程文娟

【摘要】  利用实验素材，提供宏观现象，通过从原子、分子层面学习物质组成、性质，学习化学本质特征，建立宏观辨识和微观辨析核心观念;通过完成限定条件的实验活动、实验设计以及结果分析，掌握科学研究方法，突破教学重难点，落实化学核心任务——变化观念与平衡思想，证据推理与模型认知，探究精神等核心观念;通过完成主题性内容的科学探究活动，培养科学探究与创新意识，实事求是的科学精神等核心素养。

【关键词】  实验 探究 合作 交流 核心素养

【中图分类号】  G633.7               【文献标识码】  A     【文章编号】  1992-7711（2019）18-010-02

一、核心素养和化学学科核心素养的理解

高中课程标准专家修订组经过深入研究，达成普遍共識，认为中国学生发展核心素养指学生应具备的，能够适应终生发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。而化学学科核心素养是学生发展核心素养的重要组成部分，是学生通过高中化学的学习，在知识与技能、过程与方法、情感态度和价值观等方面发展的综合表现。

化学是在原子、分子层面研究物质组成、性质及其应用的自然科学，开展以化学实验为主的活动，可以丰富化学知识与技能的认识，建立宏观与微观认识的思维方式，从而形成微粒观、变化观等核心观念，通过科学探究等学习方式的体验，了解科学探究过程，掌握科学研究方法，培养探究精神和实事求是的科学精神。

二、本校学生现状调研

本校学生为广州市B类生源，基础不够扎实、学习能力中等，学习习惯很传统——以听讲为主。笔者在多年高中化学教学过程中，发现学生在学习化学知识时，尤其是对于实验素材的作用认识不到位，很多学生做完实验，感觉“玩了一场”，甚至到后期学习时完全不记得曾经做过的实验。对此笔者做了一份调查，对于其中的一个问题：

“5、你认为化学实验在化学学习中最大作用是什么（单选）

A提供实验事实B突破概念理解C掌握实验方法和操作D培养探究能力E培养科学精神”

笔者预期每个选项人数应该“平分秋色”，但是本校参加研究的786名学生，其中55%的人选择C，而E选项选择的比例极低为0.3%，其它几个选项比较均等为15%左右。显然他们对于实验功能的认识还只停留在核心素养的“初级阶段”——知识与技能的学习。未来我们教师在新改革要求下，很有必要改变自身观念并提升教学水平。

三、教学实施过程

1.通过从原子分子离子角度学习化学学科本质特征，培养以宏观辨识与微观辨析为主的核心素养

案例一、初学“萃取分液”概念时，学生经常混淆本质原因，究竟是密度不同还是溶解性不同？必修1教材用四氯化碳萃取碘水中的碘单质过程中，由于学生对于新物质I2和CCl4性质不熟悉，又没有见过两种无色透明液体分层，因而不能理解萃取的内涵。所以笔者将实验教材内容调整为以下步骤：

实验步骤1：将5ml水和10mlCCl4分别倒入分液漏斗中，充分振荡，静置观察现象。

设计意图：①提供“分层”的宏观现象，两种无色透明溶剂互不相溶

②根据溶剂体积不同，很快发现上层是水，下层是CCl4

③类比沙子与水不相溶的原理，得出在下层的液体密度大

实验步骤2：向上述混合液中缓缓加入5ml碘水溶液，静置观察。

设计意图：提供碘水与水相溶而与CCl4不相溶宏观现象，得出“相似相溶”结论，培养分析归纳能力

实验步骤3：充分振荡上混合液，再静置观察现象。

设计意图：提供碘分子从水溶液中“跑入”CCl4中宏观现象，能够从微观角度理解分子运动，培养微粒观和变化观

分析：通过上述过程，学生很快“观察”到CCl4物理性质，能够很好地宏观辨识“分液现象”，也能微观辨析“萃取”原理，很好地突破“萃取”概念的内涵，培养了学生宏观辨识和微观辨析的核心素养。

