核心素养导向下的化学实验教学改革与探索

2019-11-12杨先明

中学教学参考·理科版 2019年9期

关键词：化学实验教学改革核心素养

杨先明

[摘要]化学是一门以实验为研究手段的自然科学，决定了化学实验及其教学改革是课堂教学的主旋律，是化学教学改革的趋势和必然。目前的化学实验教学在内容的选择、设计和呈现上，都发生了巨大变化，更符合学生核心素养培养的要求。

[关键词]核心素养;化学实验;教学改革

[中图分类号] G633.8 [文献标识码] A [文章编号] 1674-6058（2019）26-0063-02

一、化学实验教学内容的改革

从化学实验教学内容的选择来看，化学实验的生活化、趣味化的特点十分明显。

1.化学实验的生活化

化学是一门以实验为载体的自然科学，而化学实验通常会接近日常生活、贴近科技进步、紧跟经济发展。这样既可以提高学生学习化学的兴趣，使学生感到化学就在自己的身边，并不遥远和陌生，又可使学生在了解和学会化学知识的基础上，清楚地认识到所学化学知识能为我所用，可以用来解决日常生活和社会实际问题。因此，拓展化学实验的功能，发展学生的化学学科核心素养，具有十分深远的意义。

（1）选取日常生活中的化学物质作为化学试剂。这样的试剂，可以使学生有一种亲近感，体会到化学并不陌生和深奥，这有利于激发他们进行实验探究的欲望和学习化学的原动力。如在讲“分散系”时，笔者安排了一个分组实验，即汽油、泥浆、豆浆在水中的分散实验。

（2）选取日常生活和现代科技中的化学现象作为实验素材。日常生活和现代科技中的很多化学现象都可以作为化学实验的素材，以这些素材为实验内容，既有利于培养学生的注意力和观察能力，又有利于学生学以致用，同时对化学实验教学改革有重要作用。如在讲“原电池”时，笔者安排了一个铁钉锈蚀的分组实验。

（3）选取与化学有关的社会问题作为实验切入点。化学在给人类带来巨大利益的同时，也给人类带来了不少灾难。选取与化学有关的社会问题为实验切入点，有利于学生从化学的角度来解释和解决现实中与化学有关的社会问题，这对于培养和激发学生的社会责任感和担当精神具有重要作用。如在讲“氧化剂和还原剂”时，笔者安排了一个维生素C还原补血剂中铁离子的分组实验。

2.化学实验的趣味化

各种大数据显示，很多中学生的化學学习动机和兴趣正在急剧下降，有不少学生在选课时不选化学。虽然化学实验具有激发学生化学学习动机和兴趣的作用，但课堂上做了化学实验也不一定能够激发学生的学习动机和兴趣。因此，如何增加化学实验的趣味性，成了化学教师开始关注和积极探索改革的问题。

（1）合理增加趣味性实验。趣味性实验是指以现象明显奇妙、观赏性强来引发学生学习动机和兴趣的实验。如在讲“萃取”时用到“相似相溶”原理，为此笔者安排了一个“套取指纹”的分组实验。套取指纹是公安部门常用的一种破案技术手段，因此，本实验对学生来说极具趣味性。

（2）课后适当布置家庭实验。家庭实验是指利用一些常见的日用品作为实验用品，在家里独立完成的课外实验。这类实验用品易得，安全性高，操作简单，并且有利于培养学生的创新能力。

可见，化学实验的生活化、趣味化，有利于激发学生的探究动机和兴趣，使化学实验更加接近日常生活、贴近科技进步、紧跟社会经济的发展，对发展学生的化学学科核心素养具有十分重要的作用。

二、化学实验设计的改革

从化学实验的设计来看，化学实验的探究化、绿色化特点十分明显。

1.化学实验的探究化

加强探究性实验的设计，能更好地体现化学实验的本质，有利于发展学生的科学探究能力和探索精神，对促进学生化学学科核心素养主动、全面的形成和发展，具有十分重要的意义。如在讲溶液稀释和混合时体积不具有“加和性”时，笔者设计了如下探究性实验。

