義務(wù)教育新課標(biāo)視域下的化學(xué)實驗教學(xué)創(chuàng)新

謝明陽 鮑亞培

摘 ?要 ?《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》對實驗教學(xué)提出新的要求。以第六、第七、第八屆全國中小學(xué)實驗教學(xué)說課活動中選送的134節(jié)初中化學(xué)實驗說課作品為例，簡要分析新課標(biāo)視域下初中化學(xué)實驗教學(xué)說課作品設(shè)計的優(yōu)點及不足，建議實驗創(chuàng)新設(shè)計緊扣課程標(biāo)準(zhǔn)，落實學(xué)科核心素養(yǎng)的要求，以綜合實踐為抓手，選擇學(xué)生感興趣的問題，豐富實驗創(chuàng)新角度。

關(guān)鍵詞 ?初中化學(xué)；實驗教學(xué)；說課活動；核心素養(yǎng)

中圖分類號：G424.31 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2023）05-0026-05

0 ?引言

科技創(chuàng)新型人才是實現(xiàn)科教興國、人才強(qiáng)國戰(zhàn)略的根本保障。在基礎(chǔ)教育階段，實驗教學(xué)不僅有助于學(xué)生對知識的理解和掌握，同時也是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、問題解決能力和創(chuàng)新意識的重要手段。優(yōu)質(zhì)的科學(xué)實驗經(jīng)歷奠定了學(xué)生未來從事科學(xué)研究和工程實踐工作的基礎(chǔ)[1]。為提高人才自主培養(yǎng)質(zhì)量，2022年4月，教育部頒布《義務(wù)教育化學(xué)

課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“新課標(biāo)”），立足立德樹人根本任務(wù)全面推進(jìn)以素養(yǎng)為本的課程改革。新課標(biāo)將核心素養(yǎng)凝練為化學(xué)觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究與實踐、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，并通過設(shè)立學(xué)習(xí)主題從實驗內(nèi)容、目標(biāo)、實施、評價等多方面提高對化學(xué)實驗教學(xué)的要求。全國中小學(xué)實驗教學(xué)說課活動已成功舉辦多屆，有效促進(jìn)了我國化學(xué)實驗教學(xué)方法的創(chuàng)新及實驗教學(xué)質(zhì)量的提升。本文選取第六、第七、第八屆全國中小學(xué)實驗教學(xué)說課活動中初中化學(xué)實驗作品，從落實新課標(biāo)的角度進(jìn)行簡要分析，以期為今后參與本活動的化學(xué)教師提供參考。

1 ?活動案例分布特點分析

1.1 ?總體情況

全國中小學(xué)實驗教學(xué)說課活動作為一項高質(zhì)量、有影響力的教學(xué)活動，至今已成功舉辦八屆。歷屆活動為全國初中化學(xué)教師的實驗教學(xué)創(chuàng)新搭建了交流、分享的平臺，促進(jìn)了實驗教學(xué)方法和策略的創(chuàng)新，為優(yōu)秀的實驗設(shè)計及裝備改進(jìn)提供了有效的推廣和應(yīng)用。自第六屆起，初中化學(xué)學(xué)科的參賽作品的數(shù)目和質(zhì)量有了明顯提升，每年不乏優(yōu)秀作品入選“全國中小學(xué)實驗教學(xué)說課活動優(yōu)秀作品集”，具體數(shù)據(jù)見圖1。

1.2 ?課程標(biāo)準(zhǔn)主題分布特點分析

新課標(biāo)設(shè)置了五個大概念統(tǒng)攝下的學(xué)習(xí)主題，每個主題相對獨立又具備一定關(guān)聯(lián)，呈現(xiàn)了課程目標(biāo)具體化的內(nèi)容要求。主題1“科學(xué)研究與化學(xué)實驗”側(cè)重科學(xué)方法論與價值觀，是所有實驗活動的教學(xué)實施依據(jù)。主題5“化學(xué)與社會·跨學(xué)科實踐”是學(xué)科價值的體現(xiàn)。中間三個主題“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用”“物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)”“物質(zhì)的化學(xué)變化”是學(xué)科重要的研究領(lǐng)域，其核心知識部分基本涵蓋義務(wù)教育階段的知識主題（見表1）[2]。

