基于學(xué)科核心素養(yǎng)的化學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施

曹碧云

摘要：化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生通過化學(xué)課程學(xué)習(xí)而逐步形成的必備品格和關(guān)鍵能力文章通過具體案例，分析高中綜合實(shí)踐活動(dòng)和化學(xué)學(xué)科的整合設(shè)計(jì)與實(shí)施路徑，實(shí)現(xiàn)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。具體介紹“探究色彩背后的秘密”為主題的高中化學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)。活動(dòng)設(shè)計(jì)按照《中小學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)課程指導(dǎo)綱要》的要求，活動(dòng)內(nèi)容包括顏料及顏料發(fā)展史研究、食品中人工色素的研究、食品中天然色素的研究、紙色譜分離墨水的探究等四個(gè)子課題。實(shí)踐表明，化學(xué)教師可以積極拓展化學(xué)領(lǐng)域資源，推動(dòng)綜合實(shí)踐活動(dòng)的縱深發(fā)展。

關(guān)鍵詞：化學(xué)教學(xué);綜合實(shí)踐活動(dòng);化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

文章編號(hào)：1008-0546（ 2021） 08-0040-04

中圖分類號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi： 10.3969/j.issn. 1008-0546.2021.08.01 l

一、問題與背景

為實(shí)現(xiàn)普通高中課程結(jié)構(gòu)的均衡化，促進(jìn)學(xué)生素質(zhì)的全面發(fā)展，2017年9月教育部發(fā)布《中小學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)課程指導(dǎo)綱要》（以下簡稱《指導(dǎo)綱要》），明確綜合實(shí)踐活動(dòng)為國家必修課程?！吨笇?dǎo)綱要》指出在設(shè)計(jì)與實(shí)施綜合實(shí)踐活動(dòng)課程中，要引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)運(yùn)用各門學(xué)科知識(shí)分析解決實(shí)際問題，使學(xué)科知識(shí)在綜合實(shí)踐活動(dòng)中得到延伸、綜合、重組與提升[1]。核心素養(yǎng)是指學(xué)生在接受教育的過程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人發(fā)展和社會(huì)發(fā)展的必備品格和關(guān)鍵能力。高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生具有化學(xué)學(xué)科特質(zhì)綜合素質(zhì)的具體體現(xiàn)，而核心素養(yǎng)實(shí)施也需要學(xué)生在實(shí)際問題的解決過程中感悟?；瘜W(xué)學(xué)科的綜合性和實(shí)踐性可以在綜合實(shí)踐活動(dòng)中得以體現(xiàn)。

因此，我校積極開展綜合實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生在每周三的下午兩節(jié)課參加各類社團(tuán)與校本課程活動(dòng)。高中化學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)借助化學(xué)校本課程，將綜合實(shí)踐活動(dòng)與化學(xué)學(xué)科進(jìn)行整合設(shè)計(jì)與實(shí)施，設(shè)置有“化學(xué)史”“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”“化學(xué)與生活”“化學(xué)工藝探究”等四個(gè)板塊，積極拓展化學(xué)領(lǐng)域資源，推動(dòng)綜合實(shí)踐活動(dòng)的縱深發(fā)展。本文具體介紹“化學(xué)與生活”板塊中的“探究色彩背后的秘密”主題，該主題以生活中多樣色彩為素材，設(shè)計(jì)并實(shí)施綜合實(shí)踐活動(dòng)課程。

二、活動(dòng)目標(biāo)與設(shè)計(jì)

在“探究色彩背后秘密”的主題下，子課題圍繞“生活中的色彩”，向?qū)W生經(jīng)驗(yàn)和生活回歸。四個(gè)小組成員結(jié)合自身興趣確定子課題主題，既有廣泛的化學(xué)內(nèi)容，也有跨學(xué)科的實(shí)踐探索。四個(gè)子課題同時(shí)開展，各自的主題和具體內(nèi)容見表1。培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)是本課程活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施的核心目標(biāo)?；瘜W(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括“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”“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”五方面[2]。子課題分別指向的核心素養(yǎng)與具體表現(xiàn)方式見表2。