案例二、高一的学生初次接触离子反应，很多学生一直搞不清楚“电解质”和“导电性”关系。所以笔者就学生的困惑设计实验如下：

实验步骤1：观察硫酸铜晶体颜色，用发光二极管检测上述晶体的导电性

设计意图：提供电解质物理性质的宏观现象

实验步骤2：将上述晶体2g溶于10ml水中，配成溶液，观察溶液颜色并画出溶液中微粒运动情况

设计意图：①提供电解质溶解、电离、导电宏观辨识，②培养微粒观和变化观

实验步骤3：用发光二极管检测上述溶液的导电性

设计意图：突破“电离”、“导电性”、“电解质”概念理解，培养微粒观

实验步骤4：向上述溶液分别加入盐酸、NaCl溶液、NaOH溶液，都会反生化学反应吗？如何验证？

设计意图：培养学生微粒观以及逻辑思维能力，培养科学探究意识

分析：学生通过完成上述实验，能够清晰观察到硫酸铜晶体溶解时溶液颜色的变化，“晶体消失，蓝色从底部扩散到整份溶液中”，从而能想象到这就是铜离子的运动，培养了微粒观，从“硫酸铜晶体不导电，其电解质溶液才能导电”的现象中认识到导电需要自由移动的离子，电解质只有在限定条件下“水溶液中或熔融状态下”才能电离出离子从而导电。该过程从离子、分子层面学习了电解质以及电离概念的内涵，也为这些概念的外延“离子反应及其发生的条件”的学习做好理论铺垫;也培养了学生宏观辨识与微观辨析的核心素养。

2.通过完成限定条件的实验探究，分析实验结果从而培养以变化观念与平衡思想为主的核心素养

案例三、“重结晶”也是学生学习的一个难点，人教版选修5教材选用含有泥沙的苯甲酸为实验药品，该实验过程中，没有体现“在此溶剂中溶解度很大的杂质”，高三复习过程中出现的“蒸发结晶”和“冷却结晶”，学生对于“需不需要趁热过滤”思路不清晰;其次对于化学核心观念的培养更没有意识。所以笔者就这些问题改编了实验素材：

实验步骤1：任选（0.1g或0.3g或1g或2g）粗苯甲酸，将其加到100ml烧杯中，再加入50ml蒸馏水，在石棉网上边搅拌边加热

设计意图：通过查阅苯甲酸溶解度和苯甲酸溶解过程的观察，培养学生变化观和平衡观，培养绿色化学价值观

实验步骤2：向配制好的50ml粗苯甲酸溶液中加入2g硫酸铜晶体

设计意图：通过硫酸铜的溶解和溶液颜色变化，培养学生微粒观和变化观

实验步骤3：趁热过滤，观察滤纸上物质状态;冷却结晶，观察烧杯中滤液现象

设计意图：培养科学研究方法和实事求是科学精神

实验步骤4：分析滤液中为什么没有或有晶体？为什么没有析出硫酸铜晶体？

設计意图：培养学生探究意识，逻辑思维能力，合作交流能力

分析：学生考虑到后面还要“苯甲酸再结晶”，也就是形成过饱和溶液但又不能浪费药品污染环境，就会在步骤①选择到合适质量的粗苯甲酸，能够培养学生的变化观和平衡观，以及环境保护责任感和价值观;通过观察“硫酸铜”的存在形式，很好地理解“重结晶”中溶解度很大的杂质除杂过程及原理，突破了教学重难点，学生可以很好地理解“趁热过滤”的作用是除去溶解度小的杂质，其次通过分析“硫酸铜不能结晶”再一次强调培养学生的变化观和平衡观，培养学生合作交流能力，提高语言表达能力。

3.通过连续完成同类型的实验活动，培养以证据推理与模型认知为主的核心素养

案例四、对照实验是一种重要的科学研究方法，学生不仅要学会该研究方法的一般思路，还要就问题中具体细节进行更加严密地分析考虑，笔者以“影响化学反应速率的因素（对照实验）”为例，谈谈对于学生“对照实验思维模型认知”的培养：

首先，以人教版选修4实验2-2为素材，考察“浓度”对反应速率的影响，建立“对照实验思维模型”;其次，还是选用该素材，考察“温度”对反应速率的影响，巩固应用“对照实验思维模型”;最后，通过利用人教版选修4第2节中实验2-3以及第一个科学探究继续分析试剂加入顺序问题，巩固提升“对照实验思维模型”，而笔者就第一个科学探究中的“试剂加入顺序及理由”展开讨论：

