浅谈如何通过高中化学实验创新培养学生的核心素养

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　　【摘 要】教育部在《关于全面深化课程改革 落实立德树人根本任务的意见》中，明确把核心素养的内涵界定为“学生应具备的适应终身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核心素养落地的抓手，是其具体化。化学实验是化学学科赖以形成和发展的基础。学生在实验创新过程中，通过巧妙构思，可起到变虚为实、化难为易、答疑解惑的功能，促进学生科学探究及创新意识、科学精神与社会责任感的形成，更是培养学生“核心素养”的重要途径。
　　【关键词】核心素养;高中化学;实验创新
　　【中图分类号】G633.8       【文献标识码】A
　　【文章编号】2095-3089（2019）09-0118-02
　　化学是一门极为严谨的科学，实验是从各种现象中发现规律、探究原因的主要途径。而当下的实验教学呈现出一种创新不足，学生们参与度不强的现象。因此笔者结合自己的教学经验谈一谈如何通过创新实验整体提升高中学生的化学学科核心素养。
　　一、高中化学学科核心素养的概念
　　高中化学学科核心素养包括“宏观辨识与微观探析”、“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”、“科学精神与社会责任”五个方面。化学学科核心素养是化学学科本质和育人价值的体现，化学学科及其教学对人的必备品格和关键能力的形成和发展起到了独特的作用。
　　二、化学实验创新的原则
　　1.趣味性原则。
　　化学实验虽然能够激发学生的学习兴趣，但是，大部分学生并不喜欢自己动手做实验，因为，在化学实验教学的过程中，教师过分强调实验操作的规范性，实验结果的有效性等，化学实验的趣味性功能完全没有体现。而新课改之后，化学教科书中逐渐增加了趣味性小实验、家庭小实验，供学生选做。另外，教师在进行化学实验教学的过程中也要引入一些相关的趣味性实验，如明矾的净水作用，喷水显字，粉尘爆炸，花变颜色等，当学生发现实验真正的乐趣与生活应用时，就会积极主动的去接触化学实验。
　　2.绿色化原则。
　　绿色化学的核心理念就是要利用化学原理从源头消除污染，摒弃了以前“先污染、后治理”的观点。所以，人们应该注意：①应选择无污染或者污染很小的实验药品。②如果反应物或生产物污染性较强，则需要在通风橱中进行。③对于生成物有毒的物质应尽快回收和处理，防止污染。
　　3.科学性原则。
　　教师必须保证实验内容讲授的正确性、科学知识的可靠性;要根据学生的认知能力和发展潜力引导学生做实验。做到实验内容正确、实验手段先进、实验方法可靠。
　　三、创新化学实验，落实学科核心素养
　　1.化学模型实验创新。
　　高中化学对学生的抽象思维能力要求较高，尤其在学习原子、分子、晶体等微观物质时，学生很难通过想象掌握其中的原理。如果教师鼓励学生大胆创新，动手制作学习模型，就能提高学生“宏观-微观”转换的能力，培养其“宏观辨识和微观探讨、模型认知、创新意识”的化学学科核心素养。化学实验模型有“气球模型、乒乓球模型、折纸模型、球棍模型”等。
　　气球模型可用于《选修3 物质结构与性质》的第一章原子结构与性质的第一节原子结构中的“原子轨道（s、p）”和第二章分子结构与性质中第二节分子的立体构型中的“杂化轨道”的教学。例如，我们用一颗气球表示s轨道，两颗系在一起的气球表示px（或py、pz）轨道，将px、py、pz轨道交叉放在一起，表示p轨道整体，这样的模型形象、直观、有趣味，学生很容易理解，这样他们在后面学习原子轨道“头碰头”、“肩并肩”重叠成键时就变得水到渠成了。
　　折纸模型可以用于《选修3 物质结构与性质》的第二章分子结构与性质中第二节分子的立体构型中的“VSEPR模型”、“ 分子或离子的立体构型”的教学时可以使用。例如，在教学过程中我们发现学生对于SF6分子构型为正八面体，NaCl晶体中一个Na+与最近的Cl-构成的空间结构也为八面体这类问题想像起来比较困难，教师利用手工折纸的方法让学生一起来做正八面体，通過动手，学生的立体空间思维得到发展，同时举一反三也促进了其他空间问题的理解。
　　2.化学教材实验的创新。
　　高中化学教材中大多数是验证性实验，即学生根据预定好的实验结果进行机械的实验步骤的操作，使得学生“重实验结果”而“轻实验过程”。这就要求教师引导学生在验证性实验的过程中善于观察与思考，针对现象不明显，步骤繁琐，浪费实验原料，污染环境，安全性差的实验进行创新改进，进而培养学生“证据推理、科学探究、社会责任”等核心素养。
　　例如：《化学必修1》第三章第一节金属的化学性质中，就铁与水蒸气的反应，课本以“科学探究”的形式提出，让学生设计实验验证，在总结学生设计实验方案的基础上，结合课本、资料中对这一问题的不同实验方案，让学生比较，弄清设计原则和方法，每种设计的优缺点，完善自己的设计方案。这样，既解决了学生对方法的选择和影响因素的对比，体验方案的步骤，掌握实验药品、目的、原理等问题，也培养了学生实验探究的素养。又例如：硫与氧气通过燃烧发生化学反应的实验，不仅会产生蓝色火焰和热量，生成的气体也含有刺激性气味，对生成气体的处理方面，教师可以引导学生根据气体的性质设计实验，运用不同的方法探索处理生成的二氧化硫。同时，通过学生自主设计二氧化硫处理的实验，可以使学生更加了解二氧化硫，并熟练掌握实验操作方法和技巧。
　　因此，教师在实验教学中应引导学生做探究性实验，从而实现发展学生学科核心素养的教学目的，以提高学生的化学学习能力; 引导学生发现和提出有探究价值的问题，设计并优化实验方案，完成实验操作，能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论;引导学生在合作中分享实验探究的成果，不断完善与改进实验探究的设想，养成独立思考、敢于质疑的习惯。
　　3.化学探究性实验的创新。
　　（1）思考实验异常现象，从实证的角度来设计。
　　在课堂实验中，有时经常出现一些异常现象，仅凭教材的粗略解释难以让学生信服，也容易扼杀学生探究欲望。如：某些实验后的产物与预期的情况不一致，或伴随着不可忽视的其它现象，有的是产物中含有其它杂质，有的甚至是得不到预期的产物，这些往往需要通过实验来进一步证实。教师要善于利用这些在课堂实验中生成的问题，设计实证性实验探究课，引导学生抓住化学变化的本质进行探究，培养学生严谨的科学态度，严密的思维能力。
　　（2） 质疑有关化学常识，从反思的角度来设计。
　　化学是一门基础的自然学科，高中是学生形成化学概念、掌握化学基本原理、基本思想、基本方法、基本技能的关键时期。由于学科的特点，有些现象的说明涉及到许多知识，往往还不能比较精确地解释到位，甚至就先用一些粗略的观点来说明。但学生的思维在形成过程中常会产生一些质疑，教师对这些问题却不能回避。这时教师就可以有意识地引导学生设计反思性实验探究课，对生活中的一些化学常识再质疑，培养学生进行科学探究的能力。
　　由此可见，化学实验创新的过程是逐渐落实化学学科核心素养的关键，只有抓住化学实验的创新，才能在化学教学过程中完成培养“全面发展的人”的目标。
　　本文系2018年度周口市基础教育教学研究项目《高中化学“3+1”教学模式下创新实验的研究》（zkjy18085009）研究成果。
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