三、活動(dòng)準(zhǔn)備

1.教師準(zhǔn)備

綜合實(shí)踐活動(dòng)課程是在教師指導(dǎo)下，圍繞一定課題的學(xué)生自主研究活動(dòng)，其基本框架是：選題、開題、研究、結(jié)題。教師的指導(dǎo)原則是：定方向、指方法、解疑難、重發(fā)展[3]。教師的首要工作是幫助各組學(xué)生選好課題。選題應(yīng)本著立足課本而不拘泥于課本的原則，以化學(xué)視角從課堂和生活中的化學(xué)兩個(gè)方面進(jìn)行挖掘，結(jié)合學(xué)生身心特點(diǎn)和化學(xué)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。因此，教師引導(dǎo)學(xué)生共同討論確定四個(gè)子課題，幫助學(xué)生制定好詳細(xì)的研究計(jì)劃，明確具體要做的事和時(shí)間安排，指導(dǎo)學(xué)生圖書檢索。

2.學(xué)生準(zhǔn)備

在教師指導(dǎo)下，學(xué)生自由結(jié)合，每組4-5人組成課題組，產(chǎn)生組長，經(jīng)過討論后確定課題，開展調(diào)查研究。學(xué)習(xí)有關(guān)研究的知識(shí)與技能。子課題需要組內(nèi)成員明確分工，既負(fù)責(zé)各自的研究任務(wù)，又相互研討、密切配合。第二周時(shí)各小組從子課題研究主題、研究計(jì)劃、預(yù)期成果三方面集巾交流，匯報(bào)后開始實(shí)施子課題。

四、活動(dòng)過程

1.顏料及顏料發(fā)展史研究

小組成員通過資料檢索，整理相關(guān)信息，介紹顏料的發(fā)展史。既有史實(shí)故事穿插，又從化學(xué)視角分析代表性顏料的成分。要知道每一種顏色的背后都是一段塵封的故事。這部分科學(xué)史的內(nèi)容具有趣味性、故事性，學(xué)生很投入。每一種全新的顏料出現(xiàn)，其所展現(xiàn)的顏色才被賦予了全新的名字。最早的顏料都來白天然礦物，比如赭石。古埃及人早在公元前四世紀(jì)就已經(jīng)掌握了一些制作顏料的能力，雌黃最早于公元前4000年的埃及吉薩壁畫中被發(fā)現(xiàn)。梵高使用的主要顏料，鉛白和鉻黃，尤其是“鉻黃”，可能是造成他患病的原因。凱撒大帝在埃及對(duì)骨螺紫一見傾心，將其定為羅馬皇室專用色，18歲的化學(xué)家珀金合成了苯胺紫染料，因而成為了世界巨富。不少人推測(cè)拿破侖之死與舍勒綠有關(guān)。美國佛利爾研究所從中國戰(zhàn)國至漢代陶器、青銅器等彩繪顏料中分析出藍(lán)色的硅酸銅鋇，命名為中國藍(lán)。該組學(xué)生最后小結(jié)：顏料的發(fā)展史說到底也是人類化學(xué)工業(yè)的發(fā)展史。每一種都是人類文明路上留下的腳印，有的踏實(shí)穩(wěn)健，但有的卻不知深淺。記住這些走過的彎路，我們才能找到更平坦的直道。這些史實(shí)能夠幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到人類對(duì)自然科學(xué)的認(rèn)識(shí)是曲折發(fā)展的，提升學(xué)生的科學(xué)精神素養(yǎng)。學(xué)生展示的藝術(shù)作品讓大家感受顏料帶來的美好與希望。該組成果為：“顏料及顏料發(fā)展史研究”調(diào)查報(bào)告與展示課件、藝術(shù)作品圖片展（圖1）。

