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摘要：以“钠的性质及用途”教学为例，从化学学科核心素养养成的视角审视了当前化学实验教学中存在的问题，并提出了解决的策略：让学生的观察更有效——设置观察点;让学生的思维更深入——设置问题串;让传统实验更有用——发掘实验的教学功能;让危险实验更安全——培养学生的科学精神：让实验顺序更合理——遵循学生认知规律。
关键词：化学核心素养：实验教学：观察点：问题串;认知规律
文章编号：1008-0546（2019）05-0072-03
中图分类号：G633.8 文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.05.022
化学是一门以实验为基础的自然科学，从化学科学的建立和发展来看，实验起到了十分重要的作用。化学实验不但是化学科学发展的基础，而且也是化学教学的基础。化学实验对于提高化学教学质量，全面落实培养科学素养的目标，具有其他教学内容和形式所不能替代的作用。化学新课标提出的五个方面的化学核心素养：宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、实验探究与创新意识、科学精神与社会责任。从其具体内容来看，五大核心素养的养成离不开化学实验教学的支撑。因此，在倡导素养教学的今天，实验教学的价值不仅不应该被弱化，反而应该不断挖掘、不断深入研究，以期更好地用于化学核心素养的养成教育。为此，我们必须审视当前中学化学教学实验中存在的问题，积极探讨提高化学实验教学成效的策略。
一、如何让学生的观察更有效——设置观察点
就化学实验教学来说，观察是思维的起点，是化学核心素养“宏观辨识”的直接表现形式，更是“证据推理”中“证据”的主要来源。如果对实验现象没有全面、细致、重点的观察，就很难获取真实、全面的证据，学生通过实验习得知识、提升能力、养成素养就成为一句空话。
然而，在实际的实验教学过程中往往会出现这样的情况：学生的观察能力本身较弱，实验过程中注意力又容易被实验本身吸引，很难做到对实验现象有全面细致的观察。在实验过程中如果出现一些特殊的、明显的现象，如声音、发光、爆炸等，更会冲淡学生对整个实验现象全面的观察。最终的结果可能是学生尽管也观察到一些现象，但是不够具体全面，导致继续学习所需的“证据”不足。
为了避免这个问题，在实验教学的过程中，教师若在学生实验前有意识地设置一些具体明确的实验观察点，则能够引导学生的注意力，使观察更集中更全面更有效。例如在“钠的性质及用途”一课中进行的钠的燃烧实验，实验产生的现象很复杂，如果没有任何引导，学生在观察时可能就有目不暇接、顾此失彼的感觉。在实验前可设置如下观察点：（1）加热过程中，钠在燃烧前形态有怎样的变化？（2）钠的燃烧火焰是什么颜色？（3）生成物的颜色和状态怎样？学生在实验过程中将注意力主要集中在这三个观察点上，获得的证据就能够满足基本的继续学习的需要，保证“证据推理”素养养成的顺利进行。
需要说明的是，设置观察点的目的不是为了限制学生的观察，而是为了引导学生的观察，让学生的注意力更加集中、獲得的“证据”更加有效。学生在实验的过程中，如果还能观察到一些教师观察点要求之外的现象，不仅不应该批评，反而需要鼓励，因为往往就是这些反常、细微的现象更能生发出更多的教育教学契机。
为了巩固、提升学生获取“证据”的能力，当学生做完实验、描述过现象，经过师生共同分析之后，可以要求学生就同一个实验再进行一次甚至多次。这样，学生再次实验时，能够对教师事先设置的观察点进行更加认真、细致的观察，对实验本身及其展示的教学功能都会有更深刻的认识。
二、如何让学生的思维更深入——设置问题串
学生通过实验，观察到最主要的实验现象，这就有了“推理”所需的“证据”。如何根据“证据”去进行“推理”，进而习得化学知识、提升思维能力、养成化学素养，这在很大程度上依赖教师的引导。在这个过程中，设置恰当的问题串是一个非常有效的方法，通过问题串引导学生由浅入深、由表及里，层层深入思考，为实现化学核心素养养成搭建桥梁。
