高中化學(xué)實驗教學(xué)創(chuàng)新：從知識傳授到能力培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變

摘要：在新高考背景下，教師進行高中化學(xué)實驗教學(xué)改革既能促進學(xué)生綜合能力的發(fā)展，又能提升教學(xué)質(zhì)量，促進學(xué)科教學(xué)創(chuàng)新發(fā)展。分析了高中化學(xué)實驗教學(xué)改革的重要性，并從明確操作流程、創(chuàng)設(shè)直觀情境、進行數(shù)據(jù)分析、設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù)等方面，對高中化學(xué)實驗教學(xué)的創(chuàng)新實踐策略進行了探討，以供參考。關(guān)鍵詞：高中化學(xué)；實驗教學(xué)；能力培養(yǎng)《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》提出，教師應(yīng)依據(jù)學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識素養(yǎng)發(fā)展水平和學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合學(xué)生的認知發(fā)展特點，精心設(shè)計實驗探究活動，有效地組織和實施實驗探究教學(xué)，以發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力。盡管高中化學(xué)教材中的實驗內(nèi)容較為豐富，但受多種因素影響，在傳統(tǒng)的高中化學(xué)課堂中學(xué)生較少有親自進行實驗操作的機會，通常只能通過觀看微課視頻等形式，了解整個化學(xué)實驗過程。在新高考背景下，教師需要創(chuàng)新化學(xué)實驗教學(xué)模式，將實驗教學(xué)與理論教學(xué)緊密結(jié)合，讓學(xué)生在實驗中發(fā)現(xiàn)和解決問題，以此有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。一、高中化學(xué)實驗教學(xué)改革的重要性（一）教學(xué)模式的創(chuàng)新與學(xué)科難點的突破在新高考背景下，構(gòu)建現(xiàn)代化教學(xué)模式是提升教育質(zhì)量的關(guān)鍵。在構(gòu)建現(xiàn)代化教學(xué)模式時，教師不僅需要對新的學(xué)科考核要求與評價體系進行深入解讀，還要探索相應(yīng)的教學(xué)方法。傳統(tǒng)教學(xué)模式較為單一、機械，難以有效幫助學(xué)生掌握各學(xué)科的難點知識。尤其是在化學(xué)學(xué)科中，學(xué)生往往很難在傳統(tǒng)教學(xué)模式中掌握復(fù)雜的知識點［1］。而化學(xué)實驗教學(xué)的實踐性較強，能夠有效彌補理論教學(xué)中的不足，直觀地呈現(xiàn)相應(yīng)的知識，加深學(xué)生對知識的理解。因此，教師對化學(xué)實驗教學(xué)模式進行創(chuàng)新，能幫助學(xué)生逐步突破學(xué)習(xí)難點，培養(yǎng)學(xué)生的實驗觀察與操作能力，提升學(xué)生對化學(xué)知識的理解和應(yīng)用能力。（二）綜合能力的培養(yǎng)與化學(xué)知識的整合高考改革后，學(xué)生可以根據(jù)自己的情況選擇學(xué)科，這為化學(xué)實驗教學(xué)的改革提供了新的契機。學(xué)生應(yīng)結(jié)合新高考化學(xué)命題的特點，將化學(xué)問題與實驗相結(jié)合，借助實驗活動逐步總結(jié)解題思路，形成系統(tǒng)的學(xué)習(xí)方案，并在分析化學(xué)實驗原理的過程中不斷提高學(xué)習(xí)效率。新高考背景下的學(xué)科專項突破任務(wù)，為教師提供了更多設(shè)計實驗教學(xué)活動的空間。教師可結(jié)合實驗活動設(shè)計思維練習(xí)和實踐技能練習(xí)等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。這樣一來，學(xué)生能不斷積累學(xué)習(xí)經(jīng)驗，學(xué)會在實驗活動中逐步整合所學(xué)的化學(xué)知識，進一步提高解決復(fù)雜化學(xué)問題的能力［2］。