2.食品中人工色素的研究

該小組的研究對(duì)象為人工合成食用色素。小組成員走進(jìn)商超，調(diào)查食品配料表巾的人工色素添加劑，整理相關(guān)食品名稱與色素種類。學(xué)生對(duì)帶回的食品樣品進(jìn)行色素水溶性實(shí)驗(yàn)，如某彩色糖果加水靜靜等待lOmin后，彩色糖衣全部溶解，形成美麗的圖案。“食品中能夠添加哪些食用色素？”為了回答這個(gè)問題，學(xué)生查閱《GB 2760-2014食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》[4]了解到9種著色劑（赤蘚紅、靛藍(lán)、亮藍(lán)、檸檬黃、日落黃、莧菜紅、新紅、胭脂紅、誘惑紅）及其各類食品中的最大使用量。該組還關(guān)注到違禁人工色素添加劑“蘇丹紅”。蘇丹紅是一種人工合成的偶氮類的化工染色劑，該小組對(duì)食品中的蘇丹紅的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、代謝毒性及檢測(cè)方法做了介紹。該組成果：“食品中人工色素的研究”調(diào)查報(bào)告與展示課件（圖2）。

3.食品中天然色素的研究

小組成員首先關(guān)注天然色素的分類與重要的天然色素。小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)不同瓶裝水泡出的黑枸杞顏色有差異，這引起了他們對(duì)時(shí)下養(yǎng)生明星“黑枸杞”的關(guān)注。他們測(cè)試不同品牌瓶裝水的pH，發(fā)現(xiàn)不同品牌的瓶裝水pH不同，猜測(cè)可能黑枸杞顏色變化與溶液酸堿性有關(guān)。于是分別向3支裝有等量的黑枸杞水中加醋酸、小蘇打、食鹽水，且另取一支試管作空白對(duì)照組，加醋酸為紅色，加小蘇打水為藍(lán)色，加食鹽水仍為紫色。通過查閱資料，學(xué)生發(fā)現(xiàn)原來黑枸杞中的花青素是天然的酸堿指示劑，若用A表示花青素，它存在A（藍(lán)色）+H+

AH+（紅色）這樣一個(gè)可逆反應(yīng)。考慮到小組學(xué)生尚未學(xué)習(xí)化學(xué)平衡，我們用初步的化學(xué)平衡原理做了解釋，即：若反應(yīng)物被增加，可促使反應(yīng)物繼續(xù)生成生成物。該組還探究了其他富含花青素的食物。該組成果：食品中天然色素研究報(bào)告與展示課件、“探究黑枸杞顏色變化”實(shí)驗(yàn)報(bào)告（圖3）。

4.紙色譜分離墨水的探究

“黑墨水是一種單一染料還是混合染料？”該小組成員就這一問題，選取三種品牌黑墨水，采用紙色譜層析法進(jìn)行探究。小組同學(xué)用毛細(xì)管點(diǎn)樣墨水，展開劑分別為乙醇（A）、水（B），一段時(shí)間后，觀察到紙上展開了不同的色帶。當(dāng)水通過毛細(xì)作用在紙上移動(dòng)時(shí)，墨水中的染料隨之上升。不同的染料隨溶劑上升的速率不同，它們?cè)谏仙倪^程中就會(huì)逐漸分離，從而形成不同的色帶（圖4）。學(xué)生通過探究，得出黑墨水是混合染料的結(jié)論，而且，墨水晶牌不同，展開劑不同，分離的程度和速度不同。該組成果;“墨墨水的分離探究”實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

兩周的分組研究后，各小組整理資料，展示成果，小組成員相互交流，思維碰撞。通過多元評(píng)價(jià)，建立活動(dòng)檔案袋。通過學(xué)生自評(píng)、小組評(píng)價(jià)、教師評(píng)價(jià)等多元評(píng)價(jià)方式（表3），對(duì)組員的突出表現(xiàn)進(jìn)行肯定，不足之處也提出中肯的意見。最后根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，評(píng)選出優(yōu)秀個(gè)人、優(yōu)秀活動(dòng)小組、優(yōu)秀綜合實(shí)踐成果等，并將每位學(xué)生的成果和評(píng)價(jià)等資料收集到他們的活動(dòng)檔案袋中。

