核心素养背景下初中化学实验改进与创新探究

摘要：本文聚焦于核心素养背景下初中化学实验教学现状，分析传统实验模式局限性及与核心素养培养脱节问题。针对这些问题，提出实验内容情境化、生活化设计策略，构建探究式实验教学模式，探讨实验设备材料优化创新路径，信息技术与虚拟仿真应用方法。促进初中化学实验教学改革，提升学生科学探究能力、逻辑思维能力及创新精神，实现化学学科核心素养全面发展。

关键词：初中化学；核心素养；实验教学

引言：当前教育改革背景下，学科核心素养培养成为教学新焦点。化学是实验学科，其教学效果很大程度取决于实验环节质量。初中阶段化学实验教学面临诸多挑战，既有教学理念更新不及时问题，也存在实验设计与实施困境。通过立足核心素养视角，分析初中化学实验教学现状，探索改进策略与创新路径，促进学生化学学科核心素养全面发展，提升化学实验教学质量与效果。

一、初中化学实验教学现状分析

（一）传统实验教学模式的局限性

传统化学实验教学模式主要表现为教师演示、学生观察及按部就班、依葫芦画瓢形式，学生参与度及主动性严重不足。课堂上教师往往占据主导地位，操作演示全过程，而学生则处于被动接受知识状态，仅仅按照实验步骤机械操作，缺乏思考空间与探究机会。这种单向灌输模式使学生难以真正理解实验原理与方法，更无法培养科学探究精神与创新思维能力。实验过程中，教师过分强调实验结果正确性，忽视过程中各环节思维训练价值，导致学生习惯性依赖教师指导，不敢提出疑问，更不敢尝试改进实验方案。传统实验教学往往与课本知识紧密相连，缺少与现实生活联系，学生感受不到化学学科魅力，难以激发学习兴趣与探究热情。

考试导向影响下，实验教学沦为应试工具，验证性实验占比过高，探究性实验明显不足。很多学校为提高考试成绩，将实验教学简化为背诵实验现象、记忆实验步骤，甚至完全忽略实际操作环节。这导致学生缺乏基本实验技能与科学探究方法训练，化学学科实践能力培养严重缺失。教学资源分配不均也是制约因素，部分学校实验设备陈旧、药品不足，无法开展高质量实验教学活动。教师专业素养参差不齐，部分教师实验指导能力有限，难以设计创新性实验项目引导学生深入探究。这些问题导致实验教学流于形式，无法真正发挥培养学生核心素养作用，与新时代教育要求形成明显落差。

（二）初中生化学核心素养培养与实验教学的脱节现象

当前初中化学实验教学目标定位模糊，未能充分融入核心素养要求，导致实验教学与素养培养严重脱节。教学设计中，许多教师未能明确实验目标与化学学科核心素养关联，无法有针对性设计实验活动培养学生科学思维、科学探究等关键能力。实验内容选择上，过分依赖教材提供案例，缺乏创新性拓展，难以满足不同学生发展需求。评价体系仍然停留于知识掌握层面，忽视过程性评价及学生综合能力考查，使核心素养培养沦为空谈。这种脱节现象使实验教学无法真正承担起培养学生科学素养重任，与课程改革精神背道而驰。

实验教学组织方式单一，缺乏针对性指导，难以适应核心素养培养需求。大部分实验仍采用统一步骤、统一材料、统一要求方式进行，忽视学生个体差异，限制创新思维发展。小组合作流于形式，真正意义上思维碰撞与交流合作明显不足。教师习惯于提供标准答案，很少引导学生开展假设检验、方案比较等高阶思维活动，致使学生无法形成完整科学探究能力。实验内容与现实生活联系不够紧密，学生难以将所学知识迁移应用于日常问题解决，科学素养转化为实际能力受到限制。实验评价方式单一，过分关注结果而忽视过程，无法全面反映学生核心素养发展状况。这些问题使实验教学难以有效促进学生学科核心素养提升，需要进行系统性改革与创新。

二、基于核心素养的初中化学实验教学改进策略

（一）实验内容情境化与生活化设计

实验内容情境化与生活化设计强调将抽象化学概念融入现实情境，使学生在熟悉环境中建构知识体系。情境化设计注重创设问题情境，激发学习动机，引导学生主动探究；生活化设计则强调选用日常材料，降低实验门槛，促进知识迁移应用。这种设计理念突破传统实验模式局限，使实验活动更贴近学生生活经验，增强学习兴趣。教师应根据教学内容特点，巧妙设计问题情境，引发认知冲突，激发探究欲望。注重实验材料生活化，鼓励学生收集家庭常见物品开展实验，体验化学无处不在乐趣。通过情境引入、问题设计、材料选择、活动组织等环节精心安排，形成完整实验教学链条，促进学生自主建构知识体系，提升科学素养。

以人教版九年级上册第二章《探究氧气性质》为例，教师创设森林火灾防控真实情境，引入氧气性质探究。先展示森林火灾新闻视频，提出为何火势蔓延迅速问题，引导学生思考氧气与燃烧关系。随后设计系列探究活动：利用蜡烛、酒精灯等日常物品，在密闭容器中探究不同条件下燃烧现象；使用家用灭火器原理模型（小苏打加醋酸）制作二氧化碳，观察其灭火效果；通过铁丝绒在氧气中燃烧实验，直观感受氧气助燃性质。学生通过对比空气中与纯氧中物质燃烧现象差异，归纳氧气特性，进而理解森林火灾形成机制与防控策略。

