基于学科核心素养的高中化学实验教学模式

高中化学新课程标准强调以核心素养的培育为导向，在实验教学中提升学生的核心素养。然而，在当前的教学实践中，化学实验普遍存在“重形式轻素养”的现象，未能激发学生深层次的思维和意识。新课标要求重构实验教学定位，将实验作为素养培育的载体。在传授理论知识时，教师应设计实验，引导学生深入理解化学反应的本质，并记忆相关的化学反应方程式；在能力培养方面，教师应强化科学思维的训练，培养学生假设验证、现象分析、问题解决等方面的能力。通过这样的教学过程，学生能够逐渐形成科学精神、社会责任意识等核心素养，以满足新时代教育目标的要求。一、化学学科核心素养概述化学核心素养的培养应以学科本质为基础，教师应精选教学内容、重构知识体系，促使学生在理解中实现知识的结构化与认知的深化。新课程标准立足教学实践，明确将核心素养定位为化学教育的关键目标，教师应立足学科本质，在教学中渗透科学思维与方法论，引导学生通过化学视角分析物质变化规律，建立科学的世界观。新课标构建的化学核心素养框架正是通过知识、能力、价值观的三维融合，为学生的终身发展奠定基础，核心素养主要涵盖以下几个方面：（一）宏观辨识与微观探析新课标强调学生构建从宏观到微观的认知模型，以深化化学思维。它要求学生观察实验现象，并利用微观粒子的运动和结构变化来解释宏观物质的性质和反应规律，从而建立现象与本质之间的关联。在学习过程中，学生需要掌握精准书写化学反应方程式的能力，将微观过程转化为科学符号，并动态观察和理解公式的内涵。这些素养要求旨在强化学生科学解读宏观现象的能力，促使他们形成从化学视角认识世界的认知方式，并在微观变化中培养学生的科学探究素养。（二）变化观念与平衡思想在探究性实验中，学生运用动态视角观察物质变化，理解化学变化的基本特征。同时，结合条件、环境等差异分析物质的可变性，认识到变化与平衡之间的关系。例如，鲁教版选修二《化学反应与能量》一课便通过具体实验，提出物质在运动转化过程中呈现的“变”与“不变”的特性，强调变化是物质存在的根本属性，分析了平衡状态对反应方向的重要影响，有助于学生构建化学反应认知体系。（三）证据推理与模型认知在化学实验操作的过程中，通过实践和观察现象，能够培养学生的推理能力。在进行探究性实验时，学生会依据物质颜色、状态等变化的证据来构建化学平衡模型，从而形成理论认知框架。同时，他们会提出假设并进行实验验证，以优化对概念的理解。这种素养主要依赖于以证据为基础的推理过程，强化了学生的模型构建和理论推导的思维模式，并在实际应用中提升了学生的问题解决能力。（四）实验探究与创新意识实验探究对于提高学生的思维能力具有重要作用。在教师的指导下，学生以核心知识点为重心开展探究性实验，从被动学习转变为主动学习，从而更好地培养创新意识。化学课程中的每个知识点都应通过逐步探究来掌握。学生在研究过程中积累的经验能够转化为个人素养，潜移默化地增强个人创新意识。（五）科学精神与社会责任化学实验是科学实践教学的主要方式，要求学生严格按照器械、工具、药品的规范操作，始终保持严谨认真的态度，以确保实验结果的可靠性。对实验误差的零容忍与实事求是的科学精神是核心素养的内在体现，一旦实验失败，教师应引导学生追溯失误原因、优化流程设计。同时，教师应渗透绿色化学理念，如减少污染排放，以增强学生的社会责任意识，促使科学发展与环境保护相统一。化学的本质在于创新与突破，正如古代炼丹术通过加热提取药物金属的原始实验所展示的那样，以及现代以模型构建和证据推理为主的探究式教学，这些实验始终是连接理论与实践的桥梁。二、基于学科核心素养的高中化学实验教学模式构建的意义（一）发挥化学实验价值在新课标背景下，高中化学教学应重构教学模式，依据以实验为主导的教学模式深化核心素养的培育。教师应创设贴近生活的实际问题情境，鼓励学生积极参与实验探究，在操作过程中观察现象、验证假设、构建知识体系。