在钠与水的反应实验中，学生通过教师设置的观察点观察到“钠浮在水面、熔化成小球、四处游动、发出嘶嘶的响声、滴加酚酞溶液变成红色”等现象。据此可以设置如下问题：（1）钠浮在水面反映了钠怎样的物理性质？（2）钠在与水反应的过程中熔化成小球，可能的原因是什么？（3）为什么钠会四处游动并发出嘶嘶的响声？（4）溶液为什么会变成红色？引导学生思考上述问题，基于证据推理，透过现象，分析推理出钠的物理性质及化学性质，同时让学生感受到化学变化过程中伴随有能量的变化，形成化学反应的“变化观念”。
在此基础上可以进一步提出以下问题引导学生思考：（1）有气体生成就一定会在液面上四处游动、发出响声吗？（2）生成的气体可能是什么？如何从理论和实验两方面证明？对于第一个问题，引导学生思考气体生成的位置、金属钠的受力情况，从微观角度探析现象的产生及背后的原因，从而实现宏观辨识与微观探析的结合;对于第二个问题，引导学生理论上从氧化还原反应化合价有升必有降的角度推知气体是氢气而不是氧气，让学生感受到氧化还原反应原理在学习元素化合物知识中的指导作用，初步建立元素化合物知识的“认知模型”。进一步引导学生设计实验来证明产生的气体是氢气，以实现“实验探究与创新意识”素养的养成。
三、如何让传统实验更有用——发掘实验教学功能
在中学化学教育的发展过程中，广大中学教师开发了很多教材上没有的实验，这些实验最初出现在习题和试卷上，而后慢慢走进课堂和实验室，时间一长，在教学过程中，演示甚至学生分组完成这些实验似乎成为了一种“传统”。但是，很少有人去考虑其存在的合理性，亦不能充分利用其实验价值。
同时，随着时代的发展、教育教学理念的不断更新，有的教师认为按照以往的经验进行这些实验显得不合时宜，对于教学目标的达成不仅没有多大的作用，反而可能在一定程度上减弱学生对于主体知识的学习、核心素养的养成。舍弃这些实验常常是这部分教师的处理方式，但是，深入思考这些实验的合理之处，发掘其新的教育教学功能，最大限度地为教学目标的达成服务不失为一种更加有效的处理方式。 以“钠的性质及用途”一课为例，钠与硫酸铜溶液的反应是教师们经常在教授此课时会进行的一个实验，但是这个实验的价值究竟在哪儿？由于这个实验中至少发生了两个反应，且在反应过程中会相互影响，导致现象非常复杂，控制不好甚至发生爆炸，引起事故。对于初学钠的性质的学生来说，这确实不是一个太好的实验。但是，如果仔细分析，有以下两点值得我们思考：（1）反应剧烈正是钠与我们印象中的其他金属的不同之处，如初中阶段的铁与硫酸铜反应就远没有这么剧烈。如果将这个实验的功能定位为：通过这个实验的剧烈现象让学生强烈感受到钠与此前熟知的铁、铜等金属的性质的不同，而不是就反应现象去推知钠的性质，那么放在学习之初就可能会获得更好的教学效果。（2）在学习了钠与水反应之后再来进行这个实验，“浮”“熔”“游”“响”这些现象学生很容易观察到，学生还可能观察到钠与硫酸铜溶液反应时极易燃烧、产物中有时有黑色物质生成这些现象，此时可以将该实验的功能定位为：基于反常现象推理，让学生感受到化学变化需要条件、同一反应器中进行的若干个化学变化之间可能存在联系，进一步加强对“变化观念”的认识。
可见，对传统实验功能的定位不同，处理的方式也就不同，在教学过程中仔细思考传统实验的功能定位，尽可能地去发掘它的教育教学功能，基于最合适的功能去处理实验，才是最有效的方式。
四、如何让危险实验更安全——培养学生科学精神
中学阶段一些危险性大的实验到底能不能让学生分组进行是实验教学中一个绕不开的话题。很多时候，考虑到安全因素，老师们宁可放弃这些实验的教育教学功能，也不愿意“冒险”。但是从学生的长远发展来看，学生总有需要自己动手独立完成某些具有危险性的实验的时候，过多的保护同样可能会带来伤害。如何避免这些“危险”实验给学生带来的人身伤害呢？其中一个非常重要的途径，就是在日常实验中有意识地培养学生的科学精神，同时，科学精神养成后又会反过来避免危险性实验给学生带来的伤害。
笔者在进行“钠的性质及用途”教学过程中，安排了钠与硫酸铜溶液反应的分组实验，一组学生没有按照实验前强调的要求，取的钠块较大，在实验过程中钠块燃烧，发生轻微爆炸，并且伴有液体飞溅现象，把大家吓得不轻。笔者当即让学生停止实验，组织讨论：（1）为什么别的组没有发生爆炸现象，是什么原因导致了轻微爆炸现象？（2）从这个实验事故中我们能够得到哪些启示？（3）如果要确保该实验的安全性，可以进行哪些改进设计？通过对（1）（2）问题的讨论，学生认识到化学实验不是随随便便进行的，实验操作流程、试剂取用方式与用量都要严格按照标准规范进行，科学探究来不得半点马虎和随意，必须要有科学严谨的态度。通过讨论问题（3），学生提出了很多改进该实验、确保安全的办法，思维得到训练和拓展，创新能力得到提升。
