基于“真實(shí)情境”的化學(xué)校本實(shí)驗(yàn)開發(fā)

周龍英 榮瑩

摘要：現(xiàn)行化學(xué)教學(xué)往往忽略事物的整體性和復(fù)雜性，多以模擬情境為載體，重點(diǎn)突破某一知識(shí)點(diǎn)或發(fā)展單一能力，學(xué)科間的交融較少?；诖?，本文以“制作古法豆腐”為例，淺談如何以真實(shí)情境為依托，開發(fā)基礎(chǔ)性與整體性兼顧的化學(xué)校本實(shí)驗(yàn)，旨在發(fā)展學(xué)生學(xué)科融通的綜合素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：真實(shí)情境;校本實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)開發(fā)

文章編號(hào)：1008-0546（2019）04-0083-03

中圖分類號(hào)：G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.04.022

2017年《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中指出課程理念應(yīng)以發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為主旨，設(shè)置滿足學(xué)生多元發(fā)展需求的高中化學(xué)課程。從學(xué)科系統(tǒng)性的角度，可注重發(fā)展學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”三方面素養(yǎng);從學(xué)生角度出發(fā)，可注重發(fā)展個(gè)體的“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”方面素養(yǎng)。

但現(xiàn)行化學(xué)教學(xué)往往忽略事物的整體性和復(fù)雜性，多以模擬情境為載體，重點(diǎn)突破某一知識(shí)點(diǎn)或發(fā)展單一能力，學(xué)科間的交融較少，所以當(dāng)學(xué)生在分析解答實(shí)際問題時(shí)往往無從下手?；诖?，筆者考慮以真實(shí)情境為依托，開發(fā)基礎(chǔ)性與整體性兼顧的化學(xué)校本實(shí)驗(yàn)，旨在發(fā)展學(xué)生學(xué)科融通的綜合素養(yǎng)。

一、選題要求設(shè)想

1.注重基礎(chǔ)性和生活性

基于本類實(shí)驗(yàn)面向群體為起始年級(jí)，本階段學(xué)生處于初高中進(jìn)階階段，雖具有一定的化學(xué)基礎(chǔ)，但知識(shí)的深度廣度仍無法支撐其分析復(fù)雜情景，故從通識(shí)教育的角度出發(fā)，校本實(shí)驗(yàn)的選擇應(yīng)注重基礎(chǔ)性和生活性，可使學(xué)生認(rèn)同所學(xué)的知識(shí)在生活中是有用的，或者是生活中的某些現(xiàn)象是有理論依據(jù)的。

2.兼顧趣味性和時(shí)效性

興趣是最好的老師，趣味性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)有利于激發(fā)和促成學(xué)生“境脈學(xué)習(xí)”的時(shí)空，提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，加深其對(duì)相關(guān)知識(shí)的認(rèn)知。當(dāng)然，教學(xué)活動(dòng)也有一定的“時(shí)令”，如能將社會(huì)上近期出現(xiàn)的話題適時(shí)引入課堂，不僅提高學(xué)生學(xué)習(xí)興奮度，也讓學(xué)生學(xué)會(huì)和習(xí)慣用科學(xué)的方法去辨析社會(huì)問題，去偽存真，幫助他們形成未來發(fā)展需要的正確價(jià)值觀，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度等。此外，實(shí)驗(yàn)的選擇還需優(yōu)先考慮實(shí)驗(yàn)效果、成果明顯的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生如能在實(shí)驗(yàn)中看到明顯的現(xiàn)象或收取成果，必會(huì)提高他們實(shí)驗(yàn)成就感，進(jìn)而加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)和相關(guān)知識(shí)的興趣。

