《普通高中化学课程标准(2017 年版 2020 年修订)》(下称《普高化学课标》)指出,高中化学课程要立足学生适应现代社会和未来发展的需要,以全面发展学生化学学科核心素养为主旨构建课程体系。化学是一门以实验为基础,从原子、分子层面上研究物质组成、结构、性质、转化及其应用的基础科学。在学科核心素养视域下的高中化学课程教学中,以化学实验教学模式的重构及优化为切入点,推进课程教学从“知识本位”到“素养本位”的变革,对实现立德树人根本教育任务具有重要意义。
一、明确教学目标,强化学生化学核心素养
高中化学实验教学是化学教育的重要组成部分,它对于培养学生的化学核心素养,提高学生的实验技能、观察能力、问题解决能力以及培养科学态度等方面具有重要的作用。在高中化学实验教学中,目标是引导学生展开实验的基础。
(一)教学目标要明确具体
教学目标应当明确、具体、可衡量。教师在设计实验教学时,应当根据学生的实际情况和学科特点,制定明确的教学目标,包括实验操作技能、观察能力、问题解决能力以及科学态度的培养等。这些目标应当具有层次性、递进性,由易到难,逐步提升学生的能力水平。以“粗盐的提纯”的目标为例,一是要让学生初步学会检验、分离、提纯的实验方法;二是能根据粗盐的性质初步设计提纯实验方案。
(二)教学目标要突出核心素养的培养
化学核心素养包括实验操作技能、观察能力、问题解决能力、科学态度等方面,教师在设计实验教学时应当充分考虑这些方面,通过实验操作、观察、思考、讨论等方式,让学生逐步掌握化学知识,培养化学思维和科学素养。好的实验教学设计可促进“科学探究与创新意识”养成,化学实验教学是培养学生核心素养的重要阵地。在实验教学中,教师要注重培养学生的实验操作技能、观察能力和问题解决能力,同时还要注重培养学生的科学态度和实验素养,包括安全意识、环保意识、科学精神等方面。通过实验教学,学生不仅能够在化学知识上得到提高,还能够培养出良好的科学素养和实验素养。以“碘水的萃取与分液”教学目标中的核心素养培养为例,本次实验需要学生理解分液、萃取等基本概念,并能够运用这些知识解决实际问题,如从碘水中提取碘,掌握分液漏斗的基本操作,并能够正确使用分液漏斗进行实验。观察实验现象,分析实验结果,并能够根据实验结果得出结论。
化学是一门与生活密切相关的学科,通过实验教学,可以让学生将化学知识应用到实际生活中,解决生活中的问题。实验教学不仅仅是动手操作的过程,更是思维的过程。通过实验教学,可以锻炼学生的思维能力,培养他们的创新精神和解决问题的能力。
二、问题导学,,培养学生实验探究能力
提出问题及假设——设计实验方案——实施实验——获取有效证据——分析解释、建构模型——形成结论并评价交流,是高中生展开化学实验及科学探究所需经历的完整流程。因此,在学科核心素养视域下,教师对基础实验“铁及其化合物的性质实验”的中期实施教学时,就要重视对问题导学、启智、促发展作用的开发挖掘,有效推进学生实验假设猜想的生成及实验方案的设计,促进学思结合和知行统一。
“铁及其化合物的性质实验”的主要教学目的——加深学生对铁及其重要化合物的主要性质的认识,使其学会从物质类别、元素价态两个视角上认识物质间的转化关系,并了解认识金属铁及其化合物在生产生活中的实际应用。基于此,教师可从中抽象、提炼出导向学生证据推理与模型认知发展的核心教学问题“基于溶液中的易被氧化剂氧化为( );可被粉还原为( )的化学事实。在本次化学实验中,配制含有溶液时,可采取怎样的措施规避溶液中被氧化?为什么?铁单质、铁盐及亚铁盐分别具有哪些主要的化学性质?可采用怎样的方法对其进行验证?”启迪各个实验小组围绕问题展开探讨交流,使其在思维观点、想法见解的碰撞中,认识到可通过氧化还原反应验证铁单质的还原性、铁盐的氧化性、亚铁盐的氧化性和还原性,促进含有不同价态铁的物质的相互转化,进而主动地立足猜想假设,设计实验方案,展开验证性化学实验活动。针对上述问题,各组学生可以围绕“铁及其化合作的性质实验”主题设计出如下化学实验方案:(1)实验目的:检验单质铁、铁盐、亚铁盐的主要化学性质。(2)实验涉及的化学原理:氧化还原反应原理。(3)实验所需材料:(略)(4)化学实验步骤:(略)(5)实验结论:可通过氧化还原反应检验铁及其化合物的主要化学性质,促进不同价态铁物质的相互转化。
三、关注探究能力培养
通过探究能力的培养,学生可以在教师的指导下,自主设计实验方案、进行实验操作、分析实验结果,这不仅有助于提高学生的实践能力,还可以培养他们的创新精神,激发他们的创造力。首先,教师需要让学生明确实验探究的目的和意义,帮助他们建立正确的实验探究观念。该环节可以通过展示教学目标达成。其次,教师需要让学生了解实验探究的基本方法,如观察、分析、假设、验证等,并指导他们按照正确的步骤进行实验操作。最后,通过实验探究提高学生的问题解决能力和创新思维能力。教师需要鼓励学生发现问题、提出问题、解决问题,并给予他们充分的支持和指导,帮助他们提高问题解决能力和创新思维能力。如在“铝与氧气的反应”的实验教学中,可用问题“铝在氧气中燃烧时,其颜色和亮度如何变化?”“燃烧产生的白色物质是什么?”“铝燃烧时产生的热量和烟雾量如何?”“对比铝在氧气中燃烧和在空气中燃烧的现象,两者有何不同?”引导学生思考并展开交流活动。在实验中,学生观察实验现象,参与实验过程,共同合作解决问题,从而更好地掌握铝的化学性质,提高其探究能力。
综上所述,新课程改革的实施,推动了化学实验教学的改革,化学教师可以通过不同策略优化实验,也可以综合运用实验策略,以培养学生的核心素养为基础展开化学教学。通过以化学实验为基础,创设实验情境,设计课堂问题,引导优化实验设计,借助绿色化学等手段,引导学生思考探究,动手操作实验进行验证,帮助学生化学思维的形成,掌握相关知识点,厘清知识脉络,培养学生实验探究、动手操作和创新能力,并有利于学生核心素养的形成和全面发展,不断提升高中化学实验教学的有效性。
参考文献
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