新课标背景下高中化学实验教学策略研究

摘要：《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称新课标）要求教师注重开展“素养为本”的教学，指导学生学会依据探究目的设计并优化实验方案，完成实验操作，这体现了实验教学在高中化学中的重要性。由此，本文对新课标背景下高中化学实验教学进行研究，从创设实验情境、组织实验探究以及实施信息化教学等方面提出了教学策略，以期推进实验教学的高效开展，为学生核心素养的提升奠定基础。关键词：新课标；高中化学；实验教学在新课标背景下，高中化学迎来了全新且更严格的教学要求。其中，实验教学作为化学教学的基础，新课标要求教师通过实验教学，培养学生的创新思维，发展核心素养，使学生适应未来社会的发展要求。对此，教师应紧跟新课标下的教学变化，对实验教学策略进行优化创新，以激发学生对化学实验的探究兴趣，主动参与实验过程，从而深入理解化学知识的本质，为学生未来的学习发展奠定基础。一、高中化学实验教学的重要性（一）有助于激发学生学习兴趣化学实验教学能够将抽象的化学知识转化为生动形象的实验现象，这在激发学生学习兴趣，培养学习热情等方面发挥着重要作用[1]。具体来说，在实验教学中，学生能够主动围绕实验现象探究背后的化学原理，了解引发这些现象的原因，进而主动学习相关知识。通过这种方式，学生能够在学习中保持积极的学习态度，还能转变学生对化学学习的认识，从而主动投入实验探究中，增进对化学知识的理解，促进化学核心素养的有效发展。（二）有助于培养学生实践与创新能力实验教学给学生提供动手操作的机会，能够使学生在实践中提高动手能力，发展创新思维，这对学生的学习发展有着积极的作用。具体来说，化学实验离不开组装实验仪器、添加试剂以及按要求操作等环节，这些操作在锻炼学生手眼协调能力中发挥着重要作用[2]。同时，实验教学还鼓励学生自主设计实验方案，并围绕实验问题进行分析，结合所学知识进行思考、尝试与创新。这不仅有助于增进学生对化学知识的理解，还能提高学生的实践能力，促进创新意识的有效发展。（三）有助于提升学生科学素养在高中化学实验教学中，学生需仔细观察实验现象的变化，准确记录实验数据，并分析现象及数据背后蕴含的化学原理，探讨影响现象变化的原因，从而培养严谨的科学态度，促进科学思维的有效发展[3]。同时，学生还可以在参与实验的过程中了解科学研究的基本方法，通过提出问题、做出假设、设计并完成实验等环节体会科学探究的全流程，从而培养学生的科学探究精神，为学生科学素养的发展奠定基础。二、新课标下高中化学实验教学策略（一）创设实验情境，激发学习兴趣1.联系实际生活，创设生活情境化学知识与生活有着紧密的联系，且在实际生活有着大量的体现。对此，教师可借助这一特点，将化学实验与生活现象联系起来，创设贴近生活的实验情境，使学生深入体会化学知识的实用性，激发其对化学知识的探究兴趣。以鲁科版必修第二册《化学反应与能量转化》这一课为例，教师可带领学生分析“暖宝宝”的发热现象，探寻发热原理[4]。首先，让学生观察“暖宝宝”的外观和成分说明，了解其主要成分，如铁粉、水及活性炭等，随后鼓励学生大胆思考、提出假设，探究“暖宝宝”的发热原理。其次，组织学生进行实验探究。将“暖宝宝”中的粉末倒入烧杯，再加入适量的水，观察此过程中的现象及温度变化，做好数据记录。从实验结果来看，随着时间的推移，溶液的温度逐渐升高，表明杯中有放热反应出现。再次，教师可指导学生进行对比实验，探究不同成分对“暖宝宝”放热效果的影响。如准备多个相同的烧杯，在烧杯中分别添加铁粉与水，铁粉、水与活性炭组分，对比不同烧杯中温度的变化。从实验结果来看，加入活性炭后，温度升高的速度更快，说明活性炭在“暖宝宝”的发热过程中起到了促进作用。