在核心素养下的高中化学实验教学探究
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作者:范晓辉
摘 要：中国学生核心素养发展研究成果是在2016年的9月13日正式发布的，而对于中国学生核心素养的发展来讲，就是将培养“人的全面发展”作为核心的，并且是将“核心素养”作为重要导向的，属于新时期中小学课程的一种重要改革措施。在核心素养理论中就对学生的知识获取能力给予了重视，以及对学生的终身学习以及将来的发展问题给予了全面的考虑，进而符合促进人的全面发展的最终教育目标。在此基础上，本文结合自己的教学实践，对核心素养下的化学实验教学进行了分析。
关键词：高中化学;学科核心素养;化学实验教学
一、 化学学科核心素养的意义与内涵
学科核心素养的提出是基于全面贯彻党的教育方针，坚持立德树人，加强社会主义核心价值体系教育，完善中华优秀传统文化教育，增强学生社会责任感、创新精神、实践能力、推进考试招生制度改革。核心素养是以个人的发展和终身学习为目的的全新教学理念，正在取代以学生知识结构为核心的传统课程标准。核心素养通过指导、引领、辐射、带动学科课程教学，彰显学科教学的育人价值，使之自觉为人的终身发展服务，将“教学”升华为“教育”。高中化学学科核心素养体现了社会主义核心价值观下化学学科育人的基本要求，全面展现了学生通过化学课程学习所必须具备的关键能力和必备品格。化学学科核心素养充分地表征化学的本质特征，将学科基础知识、学科学习能力和学科思想方法有机融合。
二、 核心素养下的高中化学实验教学存在的问题
化学学科的建立是基于无数实验现象的归纳整理进而形成基本理论，化学实验无论是在现代学科研究过程中，还是在学科教学活动中都占据着举足轻重的地位。即使在计算化学逐渐受到关注的今天，理论计算还是需要实验来检验。这也体现了化学作为自然学科的基本特点。化学学科的开山鼻祖——英国著名化学家Boyle说：“不应该把理性放在高于一切的位置，知识就是从实验中获得，实验是最好的老师。”化学核心素养中的“实验探究与创新意识”等要素，是化学学科实践能力的重要表征。中学化学实验课堂教学不应仅局限于性质演示与简单制备，更应该变成教师与学生关于知识、情感态度、思维交流的舞台。
（一）实验教学环节不重视
但是由于中国人太过于功利化的文化，以高考的成败论英雄成为目前限制高中化学教学的最大障碍。由于担心过多的学生实验占据习题练习与讲评时间，为了追求考试成绩最大化，教师将实验放在末位，以演示实验代替学生探究实验与学生自主实验、以现代媒体手段代替课堂演示实验，这些现象并不是个例，而是具有普遍性的。这些现象的出现严重制约着学生综合素质能力成长，更无从体现化学学科素养中关于实验探究与创新意识的表述。对于学生而言，缺少学生实验的实践途径，严重阻碍了学生的动手操作能力与学生团队合作、科学思维品质的形成，在一定程度上限制了学生的思维成长和进步，不利于学生综合能力的提升。
（二）自身实验技能差
学生在初三开始学习化学，由于学生认知能力不足，对于陌生学科的学习方法基于教师的教学引导，但是中考侧重于记忆，将化学学习变成了文科式的记诵。这导致绝大多数学生从未进过实验室，加之进入到高中以后化学学习的知识要求高，思维品质要求高，许多学生无所适从，他们只是将化学的学习理解为记忆与简单计算，再通过题海战术来巩固练习。但他们面对演示实验时只是将注意力集中在表象现象而没有深入思考其隱藏在现象后面的科学本质，而使其进入学生实验室时怀着畏惧不安，受限于实验能力，在实验课上，学生都是例行公事地参与，对实验结构以及可能出现意外却没有心思花费时间去推理探究。长期无法获得成就感，最终使得学生对实验无法提起兴趣。而在合作探究性实验中，化学成绩好，能力强的同学以领导者的形式主导整个实验，其他同学只是以眼代替手，没有真正参与活动，将合作探究流于形式，如此恶性循环，实验能力的提升将成为无源之水，无本之木。