其实，科学精神往往就是在对这些意外的处理过程中得到培养与提升的。作为化学教师，不应刻意回避这些带有危险性的意外，抓住契机，顺势引导，往往更能在学生心中埋下科学的种子。当然，为了保证学生的人身安全，在实验前教师进行反复尝试，将危险控制在一定的范围内也是十分必要的。
五、如何让实验顺序更合理——遵循学生认知规律
在实验教学中，有时为了达成学习目标需要完成若干个彼此之间相互独立的实验。对于这些实验的顺序的安排，教师们很少考虑，大多数情况下都认为先做哪个后做哪个好像没有太大的区别。其实细细研究，这若干个实验往往具有一定的内在联系，在安排实验时，需要合理安排其顺序，其中需要考虑的一个非常重要的依据就是是否能很好地符合学生的认知规律。
以“钠的性质及用途”教学为例，在教学过程至少要安排学生完成钠与水反应的实验、钠与氧气加热反应的实验。这两个实验均体现钠的还原性，在实验的过程中似乎可以不用考虑先后顺序。仔细思考我们可以发现，学生更易接受钠与氧气的实验，因为初中化学涉及到的金属，更多的是与氧气的反应，很少有与水反应的。因此首先研究钠与氧气的反应符合认识事物从一般规律到特殊规律，符合学生已有的知识基础、认知规律。此外，在进行钠与氧气加热条件下反应的实验时，由于钠块是固定不动的，受热情况下熔成一个银白色的小球的现象易于观察到，这种观察很容易遷移到钠在与水反应时熔成小球的现象上，而如果首先做钠与水的反应，熔成小球的这个现象对学生来说是很难把握和准确描述的，从这个角度上来说，钠与氧气反应实验的完成有助于学生对钠与水反应实验的观察与分析，体现了学生的观察与理解由易到难的认知规律。
事实证明，在长期的化学教学实践中，实验作为化学教学的重要手段，不论是最初为学生双基目标的达成，还是后来对三维目标的实现，都已发挥了不可磨灭的作用。如今，在倡导素养教育的新课改背景下，广大化学教师只有进一步潜心研究，正视化学实验教学中存在的问题，基于学生化学核心素养养成，积极探索，才能让化学实验教学在素养养成教育中发挥更大的作用。
关键词：化学核心素养：实验教学：观察点：问题串;认知规律
文章编号：1008-0546（2019）05-0072-03
中图分类号：G633.8 文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.05.022
化学是一门以实验为基础的自然科学，从化学科学的建立和发展来看，实验起到了十分重要的作用。化学实验不但是化学科学发展的基础，而且也是化学教学的基础。化学实验对于提高化学教学质量，全面落实培养科学素养的目标，具有其他教学内容和形式所不能替代的作用。化学新课标提出的五个方面的化学核心素养：宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、实验探究与创新意识、科学精神与社会责任。从其具体内容来看，五大核心素养的养成离不开化学实验教学的支撑。因此，在倡导素养教学的今天，实验教学的价值不仅不应该被弱化，反而应该不断挖掘、不断深入研究，以期更好地用于化学核心素养的养成教育。为此，我们必须审视当前中学化学教学实验中存在的问题，积极探讨提高化学实验教学成效的策略。
一、如何让学生的观察更有效——设置观察点
就化学实验教学来说，观察是思维的起点，是化学核心素养“宏观辨识”的直接表现形式，更是“证据推理”中“证据”的主要来源。如果对实验现象没有全面、细致、重点的观察，就很难获取真实、全面的证据，学生通过实验习得知识、提升能力、养成素养就成为一句空话。
然而，在实际的实验教学过程中往往会出现这样的情况：学生的观察能力本身较弱，实验过程中注意力又容易被实验本身吸引，很难做到对实验现象有全面细致的观察。在实验过程中如果出现一些特殊的、明显的现象，如声音、发光、爆炸等，更会冲淡学生对整个实验现象全面的观察。最终的结果可能是学生尽管也观察到一些现象，但是不够具体全面，导致继续学习所需的“证据”不足。