在教学中，教师应着重将化学知识与生活现象相联系，通过情境导人、实验验证、实际应用等教学方法，帮助学生理解物质变化的本质，培养学生的证据推理和科学探究能力。（二）培养学生的综合素质高中化学实验教学应始终坚持“做中学”的原则，在结构化实验设计中实现核心素养的培育目标。教师应创设一体化学习路径，让学生在动手实践中观察现象，掌握化学反应的本质规律，从而形成证据推理的科学思维。在实验中，学生能够运用化学原理分析现实问题。这种具身认知模式能够促进学生理解化学知识，并在规范的实验操作中培养学生严谨的科学态度。三、核心素养下的化学实验教学模式优化（一）化学实验教学设计原则在高中化学实验教学过程中，教学设计应遵循以下原则：第一，安全性原则，这是最重要的原则，教师应强化实验操作规范教育，预先排查安全隐患、严格监管实验过程，同时采取防护措施，以保障学生的人身安全，防止操作失误而引发伤害。第二，趣味性原则，这一要求教师针对高中化学知识抽象性较强的特点，引入生活化的实验情境，如焰色反应、气体变色等现象，将枯燥的理论知识转化为趣味性的体验，以降低学生化学学习的焦虑感，激发学生的探究兴趣，促使学生主动参与实验设计、观察与反思，并在安全的实验环境中内化核心素养。第三，可行性原则，这一原则要求教师预判实验风险，根据学生的认知水平选择实验器材和试剂，以保证操作合理可控。第四，目标引导性原则，这一原则要求教师以教学目标为导向，在课前预设问题，并引导观察学生进行推理，改进操作方法，从而使学生在实验过程中掌握反应原理，培养证据推理思维。第五，环保性原则，这一原则要求教师开展微型实验、无毒试剂替代、废弃物处理等教学，将绿色化学理念转化为具体操作，以培养学生的可持续发展观念。（二）教学内容设计方法在化学实验教学中，教师应根据教材内容科学选择演示实验、随堂实验、生活化实验等方式，构建合理的教学链条。学生进行直观的物质变化实验，在宏观层面辨识反应特征，建立现象与原理之间的对应关系，这是培养他们宏观辨识素养的关键。在整个过程中，教师应动态调控实验进程，保障学生规范操作，感知化学变化的客观规律，同时通过启发性指导，促使学生掌握结构化知识，使实验教学成为连接宏观现象与微观现象的桥梁。化学实验流程如图1所示。图1化学实验模式框架图例如，在《钠与水的反应》教学中，教师可以利用实验活动构建一个旨在提升学生核心素养的教学闭环。首先，基于学生已掌握的金属活动性知识，引导他们在实验中观察钠与水反应的剧烈程度、气体的生成、溶液颜色的变化等宏观现象，并规范地书写反应方程式，最终验证反应产物。其次，教师应设置梯度性的问题链，从描述钠原子结构的“浮、熔、游、响、红”现象出发，引导学生进行氢气检验、探究溶液碱性成因等实践活动。学生在实验中通过定量记录现象、定性分析反应原理，将自身感知初步转化为解释，并在验证钠的强还原性的过程中，对金属活动性规律有了更深入的理解。在《钠与水的反应》实验教学中，教师可以采用小组合作的方式展开教学，让学生两人一组，分工合作，规范完成“取钠、吸干煤油、切割定量钠块、投水观察”等流程，并记录实验现象。在实验过程中，学生通过滴加酚酞溶液来直观地验证碱性产物的生成。教师需要控制钠块的体积，以确保实验的安全性和可控性。当银白色的金属钠在水面剧烈反应时，学生观察并记录下熔化成小球、发出嘶鸣声、溶液变红等典型现象。教师提出问题：“为什么钠需要用到滤纸吸油？”“酚酞显色说明了什么？”引导小组结合实验现象展开推理。通过这一过程，学生能够自主构建关于金属活动性、原子结构、反应条件等知识点的认知模型，并书写出钠与水反应的化学方程式：2Na+2H2O⟶2NaOH+H2↑（1）此外，学生更直观地理解了微观粒子间电子转移的本质，将实验观察转化为思维训练，使核心素养在实践中得以体现。又如，在《钠的空气中燃烧》教学中，教师以“工广金属钠爆炸”新闻为情境导人新课，设置“钠接触什么物质会引发反应”的问题，让学生联系金属活动性顺序展开推测。教师可以引导学生基于钠的活泼金属性质，推演常温生成暗色Na2O与燃烧生成淡黄色Na2O2

