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高中化学实验教学的目标任务和方法路径

摘要：基于“科学探究与创新意识”核心素养及其学业质量要求，系统整体规划高中化学实验教学主要任务目标。一是实验基本知识技能掌握目标，可通过建构基础实验认知模型和强化模型应用教学予以达成；二是有关思想观念思维方法形成目标，可通过加强实验探究促进学科理解融合教学予以实现；三是关键能力素养发展目标，可通过变革实验活动形式、设计实验组织逻辑和开展主题综合实验予以发展。

关键词：化学实验；高中化学；目标任务；方法路径

化学实验教学是发展学生核心素养的重要活动［1］。对近年有关实验教学研究成果分析发现［2～5］，实验教学比较缺乏系统规划，没有关于实验目标任务及方法策略研究。整体规划高中化学实验教学任务，优化实验教学方法路径具有现实意义。从核心素养分析，“科学探究与创新意识”是高中化学实验教学的终极目标，根据化学课程目标及科学探究与创新意识素养的细分要求［6］，化学实验教学的主要任务目标应该包括知识技能掌握、思想方法形成和能力素养发展三部分。

1知识技能掌握

1.1实验知识技能的掌握目标

围绕物质性质反应、制备、分离提纯及检测分析等实验研究，需要很多实验基本知识和操作技能。如物质性质研究、气体制备、从溶液中获得固体、分离提纯检验分析物质等。实验基本知识和操作技能是实验的“物质基础”，是实验开展的基础平台。有研究指出［7］，实验基本知识包括实验所涉及的反应原理、实验装置、药品选择、产物检验、产物分离提纯、变量识别和反应条件控制等。实验基本技能包括各种仪器正确使用、装置组装调试及实验操作规范等。对于实验基本知识技能目标要求，可结合不同教材进行比较概括。参考“科学探究与创新意识”学业水平要求，对必修中9个必做实验的知识技能目标建议如表1。

1.2实现知识技能掌握的方法路径

实验基本知识技能从知识分类看属于事实性知识和程序性知识，如气体制备实验中收集方法、验满验纯、除杂干燥和尾气处理等。再如加热，煅烧、灼烧、高温、300～400℃加热，各种浴法加热，试管加热，石棉网加热，蒸汽加热，表现了不同的加热操作。掌握实验知识技能的有效方法是建构知识组织模型并应用模型。

实验基本知识技能主要在必修中学习，掌握的方法路径主要有两个。一是建构5个基础实验认知模型。（1）实验室气体制备认知模型，包括气体制备和性质探究实验。如通过Cl2制备及活性铁粉制FeCl3实验，培养“气流”系统认知思维，通过高阶思维模型建构学习实现零散知识技能记忆的低阶学习。（2）固液态物质除杂分离认知模型。以粗盐提纯为例讨论建构除杂流程认知模型，体会除杂实验“流程化”表达，掌握除雜原理、试剂选择、用量操作以及方案输出（语言表达）等知识技能。（3）从溶液中获取固体认知模型。重点掌握冷却结晶和蒸发结晶原理，实现对沉淀反应、过滤、洗涤、检验、干燥等知识结构化。（4）工艺技术思想认识模型（流程图）。以侯德榜制碱为载体，理解现代工业技术“降本增效”核心思想，基于教材文本建构工艺流程认知模型，学习掌握流程表征形式的实验知识技能。（5）简单实验方案设计思维模型。立足教材相关内容初步建构离子检验类、物质制备类以及变量控制类实验方案设计思维模型，能用“定原理画流程写方案”思维程序进行简单设计和表达输出，实现基本知识技能综合化应用。另一个方法路径是在元素化合物知识学习过程中，加强以上5个认知模型应用教学。如气体制备性质认知模型，可从CO2、O2制备实验开始，在Cl2学习中实现模型初建，在C与浓H2SO4反应产物检验和性质探究中进行模型巩固。再如从溶液中获得固体实验模型，在结晶教学时初次接触建构，在侯德榜制碱产物分离中巩固认识，到硫单元废铜屑制胆矾中进行总结认识，再到绿矾、氯化铁晶体制备中强化模型应用。通过5个实验认知模型建构及其强化应用，可实现实验基本知识技能的有效掌握。

2思想方法形成

2.1思想方法的形成目标

思想观念和思维方法属于高级知识，指向认知技能认知策略等。高中化学实验教学应帮助学生形成重要思想观念和思维方法。如基本的科学观念科学思维和重要的化学思想方法等。

科学的本质是证实证伪，实验能够反映科学的暂定性、经验性、创造性、建构性本质［8］，对学生形成科学本质观具有重要作用。实验是重要科学实践，实现知识理解同时形成思维方法。如在以实验为基础的探究教学中，学生通过观察事实获取信息，提出问题假设进行实验证明和分析推理，经历归纳比较抽象概括等思维活动，获得结论形成概念认识，体验了科学的思维方法。基本的科学观念和思维方法形成是实验教学的应有目标。此外，实验教学要有助学生透过知识表面，助力学生理解化学规律原理，培养学生形成化学思想观念和掌握化学思维方法。钠镁铝生成氢气实验，隐含金属活动性变化规律、位构相依原理、元素周期律等，都要在实验教学中得到明示。再如，通