为了避免这个问题，在实验教学的过程中，教师若在学生实验前有意识地设置一些具体明确的实验观察点，则能够引导学生的注意力，使观察更集中更全面更有效。例如在“钠的性质及用途”一课中进行的钠的燃烧实验，实验产生的现象很复杂，如果没有任何引导，学生在观察时可能就有目不暇接、顾此失彼的感觉。在实验前可设置如下观察点：（1）加热过程中，钠在燃烧前形态有怎样的变化？（2）钠的燃烧火焰是什么颜色？（3）生成物的颜色和状态怎样？学生在实验过程中将注意力主要集中在这三个观察点上，获得的证据就能够满足基本的继续学习的需要，保证“证据推理”素养养成的顺利进行。
需要说明的是，设置观察点的目的不是为了限制学生的观察，而是为了引导学生的观察，让学生的注意力更加集中、獲得的“证据”更加有效。学生在实验的过程中，如果还能观察到一些教师观察点要求之外的现象，不仅不应该批评，反而需要鼓励，因为往往就是这些反常、细微的现象更能生发出更多的教育教学契机。
为了巩固、提升学生获取“证据”的能力，当学生做完实验、描述过现象，经过师生共同分析之后，可以要求学生就同一个实验再进行一次甚至多次。这样，学生再次实验时，能够对教师事先设置的观察点进行更加认真、细致的观察，对实验本身及其展示的教学功能都会有更深刻的认识。
二、如何让学生的思维更深入——设置问题串
学生通过实验，观察到最主要的实验现象，这就有了“推理”所需的“证据”。如何根据“证据”去进行“推理”，进而习得化学知识、提升思维能力、养成化学素养，这在很大程度上依赖教师的引导。在这个过程中，设置恰当的问题串是一个非常有效的方法，通过问题串引导学生由浅入深、由表及里，层层深入思考，为实现化学核心素养养成搭建桥梁。
在钠与水的反应实验中，学生通过教师设置的观察点观察到“钠浮在水面、熔化成小球、四处游动、发出嘶嘶的响声、滴加酚酞溶液变成红色”等现象。据此可以设置如下问题：（1）钠浮在水面反映了钠怎样的物理性质？（2）钠在与水反应的过程中熔化成小球，可能的原因是什么？（3）为什么钠会四处游动并发出嘶嘶的响声？（4）溶液为什么会变成红色？引导学生思考上述问题，基于证据推理，透过现象，分析推理出钠的物理性质及化学性质，同时让学生感受到化学变化过程中伴随有能量的变化，形成化学反应的“变化观念”。
在此基础上可以进一步提出以下问题引导学生思考：（1）有气体生成就一定会在液面上四处游动、发出响声吗？（2）生成的气体可能是什么？如何从理论和实验两方面证明？对于第一个问题，引导学生思考气体生成的位置、金属钠的受力情况，从微观角度探析现象的产生及背后的原因，从而实现宏观辨识与微观探析的结合;对于第二个问题，引导学生理论上从氧化还原反应化合价有升必有降的角度推知气体是氢气而不是氧气，让学生感受到氧化还原反应原理在学习元素化合物知识中的指导作用，初步建立元素化合物知识的“认知模型”。进一步引导学生设计实验来证明产生的气体是氢气，以实现“实验探究与创新意识”素养的养成。
三、如何让传统实验更有用——发掘实验教学功能
在中学化学教育的发展过程中，广大中学教师开发了很多教材上没有的实验，这些实验最初出现在习题和试卷上，而后慢慢走进课堂和实验室，时间一长，在教学过程中，演示甚至学生分组完成这些实验似乎成为了一种“传统”。但是，很少有人去考虑其存在的合理性，亦不能充分利用其实验价值。
同时，随着时代的发展、教育教学理念的不断更新，有的教师认为按照以往的经验进行这些实验显得不合时宜，对于教学目标的达成不仅没有多大的作用，反而可能在一定程度上减弱学生对于主体知识的学习、核心素养的养成。舍弃这些实验常常是这部分教师的处理方式，但是，深入思考这些实验的合理之处，发掘其新的教育教学功能，最大限度地为教学目标的达成服务不失为一种更加有效的处理方式。 以“钠的性质及用途”一课为例，钠与硫酸铜溶液的反应是教师们经常在教授此课时会进行的一个实验，但是这个实验的价值究竟在哪儿？由于这个实验中至少发生了两个反应，且在反应过程中会相互影响，导致现象非常复杂，控制不好甚至发生爆炸，引起事故。对于初学钠的性质的学生来说，这确实不是一个太好的实验。但是，如果仔细分析，有以下两点值得我们思考：（1）反应剧烈正是钠与我们印象中的其他金属的不同之处，如初中阶段的铁与硫酸铜反应就远没有这么剧烈。