發(fā)展化學(xué)教師核心素養(yǎng)：實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新與跨學(xué)科素養(yǎng)

許俊杰

摘 要：高中化學(xué)核心素養(yǎng)無(wú)論在理論上還是實(shí)踐上都提出了很多亟待解決的問(wèn)題，而發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)的前提是發(fā)展教師的核心素養(yǎng)，教師作為學(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)者、教育教學(xué)的研究者、課程的建設(shè)者和開發(fā)者，更應(yīng)該關(guān)注核心素養(yǎng)，深化課程改革。以化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能一課中水果電池的設(shè)計(jì)理念，例談實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新與跨學(xué)科素養(yǎng)的有機(jī)結(jié)合。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新；跨學(xué)科素養(yǎng)；水果時(shí)鐘

20世紀(jì)以來(lái)的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)是科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的相互滲透，這使科學(xué)更加變成了一項(xiàng)社會(huì)綜合事業(yè)和工程，甚至不通過(guò)跨學(xué)科研究的方式，就不會(huì)有真正的科學(xué)突破。人們常說(shuō)的STS（科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)）研究就是對(duì)這一新興領(lǐng)域和研究方式的集中概括。2014年教育部印發(fā)《關(guān)于全面深化課程改革落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的意見》，明確提出學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)主要是指學(xué)生應(yīng)具備的能夠適應(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。高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的重要組成部分，誠(chéng)然發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的前提是發(fā)展化學(xué)教師的核心素養(yǎng)。

高中化學(xué)核心素養(yǎng)五大維度第四點(diǎn)是科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)，化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，因此實(shí)驗(yàn)探究成為高中化學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中必不可少的重要環(huán)節(jié)，其中有些實(shí)驗(yàn)就需要教師具備跨學(xué)科素養(yǎng)。蘇教版化學(xué)必修二專題二第三單元化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化中的實(shí)驗(yàn)探究“原電池的構(gòu)成條件”，可以與物理學(xué)科相結(jié)合，本節(jié)的教學(xué)內(nèi)容中就有物理電學(xué)中的相關(guān)概念，如正負(fù)極、電流方向等概念的理解就需要借助物理學(xué)科的支持。筆者在《化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能》一節(jié)公開課上播放了一段優(yōu)酷網(wǎng)上用2380片橙子給蘋果手機(jī)充電的視頻后對(duì)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新與跨學(xué)科產(chǎn)生更深層次的理解，與物理學(xué)科老師合作制作“水果時(shí)鐘”，以此為基礎(chǔ)開展了一系列的實(shí)驗(yàn)探究，作為校本課程的組成部分，豐富了學(xué)生的課外學(xué)習(xí)生活。以下為水果時(shí)鐘的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案：

一、實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)圖和電路圖

二、實(shí)驗(yàn)操作步驟與測(cè)量結(jié)果

1.選擇新鮮多汁的水果，以檸檬效果最佳。

2.以銅絲為正極、鎂條為負(fù)極，將兩電極插入水果內(nèi)。

3.紅色導(dǎo)線鱷魚夾夾住銅絲，黑色導(dǎo)線鱷魚夾夾住鎂條。

4.觀察石英鐘的走動(dòng)，打開數(shù)顯電壓表開關(guān)，讀取電壓表數(shù)值。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：檸檬、番茄、蘋果等都可以作為水果電池使用，其中以檸檬效果最佳。水果個(gè)體差異（水果品質(zhì)、新鮮程度等）很大，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響較大。大多數(shù)情況，單個(gè)水果就能使石英鐘正常工作；少數(shù)情況，水果不夠新鮮、水分減少，或電極插入位置不夠理想，造成工作電壓過(guò)低（小于1V），石英鐘無(wú)法正常工作，此時(shí)將兩個(gè)或多個(gè)水果串聯(lián)，即可以達(dá)到理想效果。在本次實(shí)驗(yàn)中，以檸檬為水果，銅絲（φ1mm×60mm）為正極、鎂條（4mm×60mm）為負(fù)極，電極插入深度35mm、電極間距5mm。石英鐘起始時(shí)間8：00、起始電壓1.08V，工作電壓基本穩(wěn)定在1V，并逐漸緩慢衰減，比較石英鐘與計(jì)時(shí)器的走時(shí)，兩小時(shí)誤差小于1秒，最終停止于時(shí)間11：50、電壓0.87V。水果電池在2小時(shí)內(nèi)工作狀態(tài)良好，電壓基本穩(wěn)定，走時(shí)誤差小于1S，可以滿足課堂實(shí)驗(yàn)的需求，實(shí)驗(yàn)效果理想。

三、創(chuàng)新之處

1.實(shí)驗(yàn)裝置操作簡(jiǎn)便，結(jié)果可視化，更有生活的趣味性，結(jié)合校本課程動(dòng)手實(shí)踐效果更佳。

2.實(shí)驗(yàn)裝置可以繼續(xù)圍繞不同的電極材料、電極間距、電極深度等因素進(jìn)行探究，同時(shí)也可以對(duì)單液電池和雙液電池的實(shí)際效果有直觀的體驗(yàn)。

3.結(jié)合物理學(xué)科電學(xué)的相關(guān)儀器，與化學(xué)原電池的工作原理相結(jié)合，進(jìn)行跨學(xué)科的技術(shù)融合，給學(xué)生更深刻的印象，化學(xué)是真實(shí)的、有用的學(xué)科。

發(fā)展教師實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新與跨學(xué)科素養(yǎng)，才能確保教師成為學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的有力的引導(dǎo)者、輔導(dǎo)者、咨詢者與合作者，最終實(shí)現(xiàn)師生核心素養(yǎng)的共同提升。《基礎(chǔ)教育課程改革綱要（試行）》指出新課程結(jié)構(gòu)重視了學(xué)科知識(shí)、社會(huì)生活和學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的整合，加強(qiáng)了學(xué)科之間的相互滲透，從而改變了現(xiàn)行課程過(guò)分強(qiáng)調(diào)學(xué)科本位的現(xiàn)象?；瘜W(xué)與物理、生物等學(xué)科進(jìn)行學(xué)科間融合，培養(yǎng)學(xué)生在復(fù)雜環(huán)境中提取有用信息的能力，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的貼近生活的情境，嘗試從多學(xué)科的角度來(lái)分析和解決問(wèn)題。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新和跨學(xué)科素養(yǎng)對(duì)教師專業(yè)發(fā)展提出了新的要求，給學(xué)生一杯水，教師自己要有一桶水，學(xué)無(wú)止境，教學(xué)相長(zhǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳星.從三維目標(biāo)走向核心素養(yǎng)[J].化學(xué)教學(xué)，2017（1）：3-7.

[2]邵俊峰.高中生跨學(xué)科素養(yǎng)培育的思考與實(shí)踐[J].江蘇教育，2016（51）：10-12.

編輯 李琴芳