（三）受限于实验条件
基础教育的主导者对于化学实验教学模式的认识存在许多误区，如实验安全、实验室经费等问题。许多学校的实验设施不健全，实验器材短缺。化学实验用品是易消耗品，实验室中器材损毁现象严重，后期受限于经费问题，后期维护与添加不及时，造成现有的实验用品无法保证学生进行实验操作的基本要求。同时有些试剂与试纸由于年代久远，实验结果严重偏离理论，严重干扰了实验课堂的教学效果的达成，同时增加学生的不满与厌恶，结果造成学生实验兴趣的降低，严重打击学生学习化学的积极性，对于学生学科核心素养的培养不仅无益反而有害，同时也打击教师的积极性。
三、 以核心素养为指导的高中化学实验教学策略
（一）挖掘资源，创新探究实验
中学阶段是学生思维方式转变的重要阶段，由逻辑思维代替简单的形象思维，由证据推理代替表观认识。但是当学生处于非舒适区的陌生环境中，此时学生就会本能的只依赖于形象思维，而教师可以通过创设陌生情境，通过学生动手实验，培养学生综合能力。如人教版化学选修5科学探究——乙炔的性质。采用学生参与实验探究过程，参考资料，引导学生自主设计实验方案，发挥学生的主体作用，激发学生创造性思维能力和证据推理能力。实验方案如下：使用利用CaC2与饱和食盐水反应制备乙炔，依次通过CuSO4溶液洗气装置后，分别通入下列溶液①溴的四氯化碳溶液、②酸性高锰酸钾溶液、③[Ag（NH32]OH溶液、④HgSO4溶液+斐林试剂进行乙炔性质的检验。记录实验现象，组织学生团队交流讨论，通过推理分别得到乙炔的化学性质。
实验结束后，教师作为学习的引导者组织学生进行实验分析和讨论：
实验方案
实验现象
合作探究结论与评价
①通过溴的四氯化碳溶液，体现了怎样的性质，与乙烯与溴的四氯化碳溶液的现象对比有什么异同点
溴的四氯化碳溶液褪色 溴的四氯化碳溶液褪色说明乙炔作为富电子的不饱和炔烃可以与Br2发生加成反应，生成1，1，2，2四溴乙烷;与乙烯与溴的四氯化碳溶液的现象对比，相同的是均可以发生加成;不同点在于，乙炔与Br2速率较乙烯慢。说明乙炔的π电子密度要比乙烯小。
②试写出乙炔与酸性高锰酸钾反应方程式，体现了乙炔的什么性质
酸性高锰酸钾溶液的紫红色消失
体现了乙炔具有还原性。
③通过[Ag（NH32]OH溶液现象，可以利用该反应来干什么
产生白色沉淀
反应产生了难溶性的白色乙炔银沉淀;利用该反应可以用于乙炔气体的快速检验。
④HgSO4溶液后在与四羟基铜（Ⅱ）酸钠后产生什么现象，得到什么产物
产生砖红色沉淀
砖红色Cu2O的产生说明有具有还原性的乙醛生成。乙醛的生成是因为乙炔与水反应先生成乙烯醇，乙烯醇互变异构为乙醛。
在热烈的讨论结束后，教师立即引入教材中为什么要采用CuSO4溶液进行洗气，其目的什么？立即有优秀的学生给出了结论：将乙炔气体中存在的有毒且具有还原性硫化氢、磷化氢和砷化氢通过沉淀反应和氧化还原反应加以除去，避免干扰后续实验中关于还原性的讨论。笔者肯定其观点。
以教材实验为素材，以教师为引导创设实验情境，学生合作主导实验方案的设计，自主操作，合作论证，集合全体学生智慧。让学生体验科学探究的过程，参与科学的实验方法设计和操作，培养学生主动探索，主动思考，主动反思与总结。对于优秀学生而言，得到了获得知识后的满足感、荣誉感，促使其更加主动的进入到学科学习中去。虽然这样的教学模式在许多人看来是耗时耗力，但对于学生而言，却能在实验过程中发挥自己的主观能动性，在自由、开放、合作的学习环境中证明自己的能力，也是对高中枯燥学习环境的一种调节，有利于学生身心健康发展，也是培养人格健全的青少年的另一种途径。
（二）在实验探究中培养学生的怀疑精神