（二）探究式实验教学模式的构建与实施

探究式实验教学模式构建与实施目的为了培养学生科学探究能力与创新思维，强调学生主体地位与自主探究过程。该模式遵循科学探究基本规律，包含问题识别、假设提出、方案设计、实验操作、数据处理、结论形成等关键环节，构成完整探究链条。教师需转变角色定位，由知识教学者转变为学习促进者，创设支持性学习环境，提供必要引导而非直接干预。在实施过程中，应注重问题情境创设，确保探究问题既源于教材又高于教材，具有开放性与探究价值。小组合作学习模式应得到充分运用，促进思维碰撞与互助学习。评价机制需关注过程性评价，重视学生参与度、思维深度、创新水平等多维指标，形成促进学习评价体系。这种教学模式能够激发学生内在学习动力，培养科学思维习惯与探究能力。

以人教版九年级下册第八章《物质的溶解》为例，教师构建污水净化专家探究情境。引入环节展示当地水污染图片，提出如何净化混浊水质问题，激发探究兴趣。探究阶段，学生分组设计实验方案：准备不同浓度盐水、墨水等模拟污水样本，探究过滤、沉淀、吸附等分离方法效果。学生自主设计实验装置，利用家庭常见物品如塑料瓶制作简易过滤器，活性炭探究吸附效果，明矾测试絮凝作用。通过对比不同处理方法效果，学生发现物质溶解性质差异导致净化方法选择不同。交流环节中，各组分享实验发现，共同归纳结论：可溶性物质需通过化学方法处理，不溶性物质通过物理方法分离。学生进一步讨论实际水处理厂工作原理，将课堂知识与社会实践联系起来。这种教学不但能提高学习兴趣和课堂效率，更能帮助学生形成积极的人生态度和正确的价值观，为学生的未来发展奠定坚实基础。

三、初中化学实验创新路径与实践应用

（一）实验设备与材料的优化创新

实验设备与材料优化创新应立足学校实际条件，采取微型化、简易化、多功能化原则，提高实验教学效率与安全性。微型化实验设计大幅减少药品使用量，降低成本也减少环境污染，适合学生自主操作。比如传统燃烧实验改为试管微型实验，既保证观察效果又提高安全系数。简易化方面，利用常见材料自制实验器材，如饮料瓶制作排水集气装置、注射器改造气体发生装置等，既解决设备不足问题，又培养学生动手能力与创造精神。多功能化设计则强调一器多用，提高资源利用率，如设计多功能实验支架，满足不同实验需求，使有限设备发挥最大效用。

实验材料创新需重视环保理念，践行绿色化学原则，尽可能选用无毒低危试剂替代传统高危药品。如利用果汁饮料代替酸碱指示剂，使用食盐水替代某些实验酸碱溶液，既保证实验效果又确保安全。鼓励回收利用实验废弃物，减少环境负担。注重增强实验直观性与趣味性，设计色彩变化明显反应，提高学生观察兴趣。推广便携式实验箱应用，支持学生课外自主实验，拓展学习时空。教师还应注重实验创新思维培养，鼓励学生提出改进建议，参与实验器材设计与改良，真正实现做中学、学中思、思中创教育理念，提升学生综合素养与创新能力。

（二）信息技术与虚拟仿真在化学实验中的应用

信息技术与虚拟仿真应用为初中化学实验教学带来革命性变革，有效解决传统实验局限性问题。数字化实验工具如电子传感器、数据采集系统等能够精确记录实验过程参数变化，提高数据准确性与实验效率。如在酸碱中和滴定实验中，pH传感器实时监测溶液酸碱度变化，生成直观变化曲线，帮助学生深入理解反应过程。多媒体技术应用能够呈现微观粒子运动、分子结构变化等肉眼无法观察现象，架起宏观实验现象与微观理论模型桥梁，促进学生建构完整知识体系。虚拟仿真实验则为危险性高、成本高或时间跨度长实验提供安全可行解决方案，如放射性元素性质探究、复杂有机合成反应等。

虚拟仿真实验平台构建应注重交互性与探究性，避免沦为单纯演示工具。平台设计应允许学生自主选择实验条件、调整参数、预测结果并验证，体验完整科学探究过程。虚拟与现实实验应有机结合，互为补充而非替代关系。如先通过虚拟仿真平台熟悉实验步骤与原理，再进行实际操作，提高实验成功率与学习效果。移动学习应用开发也应受到重视，如化学实验AR/VR应用、微课资源库等，支持学生随时随地学习。教师需转变教学理念，提升信息技术应用能力，合理设计线上线下混合式实验教学活动。建立学校间资源共享机制，推动优质虚拟实验资源普及应用，促进教育公平。信息技术与虚拟仿真恰当应用能够打破时空限制，创造沉浸式学习体验，激发学生学习热情，提升化学实验教学质量与效果。

结论：核心素养背景下初中化学实验教学改革任重道远，需要从多维度系统推进。通过分析传统实验教学局限性及与核心素养培养脱节现状，明确改革方向与路径。实验内容情境化与生活化设计能够激发学生学习兴趣，建立知识与生活联系；探究式实验教学模式构建有助于培养科学思维与探究能力；实验设备材料优化创新与信息技术应用则为实验教学提供强大支撑。这些策略综合应用将有效提升初中化学实验教学质量，促进学生学科核心素养全面发展，培养面向未来科学人才。

参考文献

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