化学实验与实验探究对培育化学学科核心素养的价值

化学实验与探究活动是认识化学物质、创造化学物质的科学实践活动。化学学习过程中的实验与探究活动，基于特定领域问题的导引，立足特定的认识视角和认识思路，采用特定的科学方法与行动策略，通过问题解决建构学科知识、发展探究能力、培育创新意识、形成价值观念等。因此，化学实验与探究活动在化学学科核心素养培育与发展方面具有重要的价值。下面立足认识视角来加以分析。

1.化学实验与探究活动力图解决多领域问题，从而丰富认识、提升能力、培育优良品质

化学实验是一种有目的的科学实践活动，其目标总是指向解决人们在实践过程中所遇到的相关问题。中学化学教学中的化学实验和实验探究，虽然不像化学工作者解决科研与生产中的相关问题，进而提高生产效益、发展科学理论，但也强调学生结合学习实践等任务，像科学家一样应用适当的方法、采取合适的路径开展实验与探究活动，从而掌握知识、提升能力、发展素养。

例如，必修课程“主题2：常见的无机物及其应用”中氧化还原反应的本质、用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子、设计制作简易即热饭盒、含硫物质的转化及酸雨的成因等实验探究活动，选修课程“系列1 实验化学”所安排的“基础实验”“化学原理探究”“化工生产过程模拟实验”和“STSE综合实验”四个主题中的化学实验及实验探究活动，这些活动任务指向化学知识学习、日常生活问题，以及工农业生产工艺等学科、自然及社会领域的问题。

化学学习过程中，通过上述多领域相关问题的实验与探究活动，不仅有利于学生掌握学科知识、学习科学研究方法、培育分析问题与解决问题的能力，以及培养严谨求实的科学态度、敢于批判质疑与实践创新的精神，还有利于学生建立正确的学科价值观，感悟化学对促进人类社会可持续发展的重要性。

2.化学实验与探究活动旨在解决物质及其转化的核心问题，帮助学生建构、丰富与完善物质与反应的核心认识角度

从怎样的侧面、角度去审视、思考化学问题，即为“化学认识角度”，它反映了学生的思维方式、体现了学生的素养水平。我们知道，化学实验与探究活动本质上是审视物质及其转化并最终形成对物质及其转化科学认识的实践活动。从活动对象和目标看，化学实验与探究活动主要分为应用类活动及探究类活动。这两类活动，都包含提出问题、设计方案、收集证据、得出结论等关键环节。其中，提出探究问题是前提，设计活动方案是关键。问题提出后，需要学生选择合适的角度去审视、思考问题，进而设计适切的实验方案，规划并开展相应的探究，以深化关于物质及其变化的科学认识。因此，化学实验与探究活动将很好地促进学生建构与发展物质及其反应的认识视角。

（1）利用物质性质与反应规律实现特定目标的应用类活动。

此类活动的核心在于利用已知物质及其反应规律为指导，突出活动方案设计以实现物质的制备、检验和分离等目的。开展此类活动，基于对已有物质及其性质的认识，结合酸碱中和反应、氧化还原反应、离子反应等相关反应原理与规律，通过控制或改变化学反应的条件，从而实现物质间类属转变和价态改变来实现物质的制备、检验和分离。如氯气制备的实验探究活动，可通过氯在自然界中的存在以及氯气的用途来创设情境，引导学生从元素价态的视角，探究如何实现-1价的氯向零价的氯转化，从而确定实验方案制取氯气。因此，应用类实验与探究活动，强调立足物质的类属、元素价态、微观粒子的视角，通过条件控制与规律应用来指导实践活动，达成相关目的，并在实践活动中建构与发展物质及其转化的认识视角。

