化学实验教学在发展学生核心素养中的作用和地位

摘 要 化学是以实验为基础的科学，不论是化学知识的形成、应用，还是各种猜想的验证都需要以化学实验数据为依据。同时，化学实验也是一种重要的学习方法，在发展学生核心素养上有着无可替代的作用。因此，化学实验在初中化学教学中处于核心地位。化学实验在发展孩子核心素养中的作用，其主要体现在学会学习（乐学善学、勤于反思、信息意识）、科学精神（理性思维、批判质疑、勇于探究）、实践创新（劳动意识、问题解决、技术应用）、社会参与（规则意识、责任担当）等几个方面上。

关键词 核心素养 思维能力 应用意识 动手能力 创新能力

中图分类号：G633.8文献标识码：A

1问题提出的背景

以核心素养为目标的新的课改渐渐拉开维幕，虽然很多教师都认为化学实验很重要，但却并不十分了解化学实验与发展学生核心素养之间的具体关联，因而不能把化学实验教学实践上升到理论的高度，这对充分挖掘教师潜能和发展学生核心素养都是不利的。所以，我们很有必要对此进行深入的分析和研究，以便各位老师能充分认识化学实验在发展学生核心素养中的作用和地位，主动开发实验教学资源，优化实验教学设计，调整自己的教学行为，促进学生核心素养的更好生成。

2核心概念的界定

核心素养是学生应具备的适应个人终生发展和社会需要的必备品格与关键能力。中国学生发展核心素养以培养"全面发展的人"为核心，分为文化基础、自主发展、社会参与3个方面，综合表现为人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新等六大素养，具体细化为国家认同等18个基本要点。各素养之间相互联系、互相补充、相互促进，在不同情境中整体发挥作用。

学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习逐步形成的正确的价值观念、必备品格和关键能力。与高中化学略有不同，初中化学核心素养包括“宏观辨识与微观探析”、“变化观念与守恒思想”、“证据推理与模型认知”、“科学探究与创新意识”、“科学态度与社会责任”五個方面。

这里谈的化学实验教学主要是指传统的以实物为基础的教师演示实验、学生实验和家庭实验，还包括以实验为基础或背景的讲解、思考、探究。不同于基于信息技术支撑下的各种实验视频资源、模拟实验。虽然实验视频类似于教师演示实验，模拟实验类似学生实验，但它们的真实性和偶然性以及供的信息量还是无法和真实的实验相比。

3化学实验的作用和地位

化学是以实验为基础的科学，不论是化学知识的形成、应用，还是各种猜想的验证都需要以化学实验数据为依据。同时，化学实验也是一种重要的学习方法，在发展学生核心素养上有着无可替代的作用。因此，化学实验在初中化学教学中处于核心地位。事实证明，理想的化学学习方式是学生的大部分课程在实验室里完成，实验室的药品学生可以随时取用，以便得到第一手实验数据，深刻理解化学规律，形成化学观念，具有很强的实验操作、实验设计、实验创新能力。显然，以现实的大班额和实验装备，也许只有极少数学校有这个条件。但这会是我们努力的方向。

化学实验在发展孩子核心素养中的作用，其主要体现在学会学习（乐学善学、勤于反思、信息意识）、科学精神（理性思维、批判质疑、勇于探究）、实践创新（劳动意识、问题解决、技术应用）、社会参与（规则意识、责任担当）等几个方面上。而这些正是我国学生需要重点发展的核心素养。同时，在发展化学核心素养：“宏观辨识与微观探析” 、“变化观念与守恒思想”、“证据推理与模型认知”、 “科学探究与创新意识”、“科学态度与社会责任”也有着不可替代的作用。

这里我简要简述一下化学实验和发展学生核心素养的关联。

第一，可以激发学生好奇心和求知欲，实现自我的主动发展，发展乐于探究，勇于探究的品质。所谓“乐学善学”就是对学习有兴趣，乐此不疲。讲的就是对学习有兴趣、有热情，认为好玩、有意思、有意义、有价值。俗话说“兴趣是最好的老师”，神奇的化学实验现象能激发学生的好奇心和求知欲，让学生的学习变得兴致盎然。例如，溶液由无色变为红色，由红色又突然变为无色。或由蓝色溶液生成蓝色沉淀，接着沉淀又变为黑色;看着钠的银白色小球在水中四处游动，逐渐变小，发出吱吱的声响，最后消失得无影无综…这些会让好奇的孩子们着迷，引导学生走向深远的化学世界。

