曾波

摘 要：高中化學實驗教學是培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。本文以核心素養(yǎng)培養(yǎng)為基礎，提出了幾點高中化學實驗優(yōu)化策略：創(chuàng)設實驗情境，激發(fā)學生宏觀辨識與微觀探析意識；設計實驗問題，培養(yǎng)學生推理能力與證據意識；結合實驗對比，滲透化學變化觀念；優(yōu)化實驗設計，增強科學探究與創(chuàng)新意識；借助綠色化學實驗，培養(yǎng)學生科學精神和社會責任。

關鍵詞：高中化學；實驗教學；核心素養(yǎng)；優(yōu)化策略

隨著我國高中教育改革的逐漸完善，高中化學核心素養(yǎng)作為教學目標，已成為高中化學教學體系建設的重要組成部分。其中，優(yōu)化實驗教學對高中化學教學質量、效率的提高十分關鍵。化學實驗不僅是激發(fā)學生學習興趣的重要方式，也是培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的重要途徑一。因此，在核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求下，高中化學教師應優(yōu)化高中化學實驗教學策略，提高化學課堂教學效率，以實現(xiàn)對學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

一、核心素養(yǎng)視域下高中化學教學目標

化學核心素養(yǎng)是學生在化學認知活動中發(fā)展起來的一種關鍵素養(yǎng)，并在解決化學相關問題中得到體現(xiàn)。它反映了學生從化學角度理解客觀事物的水平，以及高中生在化學學習中形成的關鍵能力。高中化學課程旨在促進學生在化學五大核心能力方面的發(fā)展[1]：宏觀辨識與微觀探析、證據推理與模型認知、變化觀念與平衡思想、科學探究與創(chuàng)新意識、科學精神與社會責任。面對化學核心素養(yǎng)下的教學目標，教師應全面分析當前化學實驗教學中的諸多不足，有針對性地進行優(yōu)化和改進，真正把化學核心素養(yǎng)之下的教學目標落到實處。高中化學實驗教學的核心是使學生在教師的啟發(fā)和指導下獨立學習，運用所學知識進行實驗探索活動，培養(yǎng)學生進行實驗的興趣，全面發(fā)展學生的探索思維、探索技能、創(chuàng)造意識，以及創(chuàng)造力。因此，從核心素養(yǎng)的角度研究高中化學實驗教學的優(yōu)化策略具有重要意義。

二、高中化學實驗教學現(xiàn)狀

盡管部分化學教師意識到化學實驗教學的重要性，但在高考應試背景下，高中化學教學依然偏重化學理論知識，而忽視化學實驗探究思維的培養(yǎng)?，F(xiàn)階段高中化學實驗教學主要存在以下問題：教師教學觀念較為陳舊，化學實驗教學方式比較保守僵化，實驗教學方式較單一，使得化學實驗教學活動無法得以高效地開展；還有化學實驗內容不豐富，缺乏趣味性；教師實驗常用化學演示視頻代替，學生實驗活動開設率低；學生探究問題意識不強，不明白實驗的意圖，學生的自主實驗及實驗探究能力較弱等。教學模式和教學內容也將難以發(fā)揮自身的作用，通過對化學實驗教學現(xiàn)狀分析，教師應該從對教材實驗的記憶、實驗現(xiàn)象、實驗操作的教學內容轉移到培養(yǎng)實驗的問題意識，以及探究能力、創(chuàng)新意識的方向上[2]。

為了實現(xiàn)化學核心素養(yǎng)下的教學目標，教師可以通過以下優(yōu)化策略進行化學實驗教學，如創(chuàng)設實驗情境、設計實驗問題、結合實驗對比、優(yōu)化實驗設計、借助綠色化學實驗等不同途徑對實驗進行優(yōu)化，培養(yǎng)學生對實驗的興趣，讓學生在實驗學習的過程中循序漸進地提升自身的綜合素養(yǎng)，真正落實高中化學核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