依據(jù)“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用”“物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)”“物質(zhì)的化學(xué)變化”三個主題的核心知識，對第六、第七、第八屆全國中小學(xué)實驗教學(xué)說課活動中初中化學(xué)實驗作品進(jìn)行分布統(tǒng)計（見圖2、圖3）?？梢钥闯觯蟛糠终f課作品選題集中在“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用”主題中，其中又以“空氣、氧氣、二氧化碳”主題居多，算上“常見的酸、堿、鹽”主題中關(guān)于二氧化碳與氫氧化鈉相關(guān)性質(zhì)的實驗，二氧化碳相關(guān)的實驗說課內(nèi)容占比接近一半。同時，聚焦于“物質(zhì)的化學(xué)變化”主題的作品數(shù)量較少，且多集中在燃燒與滅火相關(guān)實驗，涉及其他反應(yīng)類型及化學(xué)反應(yīng)定量關(guān)系的作品較為稀少。

1.3 ?教材章節(jié)分布特點分析

以人教版教材為例，對近三屆134件初中化學(xué)實驗說課選送作品涉及的教學(xué)內(nèi)容來源進(jìn)行章節(jié)分布統(tǒng)計，可發(fā)現(xiàn)作品的教材章節(jié)分布具備較大差異（見圖4）。

與課標(biāo)主題分布對應(yīng)，由于教材第六單元“碳和碳的氧化物”、第十單元“酸和堿”、第二單元“我們周圍的空氣”與“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用”關(guān)系密切，作品選題數(shù)目比較集中。第三單元“物質(zhì)構(gòu)成的奧秘”、第五單元“化學(xué)方程式”和第十二單元“化學(xué)與生活”由于涉及概念原理類知識較多，作品數(shù)目較少。需要注意的是，雖然這幾個單元教材實驗數(shù)量本身相對較少，但并非沒有實驗探究活動的設(shè)計空間。同時，人教版義教化學(xué)教材兩冊涉及教學(xué)實驗95個，但教師說課投稿作品相對集中，即使是作品數(shù)量較多的單元依然存在這類問題，如第六單元的27個實驗說課選題集中在二氧化碳的性質(zhì)和制取，第七單元的20個作品選題集中在燃燒的條件及爆炸兩個實驗，約80%的教學(xué)實驗并沒有說課作品涉及。

2 ?活動案例內(nèi)容分析

2.1 ?創(chuàng)新優(yōu)勢

這三屆全國中小學(xué)實驗教學(xué)說課活動的作品充分展現(xiàn)了各地教師高水平的實驗教學(xué)素養(yǎng)和專業(yè)能力。這些優(yōu)秀的實驗說課作品中，針對教學(xué)實驗的創(chuàng)新改進(jìn)層出不窮，特別是入選優(yōu)秀作品集的作品均具備鮮明的創(chuàng)新亮點，通常涉及實驗設(shè)計、實驗方法創(chuàng)新或?qū)嶒炑b置的創(chuàng)新改進(jìn)。

2.1.1 ?實驗設(shè)計創(chuàng)新

針對實驗設(shè)計創(chuàng)新的說課作品針對探究內(nèi)容進(jìn)行實驗活動的組合或重構(gòu)，引入真實情境完善探究環(huán)節(jié)，設(shè)計更具挑戰(zhàn)性的實驗流程。部分實驗通過引入數(shù)碼控制、傳感器等新的實驗方法或觀察手段，使實驗過程更加直觀、生動，增強(qiáng)學(xué)生的理解和認(rèn)知。部分作品設(shè)置了數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)，注重學(xué)生思維和能力的培養(yǎng)，幫助學(xué)生發(fā)展信息素養(yǎng)。

2.1.2 ?實驗裝置改良創(chuàng)新

針對裝置改進(jìn)的實驗創(chuàng)新通常以提高實驗效率或安全性為目的，通過一體化、微型化等方式，提升實驗活動的可操作性，加深實驗活動的思維強(qiáng)度。調(diào)整實驗環(huán)節(jié)、改變實驗用品、將實驗微型化確實能在一定程度上提升實驗的成功率。