如果将这个实验的功能定位为：通过这个实验的剧烈现象让学生强烈感受到钠与此前熟知的铁、铜等金属的性质的不同，而不是就反应现象去推知钠的性质，那么放在学习之初就可能会获得更好的教学效果。（2）在学习了钠与水反应之后再来进行这个实验，“浮”“熔”“游”“响”这些现象学生很容易观察到，学生还可能观察到钠与硫酸铜溶液反应时极易燃烧、产物中有时有黑色物质生成这些现象，此时可以将该实验的功能定位为：基于反常现象推理，让学生感受到化学变化需要条件、同一反应器中进行的若干个化学变化之间可能存在联系，进一步加强对“变化观念”的认识。
可见，对传统实验功能的定位不同，处理的方式也就不同，在教学过程中仔细思考传统实验的功能定位，尽可能地去发掘它的教育教学功能，基于最合适的功能去处理实验，才是最有效的方式。
四、如何让危险实验更安全——培养学生科学精神
中学阶段一些危险性大的实验到底能不能让学生分组进行是实验教学中一个绕不开的话题。很多时候，考虑到安全因素，老师们宁可放弃这些实验的教育教学功能，也不愿意“冒险”。但是从学生的长远发展来看，学生总有需要自己动手独立完成某些具有危险性的实验的时候，过多的保护同样可能会带来伤害。如何避免这些“危险”实验给学生带来的人身伤害呢？其中一个非常重要的途径，就是在日常实验中有意识地培养学生的科学精神，同时，科学精神养成后又会反过来避免危险性实验给学生带来的伤害。
笔者在进行“钠的性质及用途”教学过程中，安排了钠与硫酸铜溶液反应的分组实验，一组学生没有按照实验前强调的要求，取的钠块较大，在实验过程中钠块燃烧，发生轻微爆炸，并且伴有液体飞溅现象，把大家吓得不轻。笔者当即让学生停止实验，组织讨论：（1）为什么别的组没有发生爆炸现象，是什么原因导致了轻微爆炸现象？（2）从这个实验事故中我们能够得到哪些启示？（3）如果要确保该实验的安全性，可以进行哪些改进设计？通过对（1）（2）问题的讨论，学生认识到化学实验不是随随便便进行的，实验操作流程、试剂取用方式与用量都要严格按照标准规范进行，科学探究来不得半点马虎和随意，必须要有科学严谨的态度。通过讨论问题（3），学生提出了很多改进该实验、确保安全的办法，思维得到训练和拓展，创新能力得到提升。
其实，科学精神往往就是在对这些意外的处理过程中得到培养与提升的。作为化学教师，不应刻意回避这些带有危险性的意外，抓住契机，顺势引导，往往更能在学生心中埋下科学的种子。当然，为了保证学生的人身安全，在实验前教师进行反复尝试，将危险控制在一定的范围内也是十分必要的。
五、如何让实验顺序更合理——遵循学生认知规律
在实验教学中，有时为了达成学习目标需要完成若干个彼此之间相互独立的实验。对于这些实验的顺序的安排，教师们很少考虑，大多数情况下都认为先做哪个后做哪个好像没有太大的区别。其实细细研究，这若干个实验往往具有一定的内在联系，在安排实验时，需要合理安排其顺序，其中需要考虑的一个非常重要的依据就是是否能很好地符合学生的认知规律。
以“钠的性质及用途”教学为例，在教学过程至少要安排学生完成钠与水反应的实验、钠与氧气加热反应的实验。这两个实验均体现钠的还原性，在实验的过程中似乎可以不用考虑先后顺序。仔细思考我们可以发现，学生更易接受钠与氧气的实验，因为初中化学涉及到的金属，更多的是与氧气的反应，很少有与水反应的。因此首先研究钠与氧气的反应符合认识事物从一般规律到特殊规律，符合学生已有的知识基础、认知规律。此外，在进行钠与氧气加热条件下反应的实验时，由于钠块是固定不动的，受热情况下熔成一个银白色的小球的现象易于观察到，这种观察很容易遷移到钠在与水反应时熔成小球的现象上，而如果首先做钠与水的反应，熔成小球的这个现象对学生来说是很难把握和准确描述的，从这个角度上来说，钠与氧气反应实验的完成有助于学生对钠与水反应实验的观察与分析，体现了学生的观察与理解由易到难的认知规律。
事实证明，在长期的化学教学实践中，实验作为化学教学的重要手段，不论是最初为学生双基目标的达成，还是后来对三维目标的实现，都已发挥了不可磨灭的作用。如今，在倡导素养教育的新课改背景下，广大化学教师只有进一步潜心研究，正视化学实验教学中存在的问题，基于学生化学核心素养养成，积极探索，才能让化学实验教学在素养养成教育中发挥更大的作用。