核心素養(yǎng)導向下的化學實驗教學改革與探索

楊先明

[摘 ? 要]化學是一門以實驗為研究手段的自然科學，決定了化學實驗及其教學改革是課堂教學的主旋律，是化學教學改革的趨勢和必然。目前的化學實驗教學在內容的選擇、設計和呈現上，都發(fā)生了巨大變化，更符合學生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的要求。

[關鍵詞]核心素養(yǎng);化學實驗;教學改革

[中圖分類號] ? G633.8 ? ? ? ?[文獻標識碼] ? A ? ? ? ?[文章編號] ? 1674-6058（2019）26-0063-02

一、化學實驗教學內容的改革

從化學實驗教學內容的選擇來看，化學實驗的生活化、趣味化的特點十分明顯。

1.化學實驗的生活化

化學是一門以實驗為載體的自然科學，而化學實驗通常會接近日常生活、貼近科技進步、緊跟經濟發(fā)展。這樣既可以提高學生學習化學的興趣，使學生感到化學就在自己的身邊，并不遙遠和陌生，又可使學生在了解和學會化學知識的基礎上，清楚地認識到所學化學知識能為我所用，可以用來解決日常生活和社會實際問題。因此，拓展化學實驗的功能，發(fā)展學生的化學學科核心素養(yǎng)，具有十分深遠的意義。

（1）選取日常生活中的化學物質作為化學試劑。這樣的試劑，可以使學生有一種親近感，體會到化學并不陌生和深奧，這有利于激發(fā)他們進行實驗探究的欲望和學習化學的原動力。如在講“分散系”時，筆者安排了一個分組實驗，即汽油、泥漿、豆?jié){在水中的分散實驗。

（2）選取日常生活和現代科技中的化學現象作為實驗素材。日常生活和現代科技中的很多化學現象都可以作為化學實驗的素材，以這些素材為實驗內容，既有利于培養(yǎng)學生的注意力和觀察能力，又有利于學生學以致用，同時對化學實驗教學改革有重要作用。如在講“原電池”時，筆者安排了一個鐵釘銹蝕的分組實驗。

（3）選取與化學有關的社會問題作為實驗切入點?；瘜W在給人類帶來巨大利益的同時，也給人類帶來了不少災難。選取與化學有關的社會問題為實驗切入點，有利于學生從化學的角度來解釋和解決現實中與化學有關的社會問題，這對于培養(yǎng)和激發(fā)學生的社會責任感和擔當精神具有重要作用。如在講“氧化劑和還原劑”時，筆者安排了一個維生素C還原補血劑中鐵離子的分組實驗。

2.化學實驗的趣味化

各種大數據顯示，很多中學生的化學學習動機和興趣正在急劇下降，有不少學生在選課時不選化學。雖然化學實驗具有激發(fā)學生化學學習動機和興趣的作用，但課堂上做了化學實驗也不一定能夠激發(fā)學生的學習動機和興趣。因此，如何增加化學實驗的趣味性，成了化學教師開始關注和積極探索改革的問題。

（1）合理增加趣味性實驗。趣味性實驗是指以現象明顯奇妙、觀賞性強來引發(fā)學生學習動機和興趣的實驗。如在講“萃取”時用到“相似相溶”原理，為此筆者安排了一個“套取指紋”的分組實驗。套取指紋是公安部門常用的一種破案技術手段，因此，本實驗對學生來說極具趣味性。

（2）課后適當布置家庭實驗。家庭實驗是指利用一些常見的日用品作為實驗用品，在家里獨立完成的課外實驗。這類實驗用品易得，安全性高，操作簡單，并且有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

可見，化學實驗的生活化、趣味化，有利于激發(fā)學生的探究動機和興趣，使化學實驗更加接近日常生活、貼近科技進步、緊跟社會經濟的發(fā)展，對發(fā)展學生的化學學科核心素養(yǎng)具有十分重要的作用。

二、化學實驗設計的改革

從化學實驗的設計來看，化學實驗的探究化、綠色化特點十分明顯。

1.化學實驗的探究化

加強探究性實驗的設計，能更好地體現化學實驗的本質，有利于發(fā)展學生的科學探究能力和探索精神，對促進學生化學學科核心素養(yǎng)主動、全面的形成和發(fā)展，具有十分重要的意義。如在講溶液稀釋和混合時體積不具有“加和性”時，筆者設計了如下探究性實驗。

