基于学科核心素养下高中化学趣味化学实验实践的方法

一、趣味实验设计的核心原则：以核心素养为锚点

新教材实验体系的重构为趣味实验设计提供了新方向。以人教版选择性必修 1《化学反应原理》中“浓度商与平衡常数关系”实验为例，传统教学多通过数据表格推导结论，学生易陷入机械记忆。某校教师将实验改造为“平衡魔法瓶”趣味实验：准备两个相同规格的密封瓶，分别装入不同配比的Fe³⁺/SCN⁻溶液，通过注射器注入 NaOH 溶液改变 pH 值，观察溶液颜色突变点。该设计将抽象的平衡常数概念转化为可视化的颜色变化，学生需自主设计浓度梯度、预测突变条件，在操作中理解“浓度商＞平衡常数时平衡逆向移动”的规律。这种设计紧扣“证据推理与模型认知”核心素养，通过实验现象与理论模型的双向验证，帮助学生构建动态平衡思维。

实验选材的趣味性需服务于科学本质的揭示。在必修第二册“金属的电化学腐蚀”教学中，某教师以“锈蚀的艺术”为主题，让学生用不同金属片（铁、铜、锌）与食盐溶液制作腐蚀电池，观察不同组合下锈蚀图案的差异。实验中，学生发现铁 - 铜组合产生红褐色锈斑，而铁 - 锌组合锈蚀明显减缓。通过对比分析，学生自主推导出“活泼金属作为牺牲阳极保护阴极”的原理。该实验将腐蚀现象转化为可操控的艺术创作，在激发兴趣的同时，渗透了“科学态度与社会责任”核心素养，引导学生思考金属防护在文物保护、桥梁工程中的实际应用。

二、实验实施过程的优化策略：从操作到思维的进阶

趣味实验的成功实施依赖于问题情境的精准创设。在“水中花园”实验（必修第一册“离子反应”拓展）中，教师可设置阶梯式问题链：第一步，观察硅酸钠溶液中投入不同金属盐晶体（CuSO₄、CoCl₂ 等）的生长速度差异，引导学生思考“离子半径对结晶速率的影响”；第二步，通过改变溶液温度（冰浴 / 加热），探究“热运动对离子迁移速率的作用”；第三步，要求学生用手机拍摄延时摄影，量化记录“花茎”生长高度与时间的关系，建立数学模型。这种设计将简单操作转化为多维度探究，学生在解决真实问题的过程中，自然运用“变化观念与平衡思想”分析实验现象，实现从经验积累到思维进阶的跨越。

实验异常现象的深度挖掘是培养科学思维的关键契机。在“喷泉实验”（必修第一册“氨的性质”）中，某学生意外发现：当氨气充满烧瓶后，若先挤压胶头滴管再打开止水夹，喷泉高度显著低于常规操作。教师引导学生从“压强差形成机制”角度分析，学生通过计算气体摩尔体积、溶液体积变化，发现“预挤压导致部分氨气溶解，烧瓶内初始压强降低”是根本原因。这一探究过程不仅巩固了气体溶解度与压强的关系，更通过“异常→质疑→验证→结论”的完整链条，训练了学生的批判性思维与科学探究能力，与“科学探究与创新意识”核心素养高度契合。

三、评价反馈机制的构建：从结果到过程的动态评估

趣味实验的评价需突破“唯结果论”的局限，建立多元化评估体系。在“自制水果电池”实验（选择性必修 1“原电池原理”拓展）中，某校采用“实验日志 + 小组互评 + 教师点评”的三维评价模式：学生需记录电池设计思路（如电极材料选择依据）、操作难点（如果汁渗漏处理）、数据波动分析（如电压不稳定原因）；小组互评侧重合作效率与创意亮点；教师点评则聚焦科学原理应用（如氧化还原反应的匹配性）与改进建议。这种评价方式将实验过程分解为可观测的行为指标，既关注知识掌握，更重视“科学思维与实践能力”的动态发展。

实验报告的撰写是培养科学表达能力的有效途径。传统报告多要求“实验目的 - 步骤 - 结果 - 结论”的固定格式，易导致学生机械拼凑。某教师创新设计“实验故事”报告模式：要求学生以第一人称视角，描述实验中的“惊喜时刻”（如预期外的现象）、“困惑瞬间”（如数据异常）、“突破契机”（如查阅文献后的顿悟）。例如，在“碘钟反应”实验中，学生记录：“当加入淀粉溶液的瞬间，混合液突然从无色变为深蓝，我原以为是试剂污染，但通过对比不同浓度下的反应时间，发现这是碘与淀粉的特异性结合——原来科学就在这些‘意外’之中！”这种叙事式报告不仅增强了学生的代入感，更通过反思性写作促进了“证据推理与模型认知”的内化。

四、趣味实验与学科核心素养的深度融合路径

趣味实验的设计需紧扣核心素养的层级结构。以“微粒观”培养为例，在“布朗运动”实验（必修第一册“分子动理论”拓展）中，教师可引导学生通过显微镜观察花粉颗粒的无规则运动，进而设计“温度对运动速率影响”的对比实验。学生需控制变量（如花粉种类、溶液浓度），量化记录不同温度下的运动轨迹，最终归纳出“温度升高，分子热运动加剧”的规律。这一过程从微观现象的观察（微观感知），到宏观规律的总结（宏观辨识），再到“物质由微粒构成”本质的理解（微粒观建构），实现了核心素养的螺旋式上升。

实验的安全性与规范性是素养培养的基础保障。在“铝热反应”这类高危实验中，教师需强化“风险评估- 防护措施- 应急处理”的全流程指导。例如，要求学生预先计算反应放热量，选择合适规格的坩埚；实验时佩戴护目镜、防热手套，在通风橱内操作；实验后规范处理残留物，避免与水接触引发二次反应。通过这种“安全意识→规范操作→科学态度”的渗透式教育，学生不仅掌握了实验技能，更形成了“尊重事实、严谨求实”的科学品格，与“科学态度与社会责任”核心素养深度契合。

五、结语：趣味实验的“趣”与“核”的辩证统一

趣味化学实验的实践，本质上是将学科核心素养转化为可操作、可体验、可评价的教学行为。从“平衡魔法瓶”中动态平衡的直观呈现，到“锈蚀的艺术”里电化学原理的艺术化表达；从“实验故事”报告中的反思性写作，到高危实验中的安全规范训练，每一个趣味设计的背后，都是对“科学思维”“探究能力”“社会责任”等核心素养的精准对接。当实验的“趣味性”与学科的“核心性”形成共振，化学教学便真正实现了从“知识传授”到“素养育人”的转型，为学生构建起通往科学世界的趣味桥梁。

参考文献：

[1] 张伟 . 高中化学教学中趣味化学实验的运用 [J]. 考试周刊 ,2018(17): 174.

[2] 郑燕 . 高中化学趣味化学实验的开展探索 [J]. 科普童话 ,2019(47): 94.