学科核心素养导向下化学实验教学的创新策略研究

化学作为一门以实验为基础的自然科学，实验教学是落实学科核心素养的关键载体。然而，当前实验教学仍存在 " 重操作轻思维 "" 重结果轻过程 "" 重知识轻应用 " 等突出问题，导致学生难以形成对化学本质的理解和科学探究能力。学科核心素养要求实验教学从 " 验证性实验 " 向 "探究性实验" 转型，从" 单一技能训练" 向" 综合能力培养" 升级。

1 让实验贴近生活实际

化学实验教学一旦脱离学生熟悉的生活环境，容易演变为单纯的操作技能训练。采用情境创设的教学策略，能够将化学实验活动置于真实问题的背景之中，有效地帮助学生建立学科知识与日常生活之间的紧密联系。这种联系不仅能够激发学生的探究热情，更能促进其对化学概念的深层次理解。举例来说，在“溶液酸碱性检测”这一实验环节，教师可以设计一个“家庭清洁剂选择”的真实任务。学生需要动手使用“pH试纸”对多种常见家用清洁剂样品进行检测，这些样品通常包括厨房油污清洁剂、玻璃清洁剂、马桶清洁剂等。学生不仅要完成酸碱性的测定，还要结合清洁剂包装上的成分表信息，尝试分析不同产品发挥清洁作用的化学原理。这样的教学设计，成功地将抽象的酸碱概念转变为解决现实生活问题的实用工具。学生通过实践，不仅能熟练运用“pH”测定方法，更重要的是认识到化学知识在实际应用中的具体价值。实验设计强调情境必须符合几个关键特征。情境的真实性是首要条件，应优先选取食品安全、环境保护等学生普遍接触的生活场景。问题性特征要求情境能引发认知冲突，例如“为什么铁锅炒菜能补铁？”这类问题能驱动思考。开放性特征则鼓励学生基于自身理解提出个性化的解决思路，而非寻求唯一答案。在“自制净水器”实验中，教师会向学生提供沙石、活性炭、棉布等基础材料。学生需要根据其所了解的本地区水质特点，自主构思并搭建一套过滤装置。通过观察和比较不同材质组合对水质的净化效果差异，学生得以直观理解吸附、过滤等核心净化原理。这一过程同时培养了学生的资源利用意识和环境保护责任感。

2 以探究激活思维动能

传统实验课的教学场景里，教师时常展示操作步骤然后要求学生模仿，这种方法可能限制了学生自主思考能力的成长。为了应对这种情况，一种名为问题驱动策略的方法被引入课堂。该策略的核心在于精心设计一连串有梯度的问题，构成一个引导性的链条。这条问题链推动学生完整地经历“观察 - 质疑 - 假设 - 验证 - 结论”的科学研究历程，科学思维和实践能力在这个过程中得以逐步孕育。一个典型的应用出现在“二氧化碳制取”实验环节。教学者设计提问：“实验室里为什么普遍选择石灰石搭配稀盐酸来产生气体？是否存在可能性，使用浓盐酸或者硫酸类物质进行替代？”学生们的学习路径因此改变。他们需要实际动手操作，对比观察不同种类的酸液与石灰石固体接触后产生的现象差异。通过细致分析收集到的气体纯度数据、反应容器内速率变化的细节等关键因素，学习者最终能独立推断并掌握为何选择特定化学试剂背后的科学逻辑。此种教学设计巧妙地将原本单一的操作技巧训练，转化成为了一场深入的思维锻炼活动。学生开始尝试模仿科学家的思考方式探讨遇到的难题。

问题的设计准则并非凭空而定，它紧密遵循着著名的“Vygotsky 理论”关于“最近发展区”的观点。这意味着提出的问题需要具备一定的挑战难度，但必须是学习者通过自身努力能够成功解决的。以“燃烧条件探究”实验为例，课堂流程可以这样安排：首先安排学生亲眼观察白磷固体在热水中燃烧的奇特现象。紧接着抛出核心问题串：“铜片上放置的白磷成功燃烧了，但相邻的红磷为什么无法点燃？另一个现象是，沉在水底的白磷颗粒，为什么需要额外通入一股氧气流才能燃烧起来？”这样一系列的追问促使学生不得不从物质本身的特性、反应启动的必备条件等多个维度切入思考。

3 用联结拓展认知边界

化学实验教学长期受困于单一学科视角下的知识割裂现象。以"LED 灯 " 驱动实验为例，教育实践者发现当学生运用金属电极与电解液构建微型发电装置时，需要同步处理伏打电堆的氧化还原反应Fe⟶Fe²⁺+2e^- ）和电子迁移路径的物理建模。这种整合电化学与电路拓扑学的教学尝试，促使学习者意识到能量转换过程具有跨维度的解释体系。某校开展的 " 淀粉显色反应 " 探究活动中，师生团队同时采用碘化钾溶液显色法与分光光度计，这种化学检测与光谱分析的协同运用，成功揭示了叶绿体捕获特定波长（ 450nm 蓝光 /650nm 红光）与葡萄糖合成速率的正相关性。在农田改良实践中，研究者指导中学生通过 pH 试纸测定红壤酸度，结合年降水量等值线图判断淋溶作用强度，最终选定紫花苜蓿作为生物修复物种。这种融合酸碱滴定、气候带特征与植物生理特性的项目式学习，使参与者建立起多学科联动的思维范式。当代科学教育领域逐步形成共识：学科界限本质是人为划分的认知框架，真实世界的化学现象往往嵌套着电磁作用、生态循环等复杂系统。当教师引导学生用柠檬汁替代标准电解液制作原电池时，实验误差分析会自然涉及水果细胞膜渗透压（生物）、金属活动序列表（化学）与电压表量程选择（物理）的交叉验证。这种教学策略的革新，有效培养了学习者用多维视角处理 " 串联电池组输出稳定性 " 这类复合型问题的能力。当前课程改革正推动实验室功能从验证理论向模拟真实场景转型，在此过程中，跨学科协同已成为突破传统教学瓶颈的关键路径。

综上所述，学科核心素养导向下的化学实验教学创新，需以情境创设为起点，通过真实问题激发学习兴趣；以问题驱动为核心，通过探究过程培养科学思维；以跨学科融合为拓展，通过知识联结提升综合能力。

参考文献

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