【想一想】為什么會出現體積差異？

如何設計這樣一個探究性實驗，是一個重難點問題。首先要明確實驗目的，引導學生根據已有的生活經驗和化學知識，對可能出現的各種情況，大膽地進行猜想與假設。其次在“明確實驗目的”“提出猜想與假設”之后，要引導學生“制訂實驗方案”。那么如何制訂實驗方案？采用什么方法來制訂實驗方案呢？“控制變量法”是常用的科學方法。第三，對所設計的實驗方案要通過“進行實驗”“收集證據”加以實施。最后，要對所收集的事實和證據進行整理和加工。案例中運用了“表格化”的處理方法。在加工事實和證據的基礎上，引導學生觀察并通過獨立思考，對所探究的問題進行解釋，最終得出結論。

通過這樣一個探究性實驗設計，學生既學到了化學知識與實驗技能，也學習了多種科學方法（如“控制變量法”）;既發(fā)展了學生實驗探究能力和探索精神，又培養(yǎng)了學生“科學探究與創(chuàng)新意識”的核心素養(yǎng)。

2.化學實驗的綠色化

（1）化學實驗的綠色化設計。從實驗設計來看，化學實驗的綠色化，就是選取綠色化的原料，采用“原子經濟性”的化學反應，使所獲得的產物綠色化（如下圖所示）。

一個化學反應的原子經濟性程度可以用“原子利用率”來衡量。

原子利用率

[=被利用的原子總物質的量所有反應物的原子總物質的量×100%]

如，請評價以下兩種制備環(huán)氧乙烷的實驗設計方案。

【方案一】氯乙烷路線

第一步：CH2=CH2+Cl2+H2O→ClCH2CH2OH+HCl

第二步：ClCH2CH2OH+HCl+Ca（OH）2→

+H2O+CaCl2

【方案二】催化氧化法

CH2=CH2+ [12] O2[→Ag]

方案一除目標產物環(huán)氧乙烷外，還有副產物水和氯化鈣，原子利用率小于100%。方案二只生成目標產物環(huán)氧乙烷，原子利用率為100%。

（2）化學實驗的微型化設計。100%的原子利用率，是化學實驗綠色化設計所追求的理想目標。但是，在實際的化學反應中，在目前的狀況下，很多化學反應很難達到100%的原子利用率。為此，非常有必要研究如何降低化學反應污染程度的問題。開展微型化學實驗就是解決這一問題的重要手段。

微型化學實驗具有以下一些特點：（1）器材簡單、經費低;（2）安全性高、污染小;（3）藥品用量少、實驗用時短。學生通過微型化學實驗，既培養(yǎng)了動手、動腦的能力和創(chuàng)新思維，又培養(yǎng)了參與意識和創(chuàng)新精神，同時激發(fā)了強烈的探究興趣和欲望，體現了微型實驗的內在魅力。

三、化學實驗陳述方式的改革

化學實驗內容的陳述應具有科學性，確保精準無誤。中學化學教學過程中，對實驗內容的陳述在確保其科學性的同時，未必就要“學術化”。采用什么樣的語言來陳述實驗內容，實際上不僅要依照一定的化學課程理念，而且要考慮教育對象的接受程度。在核心素養(yǎng)導向下，以學生發(fā)展為中心的化學課程理念，必然要求“學術化”陳述轉變?yōu)椤叭诵曰标愂觥?/p>

例如，“鐵生銹原因”的實驗探究。

【創(chuàng)設情境】請同學們閱讀資料，了解全球每年因鋼鐵生銹所造成的經濟損失情況。

【提出問題】鐵釘生銹的原因是什么？下面我們通過實驗來探究這一問題。

【實驗】（1）請設計實驗探究該問題;（2）請自己動手完成實驗，描述你所觀察到的實驗現象;（3）根據實驗現象，你能得出什么結論？（4）根據鐵生銹的原因，你能提出一些防止鐵生銹的措施嗎？

【案例分析】這一案例較為突出地體現了化學實驗內容的“人性化”陳述。

（1）用“請”字開頭使學生感受到親切和尊重。

（2）用到第二人稱“你”進行陳述，使學生倍感交流的平等性。

（3）用的是“自己”而不是“學生”來進行陳述，使學生在一種輕松的環(huán)境、愉悅的心境下進行學習。

在實驗教學的改革和探索中，加強化學實驗的生活化、趣味化，有利于激發(fā)學生的探究動機和興趣。加強化學探究性實驗的設計，有利于發(fā)展學生的科學探究能力和探索精神，對促進化學學科核心素養(yǎng)主動、全面的形成和發(fā)展具有十分重要的意義

[ ?參 ? 考 ? 文 ? 獻 ?]

[1] ?閔恩澤，傅軍.綠色化學的進展[J].化學通報， 1999（1）：10-15.

[2] ?朱文祥.綠色化學與綠色化學教育[J].化學教育，2001（1）：1-4+18.

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[5] ?王磊，李川，胡久華.核心素養(yǎng)導向的化學教學實踐與探索[M].北京：北京師范大學出版社，2016-2018：291.

（責任編輯 羅 ? 艷）