三、高中化學實驗教學的優(yōu)化策略

（一）創(chuàng)設實驗情境，培養(yǎng)學生宏觀辨識與微觀探析意識

2017年版《普通高中化學課程標準》明確指出，“真實的、具體的問題情境是學生化學核心能力形成和發(fā)展的重要平臺，為學生的表現(xiàn)提供了真實的機會[3]”。在生活中很多領域都有豐富的化學學習情境素材，教師在化學教學實驗中挖掘并利用這些素材，創(chuàng)設教學實驗情境，可以激發(fā)學生宏觀辨識與微觀探析意識?；瘜W實驗教學不僅培養(yǎng)學生實驗操作能力和掌握化學知識，也要讓學生體會主動探索知識的樂趣與動手的過程。

在“鐵及其化合物”實驗中，除了完成“檢驗亞鐵離子溶液、檢驗鐵離子溶液”實驗，還可以根據學生存在的知識疑難點，學生比較難理解如何檢驗“亞鐵離子和鐵離子的混合液”中亞鐵離子，可以創(chuàng)設實驗情境，補充檢驗“亞鐵離子和鐵離子的混合液”實驗，歸納出混合液中檢驗亞鐵離子和鐵離子的方法和順序，因亞鐵離子對檢驗鐵離子無干擾，可以滴加硫氰化鉀溶液檢驗鐵離子；而鐵離子對檢驗亞鐵離子有干擾，不能采用加硫氰化鉀溶液檢驗亞鐵離子，可利用亞鐵離子的還原性，向溶液中滴加適量酸性高錳酸鉀溶液，溶液紫紅色褪色說明含有亞鐵離子。讓學生對直觀的實驗現(xiàn)象進行理解和運用，學生通過這種直觀的實驗對比，可以更好地理解掌握鐵離子和亞鐵離子的轉化關系，培養(yǎng)學生的實驗意識和宏觀辨識能力。

對“離子反應”這一概念的教學，在完成教材中“硫酸鈉溶液和氯化鋇溶液”的反應，針對學生對氫氧化銅拆與不拆經?；煜磺澹處熆梢匝a充 “硫酸銅溶液和氫氧化鈉溶液”實驗，在生成的氫氧化銅的基礎上，繼續(xù)補充“在氫氧化銅沉淀中滴加氯化氫溶液直至沉淀溶解”實驗，讓學生體驗宏觀物質反應的實驗情境，認識到物質間的反應，通過觀察顏色變化、沉淀形成和消失等宏觀變化，引導學生探索化學實驗背后的根本原因，引導學生寫出反應方程式和離子反應方程式，從微觀方面如化學符號、化學式、離子反應方程式等角度認識化學反應的實質，培養(yǎng)學生宏觀辨識與微觀探析意識[4]。

（二）設計實驗問題，培養(yǎng)學生推理能力與證據意識

實驗問題意識不僅是培養(yǎng)核心素養(yǎng)的重要途徑之一，還是培養(yǎng)學生推理能力與證據意識的有效方式。實驗問題引導是教師圍繞一定的實驗教學目標，結合學生已有的認知水平和認知規(guī)律，循序漸進地提出問題，幫助學生提高認知[5]。在教學過程中，可以將學科知識、學生能力和學科素養(yǎng)要求轉換為具有層次性的系列問題，培養(yǎng)學生的推理能力與證據意識學科素養(yǎng)，提高學生的探究能力。

例如，在人教版選修性必修一《電解池》的教學中，由于電解原理理論性強，如果要讓學生深刻領會電解原理，就需要先從微觀的角度判斷溶液中存在哪些自由移動的離子。在理解溶液中離子的放電順序方面，學生的思維障礙較大，為了更好地幫助學生理解溶液放電順序，提高推理分析能力，可以在學生做電解氯化銅溶液實驗前，可以先向學生提出以下幾個問題：

問題1：初中學生學習過電解水，思考通電后，水電離出的氫離子（陽離子）和氫氧根離子（陰離子）分別向電解裝置中哪個電極運動？與直流電池負極和正極相連的石墨上分別產生什么氣體？

設計問題1電解水實驗引入電解裝置的陰極與陽極，符合維果斯基最近發(fā)展區(qū)原理，與電源負極相連的電極產生氫氣，氫離子放電，作為電解池的陰極；與電源正極相連的電極產生氧氣，作為電解池的陽極。