试剂加入顺序：①KI溶液+硫酸溶液+淀粉溶液②KI溶液+淀粉溶液+硫酸溶液

③硫酸溶液+KI溶液+淀粉溶液④硫酸溶液+淀粉溶液+KI溶液

⑤淀粉溶液+硫酸溶液+KI溶液⑥淀粉溶液+KI溶液+硫酸溶液

分析：该实验过程中有三种试剂，进一步考察对照实验的逻辑性和严谨性。学生通过分析反应原理及各试剂的作用，从而确定试剂加入先后顺序以及用量，该过程同学之间交流合作，提高了语言表达能力，能够欣赏“化学高手”严密逻辑思维，体现了化学学习科学思维方法，同时进一步培养了学生证据推理与模型认知的核心素养。

4.通过完成主题性的实验设计及探究活动，培养以科学探究与创新意识为主的核心素养

案例五、必修1碳酸钠和碳酸氢钠物质性质研究过程中，很多学生在初中学习时的经验“含有同种元素的物质相互间不反应”，以至于他们不能理解NaHCO3溶液和NaOH溶液反应，笔者设计主题“请设计实验验证NaHCO3溶液和NaOH溶液会发生反应”。

实验步骤1：分别向A和B试管中加入2ml浓度为1mol/L的NaHCO3溶液和Na2CO3溶液，滴加1mol/L氯化钙溶液

实验步骤2：分别向A和B试管中加入2ml浓度为1mol/L的NaHCO3溶液和Na2CO3溶液，加入氢氧化钙溶液

设计意图：因为碳酸氢盐都是可溶的，NaHCO3溶液加入氢氧化钙溶液也有白色沉淀产生，说明有新的离子CO32-生成，也证明了NaHCO3溶液和NaOH溶液会发生反应

分析：通过这个实验设计和探究活动，充分体现学生是学习的主体，不是形式上的“科学探究”，而是改变学习方式，学生利用已有知识、查阅相关资料，预测性质现象，实验探究验证，这个过程，学生感受了科学探究的程序，掌握了科学研究方法，当遇到异常现象时，也尊重事实，重复试验，找出原因。譬如学生甲在完成实验探究时，实际现象跟预期不一致，两份溶液的红色基本一致，大家尝试了很多种方法，改变试剂加入顺序，改变反应物浓度等，都没有达到预期猜想，后面通过查找资料，猜想可能是“该反应属于动态平衡，里面有很多未反应完的NaOH，所以导致两份溶液颜色接近”。譬如学生乙的实验“向1mol/LNaHCO3溶液中滴加1mol/LCaCl2溶液时，也有白色沉淀”，师生共同讨论，查阅资料，解决问题——改用低浓度的NaHCO3溶液、Na2CO3溶液和CaCl2溶液。这个过程学生不仅学习科学研究方法，更培养了学生创新意识、探究意识和实事求是的科学探究精神。

四、总结

笔者认为核心素养包括科学素养和人文素养，化学作为一门自然科学，强调科学素养为主，同时要提高人文素养。而我们将核心素养具体化为五个方面：宏观辨识与微观辨析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、探究精神与科学精神。但它们之间不是完全独立的，而是互相交融，绝大多数的实验素材都是提供宏观事实，学习化学的工具，为学生想象提供阶梯，更快更好地进行微观辨析;通过宏观现象的变化，才能形成变化观，从而更好地建立理论依据，建立模型;任何的实验过程，尤其是学生自主探究实验，都会体现科学探究方法和创新意识，在所有实验活动或实验设计中过程，大家相互交流合作，培养科学精神与社会责任，促进人文素养的培养。

[ 参  考  文  献 ]

[1]胡先锦.管窥高中化学学科核心素养[J].化学教与学，2017（3）26-28.

[2]杨梓生.研究学科核心素养内涵特性应有的三种基本视角——兼谈对高中化学学科核心素养的认识[J].福建基础教育研究，2016（8）68-70.