第二 ，化学实验可以让学生获得直接的感性认识，经历知识的形成过程，促进对知识的认可，并加深学生对知识的理解，拓展学习的内容。课本上的许多化学知识不亲身感受，即便能记住也未必从心底认可。纸上得来终觉浅，深知此事要躬行。运用知识不仅能复习和巩固知识，让人从心底承认知识的正确性，还能发现课本上没有的细节和规律，甚至有意想不到的发现。在做氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液反应时，我们有时会发现生成的蓝色氢氧化铜沉淀不久会变成黑色，那是因为氢氧化铜不稳定，受热易分解;有时生成的沉淀并不是蓝色，而是蓝绿色。这是因为实验室里的氢氧化钠溶液常时间放置会吸收空气中的二氧化碳生成碳酸钠，结果生成了碱式碳酸铜的缘故。这些知识是教材中没有的，需要学生自己查阅资料，去探索化学世界的奥秘。

第三，动手实验不仅可以掌握常用器材的使用方法，发展实验技能，还可以克服学生动手实验的心理障碍，挖掘自身潜力，发展学生实践能力。动手能力不足是我国多数学生的现实问题。在教学过程中我常会发现有的学生划火柴怕烧着手，有的做实验怕酸碱腐蚀，有的怕有毒……这会严重制约学生的发展。其实，这些过分担心是多余的。化学实验有危险是肯定的，但只要适当注意，出现问题及时采取对应措施是没有多大危害的。而且我们的皮肤有很强的再生功能，及时清洗，做好防护，及时灭火，不仅能增强动手能力，还能克服心理障碍，让我们变得胆大而心细。一次有位学生对我说：“老师，硫酸会不会让手腐烂？滴加硫酸的实验还是你来吧！”听后，我真有些无语。随后，我告诉他，“硫酸没那么可怕，何况是稀硫酸。”并把稀硫酸滴在手掌上，过十几秒后再用清水冲洗。还教他用手指捏灭蜡烛。按照我说的做，虽然有几次感觉烫手，但他发现并无大的伤害。这位学生以后做实验就没有那么害怕，越来越勇敢。其实，无论是化学实验，还是生活中的其它危险，对事情的恐惧比事情本身更能摧毁一个人的意志。帮助学生克服心理障碍引导他们顺利发展是每个化学教师的职责。

第四，可以发展学生宏微结合的思维习惯，发展“宏观辨识和微观探析”、“证据推理与模型认知”等化学核心素养。组成和结构决定性质，任何化学的宏观现象都有微观解释，是微观的原子的重新组合的外在体现，而原子（原子团）的重新组合是由原子结构决定的。同时为便于研究化学变化国际上有一套专门的化学语言：元素符号、离子符号、化学式、化学方程式、离子方程式，还包括原子、分子的模型、晶体的空间模型等。宏观现象、微观粒子和符號语言构成化学反应的三重表征。教师在做化学实验时通常都会让学生观察宏观现象，并从微观上分析产生这种现象的原因，最后用化学方程式表达出来。在做物质成分探究实验时，我们也是加入试探性试剂，根据实验现象来分析物质微观构成，即它具有哪些离子或分子构成，进而判断它是哪些物质组成。这种方法我们常称为分析法，是我们进行科学研究或解决现实问题时常用的思考方法。

第五，可以培养学生解决问题的一般思维程序和方法，发展学生思维能力，拓展解决复杂问题的能力。探究实验对学生解决问题的能力培养有很大帮助。科学探究的几个程序：提出问题（发现问题）、做出猜想、设计实验（可有多种）、找证据（进行实验操作、观察现象、记录实验数据、）、分析讨论归纳得出结论（当猜想不成立时再进入下一轮猜想的探究）。另外，每一个方案的制定都来自于我们对相关物质组成、结构、性质及变化规律的了解。也就是说，要解决它，我们必须了解它及和它相关事物的性质和变化规律，做到“知己知彼，方能百战不殆”。这些流程和思维方式不仅对化学探究适用，对我们解日常其它工作有十分重要的实用价值。几十年后，也许我们的化学知识已忘得差不多了，但这套解决问题的思考方法和程序会帮助我们解决很多问题。

综合性实验探究在发展学生观察能力、分析能力、想象力、综合思维能力，解决复杂问题的能力上有重要作用。例如，在探究氢氧化钠变质后物质成分时，首先要做出合理的猜想：氢氧化钠变质的内因是什么？外因是什么？可能生成什么？并由此深入回顾氢氧化钠的化学性质，所处环境中空气的成分有哪些，哪些物质会同氢氧化钠反应，反应生成了什么。反应要遵循质量守恒定律，即反应前后元素的种类不变。由此我们可以找出造成氢氧化钠的元凶很可能是二氧化碳，生成物中应有碳酸钠。然后，根据生成物碳酸钠的化学性质，我们选择试探性试剂（盐酸或氯化钙或氯化钡）来检验。