問題2：如果在水中加入鹽，比如在水中加入氯化銅，氯化銅溶液中存在哪些自由移動的離子？

問題3：電解池連接電源通電后，氯化銅溶液中離子在溶液中的運動是否會發(fā)生變化？移向電解池陰陽兩極的離子分別是什么？誰先放電？

問題4：在陰、陽兩極上可能會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？兩極上析出或逸出的產物可能是什么？

通過以上的問題層層遞進引導，讓學生意識到電解鹽溶液時，不僅要考慮到鹽電離出來的離子，也要考慮水電離出來的離子，如果沒有電解水的實驗做鋪墊，學生很容易忽略電解酸堿鹽溶液時水的電離影響，在理解溶液中離子的放電順序方面，容易造成學生思維障礙，影響學生推理分析的能力。

化學課堂開展實驗探究活動前，要深入發(fā)掘有價值的化學問題，幫助學生突破理解概念時的思維障礙，通過層層遞進地進行實驗設問，強化學生的問題意識，帶著問題進行實驗，培養(yǎng)學生推理能力與證據意識[6]。

（三）結合實驗對比，滲透化學變化觀念

在高中化學實驗教學中，結合實驗比較策略，不僅可以幫助學生揭示教科書中的實驗原理，還可以使學生從根本上理解化學原理，掌握化學概念，并激發(fā)他們對化學實驗的興趣。實驗對比與教師只根據課本演示實驗完成實驗操作不同，實驗對比不僅能加深學生對所學知識的理解，還能培養(yǎng)學生獨立思考能力與探索精神，滲透化學變化觀念。

再如，在人教版選修性必修一《電解池》的教學中，在幫助學生掌握電解池發(fā)生電解的條件時，教師可仿照原電池形成條件的實驗，完成以下三個實驗對比來進行教學：1.將兩根碳棒分別插入氯化銅溶液中，觀察兩極是否有明顯現(xiàn)象；2.同時將兩根碳棒插入氯化銅溶液中，用導線相連接；3.將兩根碳棒分別與直流電源正負極相連后，再插入氯化銅溶液中，觀察實驗現(xiàn)象。通過以上三個實驗對比，學生發(fā)現(xiàn)只有實驗3中生成了銅和氯氣。在實驗中，引導學生仔細觀察，并分析這3個實驗的本質區(qū)別是什么？實驗3滿足了電解池產生的條件，請歸納形成電解池的條件，通過實驗對比，學生可以快速抓住電解池與原電池的本質區(qū)別，形成電解池必須是有電流通過才可以進行，要有兩個陰陽兩極和電解質溶液，形成閉合回路，讓學生對電解裝置的條件深刻理解，并且在其頭腦中留下深刻印象。然后引導學生根據實驗現(xiàn)象，自己分析出陰陽兩極發(fā)生的變化，理解原電池與電解池的區(qū)別。結合實驗對比，培養(yǎng)學生化學條件改變會引發(fā)化學變化的化學觀念。

（四）優(yōu)化實驗設計，增強科學探究與創(chuàng)新意識

教材中設置了許多實驗，教師可以利用這些實驗來指導學生設計計劃，引導他們優(yōu)化書籍的實驗設計，驗證他們的假設，使學生通過自主探索增強探索能力和創(chuàng)新意識。在教學實踐過程中，引導學生注重實驗探索的設計、探索氛圍的營造、激發(fā)學生的實驗探索意識和探索能力的培養(yǎng)，充分滲透和培養(yǎng)學生的科學探索和創(chuàng)新意識，幫助學生建構化學核心概念，促進核心素養(yǎng)的發(fā)展。