【想一想】为什么会出现体积差异？

如何设计这样一个探究性实验，是一个重难点问题。首先要明确实验目的，引导学生根据已有的生活经验和化学知识，对可能出现的各种情况，大胆地进行猜想与假设。其次在“明确实验目的”“提出猜想与假设”之后，要引导学生“制订实验方案”。那么如何制订实验方案？采用什么方法来制订实验方案呢？“控制变量法”是常用的科学方法。第三，对所设计的实验方案要通过“进行实验”“收集证据”加以实施。最后，要对所收集的事实和证据进行整理和加工。案例中运用了“表格化”的处理方法。在加工事实和证据的基础上，引导学生观察并通过独立思考，对所探究的问题进行解释，最终得出结论。

通过这样一个探究性实验设计，学生既学到了化学知识与实验技能，也学习了多种科学方法（如“控制变量法”）;既发展了学生实验探究能力和探索精神，又培养了学生“科学探究与创新意识”的核心素养。

2.化学实验的绿色化

（1）化学实验的绿色化设计。从实验设计来看，化学实验的绿色化，就是选取绿色化的原料，采用“原子经济性”的化学反应，使所获得的产物绿色化（如下图所示）。

一个化学反应的原子经济性程度可以用“原子利用率”来衡量。

原子利用率

[=被利用的原子总物质的量所有反应物的原子总物质的量×100%]

如，请评价以下两种制备环氧乙烷的实验设计方案。

【方案一】氯乙烷路线

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]

方案一除目标产物环氧乙烷外，还有副产物水和氯化钙，原子利用率小于100%。方案二只生成目标产物环氧乙烷，原子利用率为100%。

（2）化学实验的微型化设计。100%的原子利用率，是化学实验绿色化设计所追求的理想目标。但是，在实际的化学反应中，在目前的状况下，很多化学反应很难达到100%的原子利用率。为此，非常有必要研究如何降低化学反应污染程度的问题。开展微型化学实验就是解决这一问题的重要手段。

微型化学实验具有以下一些特点：（1）器材简单、经费低;（2）安全性高、污染小;（3）药品用量少、实验用时短。学生通过微型化学实验，既培养了动手、动脑的能力和创新思维，又培养了参与意识和创新精神，同时激发了强烈的探究兴趣和欲望，体现了微型实验的内在魅力。

三、化学实验陈述方式的改革

化学实验内容的陈述应具有科学性，确保精准无误。中学化学教学过程中，对实验内容的陈述在确保其科学性的同时，未必就要“学术化”。采用什么样的语言来陈述实验内容，实际上不仅要依照一定的化学课程理念，而且要考虑教育对象的接受程度。在核心素养导向下，以学生发展为中心的化学课程理念，必然要求“学术化”陈述转变为“人性化”陈述。

例如，“铁生锈原因”的实验探究。

【创设情境】请同学们阅读资料，了解全球每年因钢铁生锈所造成的经濟损失情况。

【提出问题】铁钉生锈的原因是什么？下面我们通过实验来探究这一问题。

【实验】（1）请设计实验探究该问题;（2）请自己动手完成实验，描述你所观察到的实验现象;（3）根据实验现象，你能得出什么结论？（4）根据铁生锈的原因，你能提出一些防止铁生锈的措施吗？

【案例分析】这一案例较为突出地体现了化学实验内容的“人性化”陈述。

（1）用“请”字开头使学生感受到亲切和尊重。

（2）用到第二人称“你”进行陈述，使学生倍感交流的平等性。

（3）用的是“自己”而不是“学生”来进行陈述，使学生在一种轻松的环境、愉悦的心境下进行学习。

在实验教学的改革和探索中，加强化学实验的生活化、趣味化，有利于激发学生的探究动机和兴趣。加强化学探究性实验的设计，有利于发展学生的科学探究能力和探索精神，对促进化学学科核心素养主动、全面的形成和发展具有十分重要的意义

[ 参考文献 ]

[1] 闵恩泽，傅军.绿色化学的进展[J].化学通报， 1999（1）：10-15.

[2] 朱文祥.绿色化学与绿色化学教育[J].化学教育，2001（1）：1-4+18.