摘要：隨著教育改革的不斷深入，核心素養(yǎng)的培養(yǎng)逐漸成為教育領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教學(xué)儀器的改進(jìn)對(duì)于提升學(xué)生的核心素養(yǎng)具有重要意義。化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器作為化學(xué)教學(xué)的重要工具，其質(zhì)量和性能直接影響著教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。本研究聚焦于初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的改進(jìn)，通過對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的分析和改進(jìn)實(shí)踐，力求為初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供更有效的支持，促進(jìn)學(xué)生在化學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)中的全面發(fā)展。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)" 初中化學(xué)" 實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器" 實(shí)踐研究

一、引言

（一）研究背景

隨著教育改革的不斷深入，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)已成為教育的重要目標(biāo)?；瘜W(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力方面具有不可替代的作用。然而，在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器在某些方面存在不足，如操作煩瑣、安全風(fēng)險(xiǎn)高等，影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，限制了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果和學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。因此，對(duì)初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器進(jìn)行改進(jìn)，提高其實(shí)用性和安全性，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

（二）研究目的

本研究旨在通過對(duì)初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的改進(jìn)實(shí)踐，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和效果，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，包括科學(xué)探究能力、創(chuàng)新思維能力、問題解決能力等。

（三）研究意義

1.理論意義

本研究有助于豐富初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理論體系，為實(shí)驗(yàn)儀器的改進(jìn)提供理論支持和指導(dǎo)。

2.實(shí)踐意義

通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)儀器，能夠提高實(shí)驗(yàn)的安全性、準(zhǔn)確性和可操作性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和綜合素養(yǎng)，為學(xué)生的未來發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、核心素養(yǎng)與初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

（一）核心素養(yǎng)的內(nèi)涵

核心素養(yǎng)是指學(xué)生應(yīng)具備的適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，包括文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展、社會(huì)參與三個(gè)方面，綜合表現(xiàn)為人文底蘊(yùn)、科學(xué)精神、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、健康生活、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、實(shí)踐創(chuàng)新六大素養(yǎng)。

（二）初中化學(xué)核心素養(yǎng)的構(gòu)成

初中化學(xué)核心素養(yǎng)主要包括化學(xué)觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究與實(shí)踐、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)方面。

（三）初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)培養(yǎng)核心素養(yǎng)的作用

初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，能夠幫助學(xué)生形成化學(xué)觀念，培養(yǎng)科學(xué)思維，提高科學(xué)探究與實(shí)踐能力，樹立科學(xué)態(tài)度與責(zé)任意識(shí)。

1.有助于學(xué)生形成化學(xué)觀念

通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠直觀地觀察到化學(xué)現(xiàn)象，理解化學(xué)概念和原理，從而形成正確的化學(xué)觀念。

2.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維

實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生需要進(jìn)行觀察、分析、推理、判斷等思維活動(dòng)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、批判性思維和創(chuàng)新思維。

3.提高學(xué)生的科學(xué)探究與實(shí)踐能力

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中親自動(dòng)手操作，經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究的過程，能夠提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作、觀察、記錄、分析和總結(jié)的能力。

4.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任意識(shí)

實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是，能夠培養(yǎng)學(xué)生尊重科學(xué)、熱愛科學(xué)的態(tài)度，以及對(duì)環(huán)境和社會(huì)的責(zé)任感。

三、初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的現(xiàn)狀

初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)常用的教學(xué)儀器包括試管、燒杯、量筒、酒精燈、玻璃棒等，這些儀器在實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮著不同的作用，但在使用過程中也存在一些問題。

（一）現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器存在的問題

1.儀器的精度和準(zhǔn)確性不足

部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的刻度不夠精確，測(cè)量結(jié)果存在較大誤差，影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性。

2.儀器的安全性有待提高

一些實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器在使用過程中存在安全隱患，如加熱儀器的防爆性能差、有毒氣體排放裝置不完善等。