（2）研究物质性质和物质变化的探究类活动。

此类活动包括物质性质研究、化学反应规律探索以及物质结构探究等，活动以检验假设和建构解释为核心并发现反应规律或认识物质性质。如研究物质性质类的探究活动，从初中到高中，其认识视角得到不断丰富和发展。初中化学学习中，物质性质的研究经历从具体物质（如O2、CO2）的物质视角到类属（如金属与酸碱盐等）的元素视角；高中阶段氧化还原、离子反应、原子结构与化学键的学习，立足元素化合价、水溶液中微粒、原子结构及微粒间相互作用等角度预测、探究、揭示物质性质，建构元素、微粒的物质认识视角。物质认识视角的发展，同时实现反应规律认识视角的转化，即从宏观的物质视角与元素视角发展到微观的微粒视角。

通过前述分析不难发现，立足化学认识发展的角度，以物质及其转化为核心任务，开展基于相应目的的实验活动，并在问题解决过程中达成目标，能进一步建构、丰富与完善物质及其转化的认识视角（图3-4-1），最终促进化学知识的认识、化学学科的理解和学科价值的认同。(www.xing528.com)

图3-4-1　物质及其变化的认识视角

3.化学实验与探究活动的开展，伴随认识角度的建构与发展，促进化学认识思路的完善与认识水平的提升

化学实验与探究活动的开展，有助于学生建构、丰富与完善物质与反应的核心认识角度。而物质与反应的认识视角，制约着物质及其变化的化学实验与探究活动执行的程序、路径或框架，并影响对物质及其反应的认识水平。而物质及其变化实验探究活动的执行程序、路径或框架，即为化学认识思路。因此，化学实验与探究活动的开展，在建构与发展认识角度的同时，又将促进化学认识思路的完善与认识水平的提升。下面结合前述两类实验探究活动来加以说明。

物质制备为目的的应用类活动，立足类别视角，实验探究思路为（以制备氢氧化铝为例）：①识别目标产物的类属（氢氧化铝属于两性氢氧化物）；②结合物质转化的规律，考虑哪些类属的物质能够转化为目标产物（盐与酸、碱反应）；

研究物质性质的探究类活动，立足类属的认识视角，实验探究思路为（以SO2为例）：①识别研究对象的物质类属（属于酸性氧化物）；②根据类属预测物质的性质（与水、碱和部分盐能发生反应）；③选择相关的反应物（水、氢氧化钠、碳酸盐等）并确立实验条件；④根据所选物质及实验条件，选择实验器材，规划活动方案；⑤开展实验，收集并处理证据，得出结论。立足元素价态的角度，实验探究思路为（以过氧化氢为例）：①识别研究对象核心元素的价态（氧为-1价）；②根据氧化还原反应原理，预测物质性质（既有氧化性，又有还原性）；③选择相关物质（KMnO4、KI等）并确立反应条件；④根据所选物质及实验条件，选择实验器材，规划活动方案；⑤开展实验，收集并分析证据，得出结论。

结合上述分析可知，化学实验与探究活动能够全面培育与提升学生的化学学科核心素养。具体表现为：

（1）化学实验与探究活动强调发现有探究价值的问题、提出合理假设与猜想、确定探究目的并设计探究方案，要求自主、合作探究，并对“异常”现象敢于提出自己的见解等，从而发挥对“科学探究与创新意识”核心素养发展的独特价值。

（2）实验探究强调基于探究目的、按照特定认识角度与思路规划活动方案、获取事实证据，并对猜想假设进行证实或证伪，检验与完善原有认识模型，构建解决复杂问题情境的模型，因而能很好地培育“证据推理与模型认知”核心素养。

（3）实验探究活动的开展需要学生具有探索未知、崇尚真理的意识，秉持严谨求实的科学态度，能积极探索、主动实践进而认识物质及其运动变化的客观存在性。同时，要求运用物质及其变化的认识角度与认识思路，依据绿色化学思想和科学伦理研究物质、创造物质并参与同化学有关的社会问题的科学决策，感悟化学对人类社会可持续发展的重要性，从而很好地培育学生“科学态度与社会责任”核心素养。

此外，化学实验与探究活动的本质是在物质及其变化的核心视角指引下，立足“宏微结合”“变化守恒”的认识思路，开展认识物质及其变化规律、运用物质及其变化规律研究物质与创造物质的实践活动，因而对培育学生“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”核心素养也能起到很好的作用。