基于科学探究能力的高中化学教学

一、引言

《普通高中化学课程标准（2017 年版2020 年修订）》明确将“科学探究与创新意识”列为高中化学五大核心素养之一，强调教学需引导学生“经历科学探究过程，学会运用观察、实验、分类、比较等方法研究物质及其变化，提出有探究价值的化学问题，设计并优化实验方案，基于证据得出结论并作出解释”。

二、高中化学教学中科学探究能力的构成与培养契合

2.1 问题提出能力：化学知识的“起点”

问题提出是科学探究的开端，要求学生基于观察、生活经验或已有知识，发现有价值的化学问题。例如，观察“铁制品在潮湿环境中生锈，在干燥环境中不易生锈”的现象，提出“铁生锈与哪些因素有关？”这些源于现象与生活的问题，能激发学生探究兴趣，培养其“从化学视角发现问题”的敏感性。

2.2 方案设计能力：科学思维的“核心”

方案设计是科学探究的关键，要求学生根据探究问题，选择合适的实验方法、确定变量控制策略、规划实验步骤。高中化学中的“控制变量法”“对比实验”等思想，为方案设计提供了方法论支撑。

2.3 实验操作能力：探究实践的“基础

实验操作是科学探究的实践环节，要求学生规范使用仪器、准确控制反应条件、如实记录实验现象。高中化学实验涵盖“物质制备”（如氯气制备）、“性质检验”（如二氧化硫的漂白性检验）、“定量分析”（如中和热测定）等类型，每类实验均对操作规范有明确要求，培养学生“严谨求实”的科学态度。

2.4 数据分析能力：证据推理的“关键”

数据分析是科学探究的核心环节，要求学生对实验数据、现象进行整理、分类、分析，提炼出与探究问题相关的证据。高中化学中的“数据表格”“曲线图像”是数据分析的常见载体：例如，探究“浓度对化学平衡的影响”时，学生需分析“不同浓度下溶液颜色变化与平衡移动方向”的关系。

2.5 结论论证能力：探究成果的“升华”

结论论证是科学探究的收尾，要求学生基于实验证据得出结论，并对结论的合理性、局限性进行反思。高中化学教学中，结论论证需结合化学原理进行解释：例如，探究“钠与水反应”后，学生需基于“产生气体（氢ε_↑）、溶液变红（生成碱）”的证据，论证“钠的活泼性与反应产物”。

三、基于科学探究能力的高中化学教学实践路径

3.1 情境创设：激发探究兴趣，奠定问题基础

借助生活、工业、实验等情境，将抽象的化学知识与具体场景相融合，使学生于情境中察觉问题，进行“金属的电化学腐蚀与防护”教学期间，构建“生活情境”：呈现“自行车车架生锈、铁锅底部腐蚀”的实物图片，播放“桥梁因腐蚀坍塌”的新闻片段，启发学生思索“为何不同金属、不同环境下的腐蚀程度不同？如何防止金属腐蚀？”；进行“水的电离与溶液的pH”教学期间，构建“实验情境”：开展“将 pH 试纸分别伸入盐酸、氢氧化钠溶液、蒸馏水”的实验，学生看到“蒸馏水的pH 试纸略呈酸性”这一异常现象时，顺理成章地提出“蒸馏水为何不是中性？是否与空气中的二氧化碳有关？”的探究问题[1]。

3.2 问题驱动：聚焦探究关键，推动思维升级

把探究问题拆分成“递进式问题链”，引领学生从“浅层次思考”迈向“深层次探究”，以“钠的化合物性质探究”为范例，开展问题链设计，基础问题：通过提问“碳酸钠与碳酸氢钠的外观、溶解性有何差异？”引导学生开展观察与初步实验；进阶问题：“怎样鉴别碳酸钠和碳酸氢钠？除了添加盐酸，还可以借助哪些实验手段来区分呢？”（指导学生开展对比实验，像对固体进行加热、添加氯化钙溶液；深度问题：提出“为何碳酸氢钠与盐酸反应比碳酸钠更剧烈？从离子反应角度如何解释？”的问题，以此引导学生结合化学原理对现象进行分析；拓展问题：“糕点制作中为何用碳酸氢钠作膨松剂，而不用碳酸钠？”（引导学生结合生活实际，领会性质与用途间的关联，利用问题链，使学生探究过程目标精准、逻辑连贯，逐步增进思维深度。

3.3 探究实践：实施五维能力，感受全程体验

安排学生分组，历经“问题提出 - 方案设计 - 实验操作 - 数据分析 - 结论论证”的完整探究流程，教师仅在关键之处进行引导，以“影响化学平衡因素的探究”（以“Fe³⁺ + 3SCN⁻ $$ Fe（SCN）₃”这一平衡体系为例）为切入点，问题提出：学生凭借“溶液颜色变化可能反映平衡移动”的认知，进而提出“浓度、温度如何影响该化学平衡？”；方案设计：小组通过讨论敲定了研究浓度影响的实验方案：向平衡体系逐个加入FeCl₃溶液、KSCN 溶液以及蒸馏水；温度影响：把平衡体系分别置于热水、冰水浴中，留意颜色的变化；实验操作：学生按照规范流程操作，对“加入FeCl₃溶液后颜色加深、加入蒸馏水后颜色变浅、热水浴中颜色加深”等现象予以记录；数据分析：分析现象与变量的联系，得出“增大反应物浓度、升高温度，平衡正向移动”这一初步结论[2]。

3.4 反思评价：聚焦过程与发展，提升探究本领

编制《科学探究能力评价表》，依据“问题合理性、方案科学性、操作规范性、数据分析准确性、结论论证严谨性”这五个维度打分，记录学生在探究活动里的闪光点；评价由教师、小组同伴以及学生自身共同完成。

四、结语

以培养科学探究能力为导向的高中化学教学，并非单纯增加“探究实验”的数量，而是把“科学探究”理念贯穿于教学全程，使学生从“被动接受知识”迈向“主动探索真理”，凭借创设情境激发学习兴趣，用问题驱动引领思维，经探究实践落实能力，用反思评价推动成长，为终身学习与发展筑牢根基。

参考文献

[1]陈德安. 构建高中化学核心素养培养体系的探讨[J].高考，2024，（05）：12-15.

[2]韦和. 基于“科学探究与创新意识”的高中化学实验教学实践研究[J].数理化解题研究，2023，（27）：101-103.