此外，教师还可以引导学生思考如何通过实验数据分析反应速率和热量变化，如测量“暖宝宝”发热过程中不同时间点的温度，绘制温度—时间曲线，让学生直观看到反应速率随时间变化的情况，以此培养学生的数据分析能力，促进科学思维的有效发展。由此，通过对“暖宝宝”发热原理进行实验探究，学生能够对化学反应中的能量变化产生深入认识，还能学会用化学知识解释生活现象，有助于提高学生的实践能力，培养高阶思维能力。2.围绕核心概念，创设问题情境问题情境的创设是激发学生学习主动性，促进学生深入思考的重要途径。在高中化学实验教学中，教师应围绕核心概念，创设问题情境，引导学生逐步深入实验原理的探究中，从而增进知识理解，提高教学效率[5]。同时，教师应综合考虑学生的学习水平，适度调整问题内容，使问题情境符合学生的学习需求，充分发挥问题情境对学生学习的促进作用，为实验教学的顺利开展奠定基础。以鲁科版必修第一册“氧化还原反应”这一课为例，教师可围绕本节课的核心知识点，基于实验设计一系列的问题，引导学生深入探究，为课程教学的顺利实施营造良好的氛围。首先，教师可借助多媒体软件播放使用水果电池点亮灯泡的视频，顺势提出问题“为什么水果能让灯泡发光？其中蕴含着怎样的化学原理？”以此激发学生对氧化还原反应的探究兴趣；其次，使用U型管、硫酸铜溶液、硫酸锌溶液以及锌片、铜片等器材开展实验，带领学生探究氧化还原反应中电子的转移。其中，教师先在U型管两端分别加入硫酸铜溶液和硫酸锌溶液，再将锌片插入硫酸锌溶液中，将铜片插入硫酸铜溶液，随后使用盐桥与导线将各项器材连接起来，形成闭合回路。随后，学生仔细观察实验现象，发现灵敏电流计的指针发生偏转，铜片表面有红色物质析出，锌片逐渐溶解。当实验结束后，教师可组织学生进行讨论，分析引发实验现象的原因。此过程中，教师同样可设计引导型问题，如“电流计指针偏转表示什么？铜片上的红色物质是什么？”让学生在分析问题中理解电子转移的概念，并鼓励学生大胆质疑、积极思考，培养学生探究意识。此外，教师还可以提出拓展性问题，让学生在课后进行思考，如“生活中还有哪些氧化还原反应的应用？如何利用氧化还原反应原理对电池设计进行创新？”通过上述问题设计，学生能够联系生活经验进行思考，探究更高效的解题方式，从而巩固对氧化还原反应的理解，促进学生学习思维的有效发展。由此，在问题情境的引导下，学生能够主动投入实验知识的探究中，还能在参与实验的过程中发散思维，增进知识理解，进而养成良好的思维习惯，为后续学习更复杂的化学知识奠定基础。（二）组织实验探究，促进自主学习在新课标背景下，教师应注重培养学生自主学习能力，使学生养成良好的学习及思维习惯，以推进学生的全面发展。此过程中，实验教学的实施能够为学生提供自主学习的平台，具体来说，教师可鼓励学生围绕目标自主设计实验方案，选择实验器材，并按照要求完成实验操作。同时，教师还可以引导学生在实验结束后进行总结反思，基于实验结果得出结论，以此培养学生的自主学习能力，促进其科学素养的有效发展。以鲁科版必修第二册《化学反应的快慢和限度》这一课为例，教师就可以引导学生自主设计实验，探究温度、浓度及催化剂等因素对化学反应速率的影响。首先，在探究温度对化学反应速率的影响时，学生可准备三支相同的试管，分别在其中加入等量的过氧化氢溶液，再将三支试管分别放在常温环境、热水及冷水中，最后向其中加入等量的二氧化锰粉末，观察三支试管中气泡的产生速率。通过对实验现象进行分析，学生可得出结论“温度越高，化学反应速率越快；温度越低，化学反应速率越慢”。其次，在探究浓度对化学反应速率的影响时，学生同样可准备三支相同的试管，在其中分别添加不同浓度的盐酸溶液，再加入等量的锌粒，观察并记录试管中气泡的产生速率。通过对实验现象进行分析，学生可得出结论“反应物浓度越大，化学反应速率越快；反应物浓度越小，化学反应速率越慢”。