3.儀器的操作便利性不夠

部分儀器的設(shè)計(jì)不合理，操作煩瑣，增加了實(shí)驗(yàn)的難度和時(shí)間成本。

4.儀器的功能單一

一些實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器只能完成特定的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，缺乏通用性和擴(kuò)展性，無法體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新性和綜合性。

（二）問題產(chǎn)生的原因

1.儀器制造工藝和材料的限制

部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的制造工藝不夠先進(jìn)，使用的材料質(zhì)量不高，導(dǎo)致儀器的性能不佳。

2.對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求的了解不足

儀器制造商在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中，沒有充分考慮初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際需求和學(xué)生的特點(diǎn)。

3.學(xué)校對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的投入不足

由于經(jīng)費(fèi)等原因，學(xué)校在實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的購置和更新方面投入有限，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)儀器老化、落后。

四、初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器改進(jìn)的原則和方法

（一）改進(jìn)原則

1.科學(xué)性原則

確保改進(jìn)后的儀器不違背化學(xué)實(shí)驗(yàn)所依據(jù)的基本原理，在涉及定量實(shí)驗(yàn)時(shí)，改進(jìn)后的儀器要能保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，減小誤差，提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的科學(xué)性?？茖W(xué)性原則還體現(xiàn)在對(duì)實(shí)驗(yàn)安全的保障上?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)中會(huì)涉及一些易燃易爆、有毒有害的物質(zhì)，儀器的改進(jìn)不能破壞原有的安全設(shè)計(jì)，而要進(jìn)一步提高安全性。合理的實(shí)驗(yàn)操作是基于科學(xué)方法的，改進(jìn)后的儀器要便于進(jìn)行科學(xué)規(guī)范的操作。

2.實(shí)用性原則

改進(jìn)后的儀器要便于操作、維護(hù)和保養(yǎng)，還要注意應(yīng)能夠提高實(shí)驗(yàn)效率。遵循實(shí)用性原則改進(jìn)的儀器可以更好地適應(yīng)各種教學(xué)環(huán)境。一些學(xué)校可能實(shí)驗(yàn)空間有限，那么可以對(duì)一些大型實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行小型化改進(jìn)，使其更便于在有限的空間內(nèi)使用。在改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器時(shí)，還應(yīng)充分考慮成本因素，盡量利用現(xiàn)有資源和材料，降低改進(jìn)費(fèi)用。

3.創(chuàng)新性原則

創(chuàng)新性的儀器改進(jìn)能夠使儀器具備更多的功能，極大地激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣。創(chuàng)新性原則鼓勵(lì)將現(xiàn)代科技與傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器相結(jié)合，往往伴隨著新的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)理念。

（二）改進(jìn)方法

1.材料替代

選用性能更優(yōu)、價(jià)格更低廉的材料制作實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器，如用塑料代替玻璃制作某些儀器，降低儀器的成本和克服玻璃易碎性的缺點(diǎn)。

2.結(jié)構(gòu)優(yōu)化

對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，使其更加合理、緊湊，提高儀器的性能和操作便利性。

3.功能整合

將多種功能集成在一個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器上，減少儀器的數(shù)量和操作步驟，提高實(shí)驗(yàn)的效率和綜合性。

4.技術(shù)應(yīng)用

引入先進(jìn)的技術(shù)，如傳感器技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)等，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的智能化水平和測(cè)量精度。

五、初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器改進(jìn)的實(shí)踐案例

（一）改進(jìn)氧氣制取實(shí)驗(yàn)裝置

1.原實(shí)驗(yàn)裝置存在的問題

原實(shí)驗(yàn)裝置中，加熱高錳酸鉀制取氧氣時(shí)，試管口容易堵塞，氧氣收集速度慢，且實(shí)驗(yàn)結(jié)束后拆卸儀器不方便。

2.改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置

采用大口徑試管，并在試管口安裝防堵塞裝置；使用排水法收集氧氣時(shí)，采用新型的集氣裝置，提高氧氣收集速度；將反應(yīng)裝置和收集裝置一體化設(shè)計(jì)，便于拆卸和清洗。