例如，在人教版必修一《鐵及其化合物》中鐵離子和亞鐵離子相互轉化的實驗，教材中鐵離子轉化成亞鐵離子的實驗試劑選擇只給鐵粉，亞鐵離子轉化成鐵離子的實驗試劑選擇只給氯水，如果只做驗證性實驗，學生的思維容易單一或僵化。教師如果在實驗前根據氧化還原反應的知識，引導學生思考怎樣選擇合適的化學試劑使鐵離子轉變成亞鐵離子，如加入還原劑如銅粉、鐵粉、KI溶液、維生素C等可實現(xiàn)鐵離子轉變成亞鐵離子；再引導學生思考怎樣選擇合適的化學試劑使亞鐵離子轉變成鐵離子，如加入氧化劑如酸性高錳酸鉀溶液、過氧化氫、新制氯水等可實現(xiàn)亞鐵離子轉化為鐵離子。教師可給學生提供一些試劑：氯化鐵溶液、氯化亞鐵溶液、新制氯水、硫氰化鉀、鐵粉、酸性高錳酸鉀、過氧化氫、維生素C、四氯化碳；請同學們從中選擇合適的試劑，完成實驗亞鐵離子到鐵離子的相互轉化，其中一組學生完成亞鐵離子→鐵離子的實驗探究，另外一組完成鐵離子→亞鐵離子的實驗探究，最后全班進行實驗探究成果分析與討論。在理論引導的基礎上，引導學生優(yōu)化實驗設計，進行小組實驗，充分發(fā)揮學生學習的積極性和主動性，享受自主探究和合作學習帶來的樂趣，增強學生的科學探究與創(chuàng)新意識。

（五）借助綠色化學實驗，培養(yǎng)學生科學精神和社會責任

高中化學實驗教學課堂不僅可以使學生對實驗現(xiàn)象有直觀感受，還可以增強他們觀察能力和解決問題的能力，更是向學生傳授環(huán)保知識的好場所。在高中化學實驗中，如果教師能對學生進行綠色化學實驗的滲透，積極地探索化學實驗綠色化學的途徑，針對教材中的化學實驗不斷創(chuàng)新改進，不僅順應了實驗教學發(fā)展的新趨勢，還培養(yǎng)了學生科學精神和社會責任感。

例如，在人教版必修二教材中《濃硫酸》中濃硫酸與銅反應的實驗，二氧化硫的檢驗是高中化學實驗教學的重點之一，在課本中的實驗簡單直觀，但是存在一些不合理的地方。為解決這些問題，可以在裝置上進行一些小的改進，先按課本實驗裝置連接好發(fā)生裝置，導氣管直接連接干燥管，在干燥管中放一團用品紅溶液浸濕的棉球，同時裝有堿石灰做尾氣處理。加熱濃硫酸，使產生的二氧化硫進入干燥管，先遇到棉球，使棉球褪色，說明產生了二氧化硫氣體，然后被堿石灰吸收，停止加熱觀察試管中溶液的顏色。這樣改進不僅適合教師演示，而且也適合學生實驗。整個裝置簡單，易于操作，節(jié)省實驗藥品，實驗效果良好，防止二氧化硫排放到空氣中，培養(yǎng)學生環(huán)保意識。讓學生在實驗教學過程中感受到化學綠色化的魅力，他們就有可能成長為具有可持續(xù)發(fā)展與環(huán)境保護意識的高素質

人才。

結束語

綜上所述，新課程改革的實施，推動了化學實驗教學的改革，化學教師可以通過不同策略優(yōu)化實驗，也可以綜合運用實驗策略，以培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)為基礎展開化學教學。通過以化學實驗為基礎，創(chuàng)設實驗情境，設計課堂問題，引導優(yōu)化實驗設計，借助綠色化學等手段，引導學生思考探究，動手操作實驗進行驗證，幫助學生化學思維的形成，掌握相關知識點，厘清知識脈絡，培養(yǎng)學生實驗探究、動手操作和創(chuàng)新能力，并有利于學生核心素養(yǎng)的形成和全面發(fā)展，不斷提升高中化學實驗教學的有效性。

參考文獻

[1]侯麗麗，劉晶，于少華，等.基于學生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的元素化合物教學研究：以“鐵及其化合物”單元整體教學為例[J].化學教學，2019（7）：44-46.

[2]鐘興華，張體民，李雄凡，等.素養(yǎng)為本的高中化學實驗教學現(xiàn)狀分析及對策[J].中學化學教學參考，2019（18）：42-43.

[3]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[4]黃麗丹.基于發(fā)展學科核心素養(yǎng)的高中化學實驗教學策略：以“鐵及其化合物的性質”為例[J].名師在線，2020（5）：48-49.

[5]何中瓊.基于“學生發(fā)展核心素養(yǎng)”背景下的高中化學教學策略探究[J].中學化學教學參考，2018（4）：1-3.

[6]柯洪偉.核心素養(yǎng)下的高中化學實驗教學策略探究[J].名師在線，2020（9）：74-75.