3.嚴(yán)控實(shí)驗(yàn)時(shí)間

教師選擇校本實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，應(yīng)盡量選擇時(shí)間在1-2小時(shí)內(nèi)可以完成的實(shí)驗(yàn)。這樣一方面便于學(xué)校進(jìn)行課務(wù)安排，另一方面易于維持學(xué)生的興奮度。因此，教師可選擇微型實(shí)驗(yàn)，或選擇某課題中的一個(gè)子課題，這樣可留給學(xué)生充分探究的空間，即從材料準(zhǔn)備開始就讓學(xué)生自己動(dòng)手，在實(shí)驗(yàn)中觀察學(xué)生表現(xiàn)，適時(shí)捕捉困擾學(xué)生的問題，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問題進(jìn)行思考鉆研，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析、反思，從而提高學(xué)生的探究能力。

4.因材設(shè)計(jì)，凸顯個(gè)性

校本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，還可針對(duì)本校的實(shí)情進(jìn)行選擇和優(yōu)化，突出學(xué)習(xí)者的個(gè)性。如本校是女子中學(xué)，女生情感細(xì)膩，對(duì)美的體驗(yàn)要求很高。教師可選擇女性更感興趣的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，例如豆腐的制備實(shí)驗(yàn)，美容皂、潤(rùn)唇膏的制備實(shí)驗(yàn)等，又如測(cè)定生活中各種蔬菜水果的酸堿性，維生素C的還原性實(shí)驗(yàn)等。

二、例談校本實(shí)驗(yàn)開發(fā)流程

筆者就“制作古法豆腐”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，介紹一下校本實(shí)驗(yàn)的開發(fā)流程和思考。整體流程如下圖所示：

教師先依據(jù)上述選題設(shè)想，遴選出多個(gè)備選課題的情境及方向，在此基礎(chǔ)上再對(duì)學(xué)生進(jìn)行問卷，篩選出學(xué)生感興趣的課題，教師對(duì)初步確定的課題依次進(jìn)行文獻(xiàn)檢索、可行性分析預(yù)實(shí)驗(yàn)等論證活動(dòng)，并最終確定實(shí)驗(yàn)課題。如以強(qiáng)化“膠體聚沉原理”為學(xué)習(xí)目的，設(shè)計(jì)了“制作古法豆腐”實(shí)驗(yàn)，教師創(chuàng)設(shè)情境“江西衛(wèi)視《非遺美食》中提到，相傳劉邦之孫劉安被封淮南王，為謝封賞，欲煉長(zhǎng)生藥獻(xiàn)于高祖。在煉丹過程中，一名小工誤飲鹵水，以為必死，歸家途中，出現(xiàn)口干、惡心、嘔吐，胃部有灼燒感，便向村民求得熱豆?jié){一碗，飲用后，癥狀緩解，歸家后竟?jié)u恢復(fù)健康。他將此事告知師父，師父亦覺驚奇，在分析各種可能后，果斷將鹵水和熱豆?jié){倒在一起，兩種漿水竟成白嫩細(xì)膩之物，分食后，味美，自此，洧川成為名副其實(shí)的豆腐發(fā)祥地。”由上述情境導(dǎo)出問題“日常生活中，誤食鹵水是否對(duì)人體有害？若有害，該如何處理？鹵水加熱豆?jié){真能制成豆腐嗎？”這些真實(shí)情境的設(shè)問，引發(fā)學(xué)生探究欲望，并需通過實(shí)驗(yàn)手段獲取證據(jù)，對(duì)預(yù)期設(shè)想進(jìn)行證是或證否。

1.文獻(xiàn)檢索

筆者以“豆腐制作”為關(guān)鍵詞，查閱相關(guān)文獻(xiàn)（中國(guó)知網(wǎng)），共搜得2010年至2018年的相關(guān)論文161篇。從這些論文中分析對(duì)比發(fā)現(xiàn)制作豆腐可以用不同的原料，不僅是豆?jié){，還可為牛奶，花生等。凝固劑也有不同類型，古法有鹽鹵即氯化鎂，現(xiàn)在亦可用石膏、葡萄糖酸內(nèi)酯等，而以往化學(xué)教材上主要用氯化鎂做點(diǎn)豆腐的電解質(zhì)。豆腐類型也有許多，例如果蔬彩色豆腐”、夾心豆腐、水晶花生豆腐[2]、茶汁豆腐53]。這些新的思路，可作為實(shí)驗(yàn)延展，使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更豐富飽滿，在實(shí)際教學(xué)中，可據(jù)學(xué)生個(gè)體差異（實(shí)驗(yàn)技能、興趣點(diǎn)等），讓其自行選擇完成，教師可選擇其中1-2個(gè)關(guān)鍵變量作為課堂自選部分，其余為課余自選。