3.改進(jìn)效果

改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置有效地解決了原裝置存在的問題，提高了實(shí)驗(yàn)的安全性和效率，能夠讓學(xué)生更順利地完成實(shí)驗(yàn)。

（二）改進(jìn)酸堿中和反應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀器

1.原實(shí)驗(yàn)儀器存在的問題

原實(shí)驗(yàn)中，通過滴加酸堿溶液觀察指示劑的顏色變化來判斷反應(yīng)的終點(diǎn)，由于溶液混合不均勻，反應(yīng)終點(diǎn)判斷不準(zhǔn)確。

2.改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)儀器

設(shè)計(jì)一種磁力攪拌裝置，使酸堿溶液能夠充分混合，同時(shí)使用pH傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溶液的pH值變化，準(zhǔn)確判斷反應(yīng)的終點(diǎn)。

3.改進(jìn)效果

改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)儀器提高了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，有助于學(xué)生更深入地理解酸堿中和反應(yīng)的本質(zhì)。

（三）改進(jìn)二氧化碳制取與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)儀器

1.原實(shí)驗(yàn)儀器存在的問題

原實(shí)驗(yàn)中，制取二氧化碳的裝置復(fù)雜，操作煩瑣，且二氧化碳的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)需要利用多個(gè)儀器分別進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)連貫性差。

2.改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)儀器

將二氧化碳的制取裝置和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)裝置整合在一起，通過巧妙的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了制取、收集、性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的一體化操作。

3.改進(jìn)效果

改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)儀器簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)操作，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的趣味性和連貫性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。

（四）改進(jìn)金屬與酸反應(yīng)速率實(shí)驗(yàn)儀器

1.原實(shí)驗(yàn)儀器存在的問題

原實(shí)驗(yàn)將金屬分別放入裝有酸溶液的試管中，通過觀察產(chǎn)生氣泡的速率來比較金屬與酸的反應(yīng)快慢。然而，這種方式難以直觀、準(zhǔn)確地對(duì)比不同金屬產(chǎn)生氣泡的速率差異，且無法同時(shí)進(jìn)行多種金屬的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

2.改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)儀器

設(shè)計(jì)一個(gè)帶有多個(gè)反應(yīng)槽的透明容器，每個(gè)反應(yīng)槽都可以放入一種金屬和相同體積、濃度的酸溶液。在反應(yīng)槽上方連接帶有刻度的集氣管，用于收集產(chǎn)生的氣體。

3.改進(jìn)效果

通過集氣管中氣體體積的增加速度，可以清晰、直觀地比較不同金屬與酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體的速率。能夠同時(shí)進(jìn)行多種金屬的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，提高了實(shí)驗(yàn)的效率和準(zhǔn)確性，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)金屬活動(dòng)性順序的理解。

（五）改進(jìn)燃燒條件探究實(shí)驗(yàn)儀器

1.原實(shí)驗(yàn)儀器存在的問題

原實(shí)驗(yàn)通過在銅片上分別放置白磷、紅磷以及向水中的白磷通入氧氣來探究燃燒的條件。但實(shí)驗(yàn)中白磷燃燒產(chǎn)生的白煙會(huì)污染環(huán)境，且銅片的傳熱效果有限，有時(shí)紅磷不能明顯燃燒。

2.改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)儀器

使用一個(gè)透明密閉的玻璃容器，內(nèi)部設(shè)置可升降的隔板，將容器分為兩部分。在一側(cè)放置白磷和紅磷，另一側(cè)通過導(dǎo)管引入氧氣。容器頂部連接尾氣處理裝置，以吸收燃燒產(chǎn)生的白煙。

3.改進(jìn)效果

可升降的隔板能夠更好地控制白磷和紅磷與氧氣的接觸，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯。尾氣處理裝置有效減少了環(huán)境污染。同時(shí)，透明的玻璃容器便于學(xué)生全方位觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