2.1.3 ?實驗探究理念創(chuàng)新

同時，部分教師在實驗設(shè)計中模擬科學(xué)家或工程師的視角，以解決真實問題為依托。如《探秘靜電紡納米纖維空氣過濾膜》《項目式學(xué)習(xí)：制作天氣瓶》等新課標(biāo)倡導(dǎo)的以跨學(xué)科綜合實踐或項目式學(xué)習(xí)方式設(shè)計的實驗說課作品也逐步出現(xiàn)。初中化學(xué)實驗說課參賽教師通過各種途徑改進(jìn)創(chuàng)新，切實提高實驗教學(xué)的效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗。

2.2 ?暫存問題

部分實驗說課作品中也暴露出一定的問題和不足。為更好地推進(jìn)實驗教學(xué)的創(chuàng)新并提高實驗說課活動的質(zhì)量，下面對近幾屆作品（特別是未入圍全國展示作品）中比較常見的共性問題進(jìn)行簡要分析。

2.2.1 ?缺乏對教學(xué)主題的深入挖掘，選題重疊度高

參與活動的實驗說課作品中，部分實驗選題存在重疊度過高的現(xiàn)象。例如，“常見的酸、堿、鹽”主題相關(guān)的27件實驗作品里有16件是二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)的設(shè)計的實驗活動，加上“空氣、氧氣、二氧化碳”主題相關(guān)中的32個二氧化碳性質(zhì)相關(guān)實驗，二氧化碳這一物質(zhì)的相關(guān)實驗在三屆活動中占比超過三分之一。重疊度過高的實驗選題使“創(chuàng)新點”并不真的“創(chuàng)新”，同時也容易讓創(chuàng)新角度劍走偏鋒，脫離實驗教學(xué)的育人價值。這反映出教師在實驗選題時不自主地以考試難點或綜合復(fù)雜程度為導(dǎo)向，缺乏對不同教學(xué)主題的深入挖掘。

2.2.2 ?實驗改進(jìn)目的不明確，創(chuàng)新角度單一

部分實驗說課活動參與作品的創(chuàng)新角度較為單一，將重點過多地放在實驗裝置的堆疊、改造、替換上。例如，增加過多的實驗步驟、添加并不符合學(xué)生當(dāng)前認(rèn)知要求的實驗器材，甚至大量運用如醫(yī)用導(dǎo)管、針管、輸液袋等非化學(xué)實驗用品。教學(xué)實驗改進(jìn)和創(chuàng)新對教學(xué)實驗的發(fā)展不可或缺，但某些改進(jìn)失去了經(jīng)典實驗直觀、清晰、簡單的美感，丟失了經(jīng)典實驗教學(xué)活動中蘊(yùn)含的對于科學(xué)方法、操作手法等隱性知識的傳授，給學(xué)生的理解增加了思維障礙。教師在參與活動時應(yīng)慎重思考實驗改進(jìn)目的，避免為了改進(jìn)而改進(jìn)，以至舍本逐末，反而影響教學(xué)效果。

2.2.3 ?教學(xué)目標(biāo)不清晰，脫離常態(tài)化教學(xué)

部分實驗說課作品缺乏清晰的教學(xué)目標(biāo)，脫離了實際教學(xué)的基本學(xué)情。例如，實驗原理及活動設(shè)計忽視常態(tài)化教學(xué)中知識的習(xí)得順序，將學(xué)生還未學(xué)習(xí)的實驗裝置和實驗原理默認(rèn)為已知進(jìn)行綜合探究。這種實驗改進(jìn)脫離了教學(xué)實際，如空中樓閣般無法實際應(yīng)用在教學(xué)中。