最后，在探究催化剂对化学反应速率的影响时，学生则需准备两支添加等量过氧化氢溶液的试管，向其中一支试管中添加二氧化锰粉末，另一支试管则保持原样，观察这两支试管中气泡的产生速率。通过观察实验现象可知，加入催化剂后，化学反应速率显著提升，能够得出催化剂可改变化学反应速率的结论。需要注意的是，教师在学生进行实验的过程中应当进行实时指导，在学生产生操作错误或疑问时应及时进行解答，并在学生观察实验现象后指导学生分析实验数据，讨论实验结果，帮助学生巩固知识，提高教学质量。由此，通过设计实验探究任务，引导学生自主探究，学生不仅可以深入理解影响化学反应速率的因素，还能在学习中培养学生的自主探究能力，提高科学素养，进而推进化学教学的高效开展。（三）开展合作探究，培养团队意识在高中化学实验教学中，小组合作探究的实施能够促进学生之间的交流与合作，培养学生的团队意识，增强学生的沟通能力。对此，教师应设计合作探究任务，引导学生在合作中进行深入沟通，分享彼此的想法，促进思维碰撞，进而共同解决任务。同时，教师还可以对不同学生的角色分工进行合理设计，确保每个学生都能积极参与到合作过程中，充分发挥自己的长处，提高合作效果。以鲁科版必修第一册“铁的多样性”这一课为例，教师可在课前对学生进行分组，让学生以小组的形式交流并探讨“铁及其化合物”这一实验的设计方案。其中，有的学生提出向不同亚铁盐溶液中滴加氢氧化钠溶液，观察沉淀颜色变化，借此探究亚铁离子的性质；有的学生则建议使用不同浓度的硝酸与铁反应，观察硝酸浓度变化对铁离子产物的影响。随后，各小组确定实验方案、试剂及仪器，再按照既定流程完成实验操作，得出实验结论。当实验结束后，小组成员应共同总结实验过程中的经验教训，做好对实验报告的完善，并思考实验的改进方法，分享彼此的心得体会，从而推进实验教学的高效开展。由此，通过开展合作探究，给学生提供交流讨论的平台，学生不仅可以对化学知识产生深入理解，还能提高实验能力，培养团队意识，为自身学科核心素养的发展打下坚实的基础。（四）融合信息技术，开展虚拟实验在新课标背景下，各种虚拟实验软件的应用价值得到了教育领域的广泛认同，且发挥了显著的价值。如部分化学实验存在危险，一旦操作不当，就会对学生的人身安全造成威胁，给传统的化学实验教学带来了困难。对此，教师可应用烧杯化学实验室、雷诺实验等虚拟实验软件，模拟实验过程，让学生在虚拟环境中完成操作。这既可以让学生直接观察实验现象，还能规避实际操作中的安全风险。以鲁科版必修第二册《化学键与物质构成》这一课为例，由于化学键这一概念相对抽象，且无法在现实情境中展示，教师可借助虚拟实验软件，从原子结构角度分析化学键的形成，以使学生对化学键产生初步认识。首先，对离子键的形成探究，可让学生登录软件，进入离子键实验模块。此模块清晰展示了钠原子和氯原子的原子结构模型，随后学生可使用鼠标点击操作，模拟钠原子最外层电子向氯原子转移的过程。随着电子的转移，钠原子逐步失去电子，形成带正电的钠离子，氯原子得到电子变成带负电的氯离子。同时，学生还可以通过软件的可视化功能，清晰观察钠离子与氯离子间的静电吸引力的变化，产生对离子键的直观理解。对共价键，可切换到共价键实验模块，借助氢气和氯气反应生成氯化氢这一实验，利用软件的可视化功能展示反应过程中，氢原子和氯原子相互靠近、重叠，形成共用电子对的过程。此过程中，学生可调整两个原子的相对位置和角度，观察共用电子对的偏移情况，或是对比不同共价键的形成过程，理解共价键极性这一概念。对晶体结构，可切换至晶体结构展示区，其中包含不同晶体的三维结构模型，学生可通过鼠标对模型进行缩放、拖动处理，观察不同角度下晶体中粒子排列方式的变化。以氯化钠晶体为例，学生可在软件中清晰地看到钠离子和氯离子交替排列的面心立方结构，还能使用软件的交互功能，单独观察钠离子周围的异性离子数量和距离等信息。由此，