《孟子·尽心下》篇曰：尽信书，不如无书。指读书不要拘泥于书上或迷信书本，这要求求学者要善于独立思考问题。现代科学的建立无不是在怀疑中产生新的理论，从而形成现代社会文明。教科书是权威，但是我们要有怀疑的眼睛。对于化学反应而言就更是如此了，化学反应中经常会有一些副反应的发生，学生的学习过程中，要在实验中追求真理，体会化学学科特点，充实自己。人教版化学必修1实验4-9浓硫酸与铜反应，反应产生的气体能使品红褪色，说明有SO2产生，证明二者发生了氧化还原反应，但是试管中溶液的颜色却由原来的无色变为黑色，而如果产生硫酸铜则应该溶液为蓝色或浅蓝色，而教材中直接给出了产物。此时学生在怀疑心的驱使下非常乐意探究溶液产物。一组将试管中溶液静置后，取上层清液于另一支试管中，加水后溶液变蓝，这证明了确实有硫酸铜产生。另一组取下层浊液，加入稀硫酸后过滤，滤纸上出现黑色和红色固体。在证据的存在下，学生立即得到以下结论：铜与浓硫酸的反应非常复杂，并不是简简单单的产生SO2和CuSO4。除了这些主产物外还有其他物质生成，如黑色CuS、Cu2S以及灰黑色的Cu2SO4，正是因为Cu2SO4存在才在稀硫酸作用下歧化反应产生了红色Cu。这是因为该反应在浓硫酸介质中进行，而浓硫酸与我们最常见的水溶液体系差异巨大，许多可溶性的盐在浓硫酸中无法溶解，因此不能用简单的离子反应原理来解释。
在简单的探究实验的基础上，通过不同寻常的实验现象，利用怀疑为驱动力，让学生感受化学学科的复杂性与多变特点。而在这个过程中学生验证了自己的猜想，通过实验证明自己的猜想，培养了学生认真仔细，关注细节，同时也暗合了化学学生核心素养中证据推理。
（三）关注演示实验的引领作用
课堂演示實验是拉近学生与教师距离的重要方式，通过课堂实验将理论与实际相联系，在教师与学生互动中理解和记忆化学概念和规律，在活动中培养学生的观察能力，分析问题、解决问题的能力。同时课堂演示实验还承担着为学生演示正确操作与技巧的任务。
苯与Br2的亲电取代反应是高考化学实验考试的重要素材，基于教学实际要求，笔者将苯与Br2的亲电取代反应作为课堂演示实验进行教学。实验前笔者准备了以下问题：①使用铁丝的目的。②实验现象和反应原理是什么？③苯与Br2的亲电取代反应与甲烷以及氯气反应的异同点。④实验得到产物如何除杂。实验结束后组织学生讨论时有学生提出为什么不能使用溴水进行反应呢？通过对于以上问题的讨论，学生清晰地了解苯与Br2的亲电取代反应机理，首先Fe并不是催化剂而是利用其与Br2反应生成的FeBr3作为Lewis催化反应进行，反应放热，导致液溴挥发使得反应装置呈现红棕色;与甲烷以及Cl2反应均是取代反应，但反应条件不同。反应结束后使用碱溶液作为尾气吸收液，避免空气污染。由于产物中溶解了挥发的液溴，还有不溶性FeBr3，可通过水—10%NaOH—水洗分液后蒸馏，最后使用无水Na2SO4干燥。最后该反应不能使用溴水是因为二者不反应。
在演示实验的过程中学生不是观众而是演员，在学生与教师的完美配合下完成共同操作，既能增强学生实验技能与技巧，又能激发学习兴趣，学生热情参与，印象深刻，会增强学生的注意力和学习终端效果，使其爱上化学。
四、 结语
紧随新课改的持续性深化，进一步增强学生实验探究和实践创新的能力就变成了化学学科教学的主要目标。培养学生化学核心素养中的动手实践能力就属于一个长期坚持的过程，其并非是在几节实验课教学中就能够完成的，需要学生去坚持训练以及努力的学习，才可以获得更好的教学效果。
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作者简介：范晓辉，陕西省宝鸡市，宝鸡中学。
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