2.預(yù)實(shí)驗(yàn)

為了使學(xué)生能在有限的課堂時(shí)間中盡可能地提高實(shí)驗(yàn)成功率，教師須先進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)。豆腐制作過程主要包括以下步驟：篩選黃豆→清洗→浸泡→磨漿→過濾→煮漿→點(diǎn)鹵→蹲腦→成型→成品。筆者發(fā)現(xiàn)一般黃豆的浸泡時(shí)間較長(zhǎng)，冬季需4-5小時(shí)，夏季也需2-3小時(shí)，有些資料顯示需浸泡時(shí)間更長(zhǎng)。所以，筆者將“浸泡”環(huán)節(jié)從課堂教學(xué)中去掉，改為居家完成。此外，為使課堂實(shí)驗(yàn)時(shí)間壓縮在1-2小時(shí)內(nèi)，筆者進(jìn)一步將“磨漿”、“煮漿”兩個(gè)環(huán)節(jié)改為用家用豆?jié){機(jī)替代;“過濾”也建議改用紗布，替換掉實(shí)驗(yàn)室的濾紙和家用濾網(wǎng)。經(jīng)調(diào)整后，課堂內(nèi)豆?jié){的制作時(shí)間一般可控制在20-30分鐘/次。

此外，制作中最為關(guān)鍵的步驟為“點(diǎn)鹵”，文獻(xiàn)中顯示點(diǎn)鹵的豆?jié){濃度和凝固劑的用量都是決定實(shí)驗(yàn)成敗的重要因素。教師預(yù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是現(xiàn)磨豆?jié){和自帶的自制豆?jié){成功率高，早餐店的豆?jié){成功率低。凝固劑的濃度對(duì)豆腐的成功率也有影響。另外，豆?jié){在點(diǎn)鹵之前是否煮沸對(duì)實(shí)驗(yàn)成功率的影響也十分大。故筆者考慮將“豆?jié){濃度”或“凝固劑”作為課堂自選自變量，即學(xué)生在兩者間擇其一作為自變量，另一個(gè)則為常量，如若選擇“豆?jié){濃度”為自變量，同時(shí)選擇葡萄糖酸內(nèi)酯作為凝固劑完成對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

3.課堂實(shí)錄及思考

課堂教學(xué)中，為量化豆?jié){濃度的差異，學(xué)生選擇了課堂現(xiàn)磨豆?jié){，包括兩種濃度即125g豆子/1.2L水及100g豆子/1.2L水分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。對(duì)于凝固劑，學(xué)生選擇鹽鹵（1g/10mL、1.5g/10mL）、石膏（3g/45mL、4.5g/45mL）、葡萄糖酸內(nèi)酯（2g/30mL、3g/30mL），學(xué)生就豆?jié){濃度、凝固劑種類及濃度中任選一個(gè)自變量完成分組實(shí)驗(yàn)，匯總后統(tǒng)計(jì)全班實(shí)驗(yàn)的成功率（成功組數(shù)/總組數(shù)），其中以形成穩(wěn)定成型的豆腐腦為成功組，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示。