3 ?建議與展望

3.1 ?緊扣課標(biāo)，明確實驗探究的素養(yǎng)要求

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中明

確提出了“科學(xué)探究與實踐”的學(xué)科核心素養(yǎng)及“科學(xué)探究與化學(xué)實驗”的學(xué)習(xí)主題[3]。實驗教學(xué)活動應(yīng)緊扣課標(biāo)，落實科學(xué)探究的素養(yǎng)要求，精選新課標(biāo)主題中倡導(dǎo)的實驗活動。例如，新課標(biāo)“科學(xué)探究與化學(xué)實驗”主題中提出了“化學(xué)科學(xué)本質(zhì)”的大概念，這提示我們在實驗教學(xué)實踐中不應(yīng)將目光局限于具體的學(xué)科知識，應(yīng)注意從“化學(xué)科學(xué)本質(zhì)”的視角出發(fā)，發(fā)揮大概念的統(tǒng)攝作用構(gòu)筑實驗活動設(shè)計。在實驗活動的實施過程中，一方面要落實科學(xué)探究能力和基本的化學(xué)實驗技能的內(nèi)容要求；另一方面也要注意幫助學(xué)生形成實驗探究的思路與方法、塑造嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)探究態(tài)度，從而加深對化學(xué)科學(xué)本質(zhì)的理解。教師在選題時應(yīng)該注重對課程標(biāo)準(zhǔn)的理解和把握，明確所選實驗的內(nèi)容要求及學(xué)業(yè)要求，避免選題偏離義務(wù)教育階段的育人目標(biāo)，使實驗活動更符合學(xué)習(xí)規(guī)律，這樣才能提升學(xué)習(xí)效果、彰顯育人價值。

3.2 ?響應(yīng)新課標(biāo)，以綜合實踐為抓手選擇學(xué)生感興趣的問題

新課標(biāo)重視科學(xué)研究與實踐活動，特別設(shè)置了學(xué)習(xí)主題5“化學(xué)與社會·跨學(xué)科實踐”，倡導(dǎo)通過挑戰(zhàn)性的實踐任務(wù)幫助學(xué)生初步形成應(yīng)用化學(xué)觀念、科學(xué)方法解決實際問題的思路和能力，體會科學(xué)技術(shù)與合作創(chuàng)新的重要性。教師在實驗說課活動設(shè)計時，可以參考學(xué)習(xí)主題5中的綜合實踐選題，如“基于特定需求設(shè)計和制作簡易供氧器”“海洋資源的綜合利用與制鹽”“調(diào)查家用燃料的變遷與合理使用”等，充分利用實際資源與地緣性社會素材，引入學(xué)生感興趣的真實問題，創(chuàng)造性地設(shè)計綜合實踐活動。這種結(jié)合真實問題情境的實驗設(shè)計創(chuàng)新不同于對既有實驗進(jìn)行單純的整合或裝置的堆疊，不僅能夠有效避免有限的實驗選題局限于教學(xué)實驗裝置改進(jìn)的重復(fù)問題，重要的是能夠培養(yǎng)學(xué)生自主發(fā)展、合作參與、創(chuàng)新實踐的能力，激發(fā)學(xué)生的情感認(rèn)同，幫助他們獲得情感體驗，最終促成科學(xué)態(tài)度與責(zé)任高階素養(yǎng)的形成和發(fā)展，落實立德樹人根本任務(wù)。

3.3 ?善用課標(biāo)，豐富實驗創(chuàng)新角度

新課標(biāo)在每個學(xué)習(xí)主題中明確給出了教學(xué)提示，提供了大量的教學(xué)策略、情境素材及學(xué)習(xí)活動建議。例如，在“物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)”主題中，課程標(biāo)準(zhǔn)給出了利用科學(xué)家探索原子結(jié)構(gòu)的科學(xué)史實的教學(xué)策略，提出了藥品、食品標(biāo)簽上相應(yīng)物質(zhì)成分及含量的情景素材，以及查找常見的食品元素的組成、查閱元素概念的發(fā)展史等學(xué)習(xí)活動建議。在進(jìn)行活動設(shè)計時可將這些問題情境與經(jīng)典實驗有機(jī)結(jié)合，完善探究活動鏈條，切實增強(qiáng)實驗教學(xué)的趣味性和吸引力，提高實驗教學(xué)質(zhì)量和效果。同時，新課標(biāo)倡導(dǎo)教師注重發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)的作用，積極探索現(xiàn)代信息技術(shù)與化學(xué)實驗的深度融合。教師可利用數(shù)字化實驗的直觀性加深對原理的探究，或利用手機(jī)作為數(shù)據(jù)終端進(jìn)行顏色拾取、熱成像拍攝、微距拍攝等趣味活動，為實驗教學(xué)帶來更多趣味探索的可能。

4 ?參考文獻(xiàn)

[1] 懷進(jìn)鵬.加快建設(shè)教育強(qiáng)國 為全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化

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[2] 中華人民共和國教育部.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022

年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

[3] 錢揚義.《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》解讀：

科學(xué)探究與化學(xué)實驗[J].化學(xué)教育（中英文），2022，

43（21）：13-20.