差异反应机制，先结合金属活动性表预判反应的可行性，再设计隔绝变量实验，以对比钠块暴露、酒精灯灼烧两组的氧化速率与产物颜色差异。在观察燃烧剧烈程度与产物特征的过程中，学生能够明确能量输入对氧化深度的调控作用。在课堂上，教师结合钠与水剧烈反应的实验现象，揭示钠在常温下会自燃的强还原特性，引导学生建立物质性质与微观结构的关联。（三）趣味性实验教学优化设计在铁及其化合物的氧化还原教学中，教师应进行趣味性的实验设计，以激发学生的学习动力。基于学生对铁化合物多样性的已有认知，教师可以通过制备氢氧化亚铁（白色沉淀物迅速氧化为灰绿色最终呈红褐色）与氢氧化铁（红褐色沉淀物）的对比实验，展示铁元素的价态变化特征。实验涉及控制氧气条件，这表明物质稳定性与氧化环境具有一定的关系。学生在观察沉淀生成、转化时，应结合氧化还原理论分析电子的转移过程，从而培养宏观辨识、变化观念等核心素养。在铁氢氧化物性质实验中，教师设定价态预测性质到实验验证的评价目标，引导学生对比制备氢氧化亚铁中Fe2+⟶白色沉淀、氢氧化铁Fe3+⟶红褐色沉淀的实验区别，发现氢氧化亚铁在空气中会迅速氧化为灰绿色的现象，并分析氧化机制。在观察沉淀颜色的变化时，学生结合Fe2+

、Fe3+

电子的结构差异，在微观层面解读氧化速率差异，并书写化学反应方程式：4Fe（OH）2+O2+2H2O4Fe（OH）3针对实验中出现的亚铁离子易氧化问题，教师提问：“怎样才能隔绝氧气来延长白色沉淀物存在的时间呢？”学生创新设计油封、惰性气体保护等方案，将氧化还原理论应用到实验设计中。在铁的氢氧化物制备实验中，教师课前设问：“铁的价态是怎样影响氢氧化物性质的？”促使学生回忆Fe2+

、Fe3+

与对应氢氧化物的转化过程。实验环节，学生采用试剂梯度滴加法，取3mLFeCl3

溶液逐滴加入NaOH溶液，观察红褐色Fe（OH）3

的沉淀生成过程，并解析胶体形成机制。针对Fe（OH）2

制备问题，教师与学生共同改进实验装置，使用长胶头滴管位于FeSO4

液面下注入NaOH溶液，结合苯层隔绝氧气知识，捕捉白色沉淀向灰绿色转变的现象。在观察沉淀颜色及其形态演变时，学生同步书写化学反应方程式：Fe2++2OH-⟶Fe（OH）2↓在发现红褐色沉淀后，教师引导学生思考常规制备Fe（OH）2

是否会出现与制备Fe（OH）3

相同的现象，并将实验操作权交给学生。学生通过观察溶液变化分析氧化沉淀成因，在明确氧化反应原理后，学生改进实验装置，利用止水夹排尽空