利用一些開放性實(shí)驗(yàn)課題，要求學(xué)生設(shè)計(jì)方案驗(yàn)證自己的假設(shè)，最大限度地讓學(xué)生在自主探索中完成探究能力與創(chuàng)新意識(shí)的提升。

例如，教師通過指定實(shí)驗(yàn)題材—讓學(xué)生設(shè)計(jì)方案—驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)可行性—分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果等過程，整合出一系列可行性的校本實(shí)驗(yàn)。這些校本實(shí)驗(yàn)既能在很大程度上鍛煉學(xué)生的創(chuàng)造能力，又能使學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)形成完整的思維邏輯。

（四）規(guī)范實(shí)驗(yàn)意識(shí)，形成科學(xué)精神

在具體實(shí)驗(yàn)過程中，教師還應(yīng)提醒學(xué)生樹立實(shí)事求是的意識(shí)，尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)，如在遇到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與教材描述現(xiàn)象不一致的情況時(shí)，教師應(yīng)讓學(xué)生如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并指導(dǎo)學(xué)生分析出現(xiàn)意外實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因。

例如，在Fe2+檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)中，常常先向FeCl2溶液中滴加KSCN 溶液，溶液不變色，然后繼續(xù)滴加H2O2溶液，此時(shí)溶液變紅。然而，在具體實(shí)驗(yàn)中，卻出現(xiàn)即使沒有滴加H2O2溶液，F(xiàn)eCl2溶液也出現(xiàn)紅色，這就促使學(xué)生誤認(rèn)為Fe2+也能與KSCN 溶液發(fā)生反應(yīng)。因此，教師應(yīng)緊抓這次機(jī)會(huì)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)意外現(xiàn)象進(jìn)行原因分析，即部分Fe2+已經(jīng)被氧化為Fe3+，然后進(jìn)一步鼓勵(lì)學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)，從而強(qiáng)化學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神和科學(xué)探究能力[2]。

三、基于發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐

高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理論與實(shí)踐相結(jié)合，下面以高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)“鐵及其化合物的性質(zhì)”為例，深入探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中如何培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

首先，為了吸引學(xué)生的注意力，促使學(xué)生明白本節(jié)課的知識(shí)在社會(huì)生活中的價(jià)值，筆者利用PPT 創(chuàng)設(shè)了如下問題情境：有人在超市購買了雀巢麥片，但配料表顯示其中添加了還原鐵粉，那么這種還原鐵粉對(duì)人體有害嗎？同時(shí)，呈現(xiàn)雀巢麥片添加還原鐵粉引起公眾恐慌的新聞事件，要求學(xué)生根據(jù)鐵具有磁性這一性質(zhì)判斷雀巢麥片中是否添加了還原鐵粉，然后以小組為單位，打磨麥片并裝入保鮮袋，觀察麥片中是否有黑色粉末被磁鐵吸引[3]。

其次，在上述實(shí)驗(yàn)明確雀巢麥片配料表確實(shí)含有還原鐵粉事實(shí)的基礎(chǔ)上，為了診斷學(xué)生對(duì)鐵的化學(xué)性質(zhì)認(rèn)知是處于識(shí)記水平還是應(yīng)用水平，實(shí)現(xiàn)知識(shí)向素養(yǎng)的轉(zhuǎn)化，筆者要求學(xué)生進(jìn)一步思考雀巢麥片中為何要添加鐵粉，從而引導(dǎo)學(xué)生猜想由于血紅蛋白中含有二價(jià)鐵，還原鐵粉可能被氧化生成二價(jià)鐵。然后，及時(shí)呈現(xiàn)還原鐵粉被稱作“雙吸收劑”的知識(shí)，即鐵可以被鹽酸氧化生成Fe2+，也可以被氧氣氧化生成Fe3+，要求學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí)，概括鐵單質(zhì)在哪些條件下被氧化為Fe2+，在哪些條件下被氧化為Fe3+。

再次，為了增強(qiáng)探究活動(dòng)的開放性，強(qiáng)化“證據(jù)意識(shí)”“實(shí)驗(yàn)探究能力”兩個(gè)核心素養(yǎng)，筆者以如何促進(jìn)還原鐵粉被人體吸收為主題，要求學(xué)生查閱資料了解還原鐵粉易被氧化為Fe3+，但只有Fe2+才能被人體直接吸收和利用，然后引導(dǎo)學(xué)生從氧化還原的角度分析，思考如何將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+，在此基礎(chǔ)上，要求學(xué)生以小組為單位自主選擇藥品，如雙氧水、銅粉、KI 等試劑，圍繞如何將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前，要求學(xué)生思考如何精確鑒別Fe2+、Fe3+，隨后要求學(xué)生再次閱讀教材中呈現(xiàn)的KSCN 溶液檢驗(yàn)Fe3+的知識(shí)，即滴加KSCN 溶液，F(xiàn)e3+呈血紅色，F(xiàn)e2+無色，并要求學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

可進(jìn)一步要求學(xué)生優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)置任務(wù)判斷Fe3O4和稀H2SO4反應(yīng)的產(chǎn)物。（1）假設(shè)①：只含_________；假設(shè)②只含__________；假設(shè)③既含有________，又含__________。（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，寫出實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。通過檢驗(yàn)Fe2+和Fe3+的混合液，區(qū)別于單一Fe2+和Fe3+溶液的檢驗(yàn)，提升學(xué)生的探究能力、證據(jù)意識(shí)。

最后，為了培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神，凸顯Fe3+、Fe2+相互轉(zhuǎn)化的社會(huì)應(yīng)用價(jià)值，綜合評(píng)價(jià)并鞏固提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，筆者要求學(xué)生從取樣、操作、現(xiàn)象、結(jié)論這一思維程序總結(jié)出Fe3+、Fe2+如何相互轉(zhuǎn)化，并隨機(jī)邀請(qǐng)學(xué)生分享實(shí)驗(yàn)方案和成果，書寫與反應(yīng)相關(guān)的離子方程式。在此基礎(chǔ)上，思考輕度、中度缺鐵性貧血需要如何治療，并展示出各種補(bǔ)鐵劑說明書，特別是引導(dǎo)學(xué)生注意“該補(bǔ)鐵劑不能與濃茶同服”的提示，及時(shí)通過視頻形式呈現(xiàn)“茶水—墨水—茶水”的魔術(shù)實(shí)驗(yàn)，闡述補(bǔ)鐵劑不能與茶水同服的理由，并提供解決方案，鼓勵(lì)有興趣的學(xué)生在課后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[4]。

結(jié) 語

總之，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)是高中化學(xué)課程的重要目標(biāo)。教師應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證假設(shè)，以提高學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究的興趣，最大限度地讓學(xué)生在自主探索中完成探究能力與創(chuàng)新意識(shí)的提升，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)思維。