（六）改進(jìn)分子運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀器

1.原實(shí)驗(yàn)儀器存在的問題

原實(shí)驗(yàn)用大燒杯罩住兩個(gè)分別裝有濃氨水和酚酞溶液的小燒杯，通過觀察酚酞溶液變紅來證明分子的運(yùn)動(dòng)。但該實(shí)驗(yàn)中氨氣擴(kuò)散較慢，需要較長(zhǎng)時(shí)間才能觀察到明顯現(xiàn)象，且氨水的刺激性氣味容易擴(kuò)散到空氣中。

2.改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)儀器

使用一個(gè)透明的U形管，在U形管兩端分別滴加酚酞溶液和濃氨水，中間用脫脂棉隔開。

3.改進(jìn)效果

U形管的設(shè)計(jì)縮短了分子運(yùn)動(dòng)的距離，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象在短時(shí)間內(nèi)就能明顯呈現(xiàn)。脫脂棉能在一定程度上阻擋氨氣的快速擴(kuò)散，減少氨氣對(duì)空氣的污染，同時(shí)也便于學(xué)生清晰地觀察到分子運(yùn)動(dòng)的過程。

以上這些具體案例，能夠很好地展現(xiàn)初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器改進(jìn)的實(shí)踐成果和意義。

六、初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器改進(jìn)的效果

（一）學(xué)生核心素養(yǎng)的提升

通過對(duì)學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查、實(shí)驗(yàn)操作考核和學(xué)業(yè)成績(jī)分析，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器改進(jìn)后，學(xué)生的科學(xué)探究能力、創(chuàng)新思維能力、問題解決能力等核心素養(yǎng)得到了顯著提升。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提高

改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器使實(shí)驗(yàn)在安全性、準(zhǔn)確性、可操作性等方面有了明顯改善，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果和質(zhì)量，也使教師的教學(xué)滿意度得到了提高。

（三）對(duì)學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的優(yōu)化

實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的改進(jìn)實(shí)踐充分利用了學(xué)?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)資源，減少了儀器的購置和更新成本，優(yōu)化了學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源配置。

七、結(jié)論與展望

（一）研究結(jié)論

本研究通過對(duì)初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的改進(jìn)實(shí)踐，得出以下結(jié)論：

（1）基于核心素養(yǎng)的初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器改進(jìn)是可行且必要的，能夠有效提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和效果，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

（2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的改進(jìn)應(yīng)遵循安全性、準(zhǔn)確性、便利性、創(chuàng)新性和經(jīng)濟(jì)性等原則，采用材料替代、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、功能整合和技術(shù)應(yīng)用等方法。

（3）改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器在實(shí)踐中取得了良好的效果，使學(xué)生的核心素養(yǎng)得到了顯著提升、實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量得到了提高、學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源得到了優(yōu)化。

（二）研究展望

盡管在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器改進(jìn)方面取得了一定的成果，但本研究仍存在一些不足之處。未來的研究可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)一步深入。

（1）擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器改進(jìn)的范圍和深度，涵蓋更多的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和儀器類型。

（2）加強(qiáng)與儀器制造商的合作，推動(dòng)改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。

（3）探索實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器改進(jìn)與信息技術(shù)的深度融合，如開發(fā)虛擬實(shí)驗(yàn)儀器、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和在線實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。

（4）進(jìn)一步研究實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器改進(jìn)對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的長(zhǎng)期效果和影響機(jī)制。

總之，基于核心素養(yǎng)的初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器改進(jìn)對(duì)于提升學(xué)生的核心素養(yǎng)具有重要意義，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果和質(zhì)量。初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的改進(jìn)是一個(gè)不斷探索和創(chuàng)新的過程，需要廣大教育工作者和相關(guān)人員的共同努力。在未來的教學(xué)實(shí)踐中，我們應(yīng)繼續(xù)關(guān)注基于核心素養(yǎng)的初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器改進(jìn)的研究與實(shí)踐，為培養(yǎng)更多具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高素質(zhì)人才做出更大的貢獻(xiàn)。

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責(zé)任編輯：丁 蔚