第六，可以培养学生严谨细心、大胆质疑，乐于探究的科学精神，发展学生的实证意识。1766年，英国科学家卡文迪许首先利用硫酸和锌反应制得“易燃空气”，可他迷信于当时西方流行的“四元素”之说，没有深入研究，与重大发现失之交臂。而拉瓦锡能够摆脱传统思想的束缚，用精细严密的实验不仅证明空气是一种混合物，还把水蒸气通过高温金属管重新制得“易燃空气”并把命名为氢气，从根本上打破了水是一种元素之说，引起化学界新的革命，奠定了近代化学的基础。同样，稀有气体的发现也是因为科学家不迷信权威，不教条，注重从实验结果的差异，才最终有重大突破，为化学的发展起到强有力的推动作用。这些科学家的事迹是引导学生养成严谨、认真的习惯，学习正确的思维方式，培养科学精神的最好教材。

第七、可以培养学生学知识用知识的意识和习惯，发展学生创新能力和解决实际问题的能力。教师引导学生做学生实验、家庭实验或课外探究实验对发展学生解决问题的能力是很有帮助的。我们熟知的科学家拉瓦锡、爱迪生、爱因斯坦等都是动手能力很强，善于在实验、实践中检验知识，探究学问的人。

学生的创新能力总是在做的过程中生成。蒙台梭利有句名言：我听到了，我忘记了;我看过，我记住了;我做过了，我理解了。布鲁纳也曾说：“不经历真正获得知识的过程而单纯接受知识不能成为生动的知识。”这些名言都说明动手对学习，对透彻理解知识和灵活应用知识的重要性，对开发学生潜能，培养创新品质的重要性。美国教育家杜威大力推崇在做中学习，在生活中学习。我国著名教育家陶行知也提出“教、学、做”的统一是培养优秀人才最好的途径。这是因为只有自己亲身体验的知识才能深信，才能透彻理解，才能灵活应用，才解决各种问题，才能具有我们所期望的创新能力。让那些单靠背记取得高分的学生去制造、去发明、去创新，那是很艰难的，而善于实践，善于在动手动脑中学习的孩子却能较轻松解决生活和工作中各种复杂问题。虽然，在目前我国班级授课制下，我们不能如陶行之先生所期望的那样让每位学生都能完成大大小小的各种化学实验，但我们应该向学生提供尽可能多的动手机会，积累尽可能多的感性认识，培养学生观察能力，思维能力，创新能力。

4小结与展望

综上所述，化学实验教学在发展学生核心素养上的功能是全面和强大的，每位化学教师都应充分利用好化学实验教学。但这并不意味着仅凭一次实验或几次实验就能让学生的化学核心素养有质的提高，而需要教师和学生长时间努力。

随着信息技术的发展，各种虚拟的化学实验和化学视频不断出现成为化学实验的延伸和补充。实验视频和虚拟的化学实验以其经济、方便、安全、画面清晰深受教师和学生喜爱，并在训练学生实验操作技能，了解基本现象方面起到很重要的作用，为学生的自学、自我训练等方面提供了方便。但虚拟的实验与真实的化学实验毕竟有很大差别，尤其在培养学生动手能力、创新能力上，在可信度上无法与实际的化学实验相比。所以我建议在条件允许的情况下，能自己做实验就不要选择看视频或做虚拟实验。当然，对于那些有毒、爆炸或复杂的实验，让孩子们看视频是很适当的。现实生活、生产、科学研究中很多与化学有关的实验视频也是一种很好的教学资源，它们应成为化学学习很重要的补充。

基金项目：湖北省2017年重大招标课题《学科核心素养在课程实施中的路径与策略研究》总课题组;襄阳教学研究室 2018年一般课题《核心素养引领下初中化学教学优化策略的实践研究》子课题组。

作者简介：彭德高 ，生于1970年5月，男，湖北枣阳人，于枣阳市琚湾镇第一中学任教化学，中学一级教师。当前主要研究核心素养在初中化学教学中的实施路径和策略。牵头胡良君老师主导的湖北省重大课题的一个子课题。

参考文献

[1] 中国学生核心素养总体框架[J].中国教育学刊，2016（10）.

[2] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程程标准（2017年版）[M].人民教育出版社，2018.