據(jù)上表所述，18組學(xué)生中有4組學(xué)生選擇豆?jié){濃度為自變量，包括2組以鹽鹵（1.5g/10mL）為凝固劑，2組以內(nèi)酯（2g/30mL）為凝固劑;有3組學(xué)生選擇鹽鹵為自變量，豆?jié){濃度均選擇125g/1.2L;有5組選擇石膏為自變量，其中3組選擇豆?jié){濃度125g/1.2L，2組選擇豆?jié){濃度100g/1.2L;有6組學(xué)生選擇葡萄糖酸內(nèi)酯為自變量，其中4組選擇豆?jié){濃度為125g/1.2L，2組選擇豆?jié){濃度為100g/1.2L。

豆?jié){的濃度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定的影響，但差異不是很明顯，結(jié)合教師在預(yù)實(shí)驗(yàn)中各種凝固劑的嘗試數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)豆?jié){濃度略有差異對(duì)點(diǎn)鹵成功率的影響很小，但豆?jié){濃度稀，豆腐腦也相應(yīng)變稀。在豆?jié){點(diǎn)鹵之前的煮沸過程中，將豆?jié){煮沸3分鐘，冷卻1分鐘，點(diǎn)鹵的成功率非常高，因而，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中成功的組別也很多。未成功組有的是由于煮沸過程沒控制好，導(dǎo)致溢鍋太嚴(yán)重?zé)o法控制豆?jié){濃度及凝固劑而失敗;有的是過濾豆?jié){的時(shí)候潑灑出來，來不及重做而無法完成實(shí)驗(yàn);有的是凝固劑加入后攪動(dòng)厲害而導(dǎo)致失敗。另外，用3g葡萄糖酸內(nèi)酯做凝固劑的組別雖然點(diǎn)鹵很成功，但豆腐口感發(fā)酸，影響效果。鹽鹵和石膏做凝固劑的豆腐為老豆腐，口感比較粗。

通過該實(shí)驗(yàn)，學(xué)生初步學(xué)習(xí)了控制變量的實(shí)驗(yàn)方法，成功組的同學(xué)發(fā)現(xiàn)生活中一些看似復(fù)雜的問題，亦可通過科學(xué)探究的方法去逐層分析、探究，并逐步形成了用科學(xué)思維和科學(xué)方法去看待和分析問題的習(xí)慣，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)成功的信心。失敗組同學(xué)也從失敗中總結(jié)出科學(xué)探究需嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性對(duì)實(shí)驗(yàn)成敗至關(guān)重要，且設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)不是一蹴而就的過程，需要經(jīng)過多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)才能找到最優(yōu)方案。

綜上，利用上述開發(fā)流程，本學(xué)年師生共同探索開發(fā)多個(gè)實(shí)驗(yàn)方案：如制作古法豆腐，肥皂的制備，水果電池的制作，非牛頓流體實(shí)驗(yàn)，生活中的酸堿指示劑等。其中制作古法豆腐、肥皂的制備、植物天然的酸堿指示劑的探索都是學(xué)生非常熟悉的生活情境，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活中的化學(xué)，能將化學(xué)課堂中抽象出的規(guī)律和原理與真實(shí)情境相對(duì)應(yīng)。而非牛頓流體實(shí)驗(yàn)、水果電池的制作實(shí)驗(yàn)也是旨在與物理、生物、工程等多個(gè)學(xué)科進(jìn)行交叉，嘗試開發(fā)適合本階段學(xué)生學(xué)習(xí)的STEM課題。通過這些實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情提高了，畏難情緒也減少了，對(duì)一些化學(xué)原理有了更深的認(rèn)識(shí)。此外，筆者認(rèn)為還可以此為基，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)一些熱點(diǎn)問題進(jìn)行思考（如奶粉中的三聚氰胺的測(cè)定方法等），增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

參考文獻(xiàn)

[1]胡潤(rùn)芳，張玉梅，陳宇華，林國(guó)強(qiáng).純天然果蔬彩色豆腐制作技術(shù)[J].福建農(nóng)業(yè)科技，2016（10）：39-40

[2]王子鳴.水晶花生豆腐[J].陶朱有道，47（3）：32

[3]劉春香.茶汁豆腐制作工藝[J].工藝創(chuàng)新，2009（16）：49