二、高中化學(xué)實驗教學(xué)創(chuàng)新實踐策略（一）明確操作流程，探秘萃取之技物質(zhì)制備類實驗的核心在于通過科學(xué)的路徑和合理的方案，制備相應(yīng)的物質(zhì)，其過程遵循“原理確定—方案設(shè)計—條件控制—產(chǎn)品獲取”的邏輯鏈條。這一流程不僅強調(diào)對化學(xué)原理的理解，還注重對實驗方案的實施和實驗結(jié)果的評價，能提升實驗探究的系統(tǒng)性和方向性［3］。例如，在“萃取和分液”一課的教學(xué)中，教師可結(jié)合視頻或圖片展示海帶提碘的完整過程，讓學(xué)生理解從海帶中提取碘的基本原理與步驟，思考氧化反應(yīng)和溶劑萃取的化學(xué)原理，從而使學(xué)生掌握氧化、萃取和分液的基本操作技巧，充分理解物質(zhì)分離的原理。在此基礎(chǔ)上，教師可引導(dǎo)學(xué)生開展相應(yīng)的實驗。具體而言，在開展實驗前，教師要引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)備好相應(yīng)的試劑和儀器，如碘化鉀溶液、稀氯水、四氯化碳、分液漏斗、燒杯、玻璃棒、滴定管等。在此基礎(chǔ)上，教師可引導(dǎo)學(xué)生進行相應(yīng)的實驗操作，具體實驗步驟如下。（1）先取適量的碘化鉀溶液放入燒杯中，然后使用膠頭滴管將稀氯水緩慢滴入溶液中。隨著氯水的加入，溶液中會析出棕黃色固體。反應(yīng)的方程式如下：2I-+Cl2→I2+2Cl-。（2）先將含有碘單質(zhì)的反應(yīng)液轉(zhuǎn)移至分液漏斗中，加入四氯化碳并搖勻，靜置幾分鐘使溶液分層，然后將有機相轉(zhuǎn)移至燒杯中，最后通過蒸發(fā)去除四氯化碳，得到碘單質(zhì)。由于碘單質(zhì)在四氯化碳中的溶解度很高，因此碘會轉(zhuǎn)移到有機相中，形成紫色或紅褐色的溶液。若想提高純度，學(xué)生可以進行多次萃取操作。（3）在實驗結(jié)束后，清洗所有實驗器具并分析實驗數(shù)據(jù)與實驗現(xiàn)象，記錄碘單質(zhì)的顏色、純度和產(chǎn)量等實驗結(jié)果。在實踐操作過程中，教師要對學(xué)生進行安全指導(dǎo)，確保學(xué)生了解使用氯水和四氯化碳的潛在風(fēng)險，并穿戴適當(dāng)?shù)姆雷o裝備。雖然完整的海帶提碘工業(yè)流程無法在課堂上實現(xiàn)，但通過這樣的創(chuàng)新實驗教學(xué)方法，學(xué)生能夠?qū)嵺`并理解碘單質(zhì)的提取過程。這種簡化的實驗設(shè)計，能將實驗操作與理論知識聯(lián)系起來，使學(xué)生在動手操作時深入理解化學(xué)分離與純化的核心概念，提升學(xué)生的化學(xué)綜合素養(yǎng)。（二）創(chuàng)設(shè)直觀情境，點燃焰色奇觀在高中化學(xué)實驗教學(xué)中，教師可以通過創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，加深學(xué)生對相應(yīng)知識的理解，促進學(xué)生化學(xué)綜合素養(yǎng)的發(fā)展。例如，教師可以利用多媒體設(shè)備創(chuàng)設(shè)生動且直觀的實驗教學(xué)情境，以視頻、圖像等形式展示實驗的原理和過程，以此讓學(xué)生明確實驗原理和操作步驟，加深對實驗內(nèi)容的理解。以“焰色反應(yīng)”的實驗教學(xué)為例，本課教學(xué)目標(biāo)主要是通過焰色反應(yīng)實驗，讓學(xué)生了解不同金屬元素的焰色特征，并讓學(xué)生學(xué)會利用分光光度計分析光譜數(shù)據(jù)，判斷金屬元素的種類。學(xué)生不僅要認識鈉、鉀等常見金屬的焰色特征，還要理解相應(yīng)的電子躍遷原理。本課教學(xué)的重點是幫助學(xué)生將火焰顏色與金屬元素對應(yīng)起來，難點是讓學(xué)生學(xué)會利用分光光度計進行波長測定與數(shù)據(jù)分析。教學(xué)初始，教師可以播放一段絢麗多彩的焰火視頻，并引導(dǎo)學(xué)生思考：“為什么煙花能呈現(xiàn)不同的顏色？”之后，教師可講解焰色反應(yīng)的原理，讓學(xué)生了解金屬原子在高溫下發(fā)生電子躍遷會釋放特定波長的光，進而形成不同的火焰顏色。為了讓學(xué)生進一步認識不同金屬元素的焰色特征，教師可展示鈉、鉀、鈣等金屬的焰色，并提出“在焰色接近時，如何準(zhǔn)確區(qū)分是哪種焰色反應(yīng)？”等問題，以此引出分光光度計的知識。在此基礎(chǔ)上，教師可指導(dǎo)學(xué)生組裝實驗裝置，準(zhǔn)備實驗器材和試劑，開展相應(yīng)的實驗，具體如下。首先，學(xué)生可噴灑氯化鉀溶液，用點火槍灼燒，觀察火焰顏色，并使用分光光度計測定其光譜波長，記錄測量結(jié)果為770納米。接著，學(xué)生可重復(fù)以上步驟，對氯化鈉溶液進行檢測，觀察火焰顏色，并測定光譜波長，記錄測量結(jié)果為589納米。在完成基礎(chǔ)實驗后，學(xué)生需要對一瓶未知溶液進行焰色反應(yīng)實驗，觀察火焰顏色和分析分光光度計數(shù)據(jù)，探究其中是否含有鉀離子。實驗結(jié)束后，學(xué)生要分組討論實驗現(xiàn)象與數(shù)據(jù)，結(jié)合分光光度計測得的結(jié)果，分析不同金屬元素的光譜特征，以此進一步理解焰色反應(yīng)的規(guī)律。這樣的教學(xué)具有較強的趣味性，能通過直觀情境讓學(xué)生掌握焰色反應(yīng)原理。（三）進行數(shù)據(jù)分析，探索中和熱的奧秘在高中化學(xué)實驗中，數(shù)據(jù)分析不僅是解讀實驗結(jié)果的重要手段，更是聯(lián)系理論與實踐的橋梁。數(shù)據(jù)分析在科學(xué)研究中占據(jù)重要位置。通過對實驗數(shù)據(jù)進行準(zhǔn)確處理與深度分析，學(xué)生不僅能夠更好地理解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，還能培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒炈季S和解決復(fù)雜問題的能力［4］。以“中和熱的測定”實驗教學(xué)為例，開展本實驗的主要目標(biāo)是讓學(xué)生通過測定鹽酸與氫氧化鈉溶液的中和反應(yīng)熱，深入探討酸堿中和反應(yīng)中的熱效應(yīng)。在實驗中，我們使用了濃度為0.50mol/L的鹽酸溶液和0.55mol/L的氫氧化鈉溶液，并假設(shè)溶液的密度為1g/mL。具體實驗步驟如下：首先，分別測量并記錄鹽酸和氫氧化鈉溶液的初始溫度，計算出反應(yīng)體系的平均初始溫度。隨后，將兩種溶液混合，記錄下反應(yīng)過程中溶液的最高溫度，并計算溫度變化量（即終止溫度減去初始溫度）。最后，根據(jù)熱量公式Q=c·m·Δt，結(jié)合反應(yīng)生成的水的物質(zhì)的量，計算出每次反應(yīng)釋放的熱量。為了確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，學(xué)生需要以小組為單位重復(fù)進行三次實驗，并取三次實驗結(jié)果的平均值進行分析（見表1）。這樣的實驗教學(xué)能培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力，使其明白如何從實驗數(shù)據(jù)中提取有效信息，并進行科學(xué)的分析。這種能力對學(xué)生今后的化學(xué)學(xué)習(xí)具有重要意義，有助于他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒瀾B(tài)度和科學(xué)思維的形成。（四）設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù)，揭開電解池反應(yīng)的神秘面紗傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式往往存在過度開放的問題，即學(xué)生在實驗過程中缺乏明確的目標(biāo)和操作指引。為解決這一問題，教師可以進行任務(wù)式教學(xué)設(shè)計，將整體教學(xué)目標(biāo)分解為階段性的小目標(biāo)，并引導(dǎo)學(xué)生逐步完成［5］。以“電解池原理探究”實驗教學(xué)為例，教材編排的實驗主要通過電解氯化銅溶液來展示電解池的基本原理，存在反應(yīng)現(xiàn)象單一、未能直觀展示離子遷移、氯氣直接排放存在安全隱患等問題。針對上述不足，教師可以“探索電解池的工作原理與反應(yīng)機制”為主任務(wù)，并將其細化為多個子任務(wù)，以此逐步加深學(xué)生對電解反應(yīng)原理的理解。具體實施過程見表2。此實驗的亮點在于其高度可視化，可以讓學(xué)生觀察到不同的電解現(xiàn)象，直觀感知電極反應(yīng)與離子遷移的復(fù)雜過程，顯著提升學(xué)生的實驗感知能力。此外，本實驗所使用的瓊脂溶液具有良好的穩(wěn)定性，能夠長時間保留反應(yīng)現(xiàn)象，這有助于學(xué)生持續(xù)觀察實驗現(xiàn)象，提升師生互動的質(zhì)量。引入集成式電解裝置，能使學(xué)生在完成傳統(tǒng)電解實驗操作的基礎(chǔ)上，進一步加深對電解池與原電池原理的理解?？梢姡@樣的教學(xué)能為學(xué)生提供更安全、可控的實驗環(huán)境，讓他們更深入地理解