五、活動(dòng)反思

1.活動(dòng)設(shè)計(jì)面向?qū)W生生活體現(xiàn)學(xué)科融合

本課程活動(dòng)從學(xué)生多彩的生活世界出發(fā)，去探尋人工顏料的發(fā)展史，走過顏料發(fā)展的軌跡;走進(jìn)商超中的食品世界，對(duì)食品中的人工色素做調(diào)查研究;以黑枸杞、黑墨水等常見的生活物品為材料，探究食品中的天然色素“花青素”，探究黑墨水中的染料分離實(shí)驗(yàn)，形式豐富，趣味橫生。綜合實(shí)踐活動(dòng)課程超越學(xué)科界限，本課程活動(dòng)以“探究色彩背后的秘密”為主題，學(xué)生運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)解決問題，不是單一化學(xué)學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)和接受。本課程活動(dòng)積極拓展化學(xué)領(lǐng)域資源，加強(qiáng)與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系，打通知識(shí)的界限。學(xué)生在生活中學(xué)習(xí)知識(shí)，又將學(xué)習(xí)到的知識(shí)運(yùn)用到自己的生活中，有強(qiáng)烈的收獲感，對(duì)接下來的綜合實(shí)踐活動(dòng)充滿期待。

2.活動(dòng)實(shí)施注重學(xué)生主動(dòng)實(shí)踐和開放生成

本課程活動(dòng)各小組基于學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)和興趣，自主確定各子課題的目標(biāo)和內(nèi)容，在調(diào)查和探究活動(dòng)中動(dòng)態(tài)地發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，使活動(dòng)主題不斷深化、不斷完善。在綜合實(shí)踐活動(dòng)實(shí)施過程中，通過教師靈活的教學(xué)策略、有效的教學(xué)指導(dǎo)保障實(shí)踐活動(dòng)順利實(shí)施。在課題開展后，教師要勤巡視、多觀察，幫助學(xué)生糾正研究中的偏差。在整個(gè)實(shí)踐活動(dòng)中，教師不僅要及時(shí)為學(xué)生做好相關(guān)服務(wù)，提供相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)藥品和器材，還要確保學(xué)生的活動(dòng)安全。

3.活動(dòng)評(píng)價(jià)結(jié)果分析

本次活動(dòng)的評(píng)價(jià)結(jié)果采用了自我評(píng)價(jià)、小組評(píng)價(jià)、教師評(píng)價(jià)三種學(xué)習(xí)方式對(duì)參與學(xué)習(xí)的學(xué)生在活動(dòng)中的情感體驗(yàn)、行為表現(xiàn)、學(xué)習(xí)成果等方面做出相應(yīng)的評(píng)價(jià)，每個(gè)評(píng)價(jià)包含8個(gè)描述性語句，分別用A-十分符合，B-基本符合，C-不太符合，D-完全不符合四個(gè)等級(jí)填寫量表。

（1）自我評(píng)價(jià)結(jié)果分析

本次活動(dòng)主題選擇滿足絕大部分學(xué)生的興趣需求，學(xué)生在小組活動(dòng)中整體表現(xiàn)良好，也對(duì)學(xué)生素養(yǎng)的提升有一定的作用。其中第3、第5題問題比較突出。通過交流發(fā)現(xiàn)，一些學(xué)生對(duì)小組的討論與安排采取簡單跟隨態(tài)度，不排除有學(xué)生是因?yàn)閭€(gè)性的原因。第5題一些學(xué)生課外學(xué)習(xí)手段比較單一，學(xué)生在搜集資料時(shí)采用的上網(wǎng)百度的方式。但有時(shí)網(wǎng)上的資料缺乏一定的全面性和權(quán)威性，專業(yè)的數(shù)據(jù)檢索有待教師的進(jìn)一步指導(dǎo)。

（2）小組評(píng)價(jià)結(jié)果分析

在學(xué)習(xí)活動(dòng)中，各小組組員間能做到經(jīng)常交流，自由表達(dá)，合理分工，按時(shí)完成任務(wù)，合作整體情況良好。出乎意外的是，有30%的學(xué)生在活動(dòng)過程中很少與他人交流。出現(xiàn)這種情況與學(xué)生任務(wù)難度較低、交流渠道有限等各方面因素有關(guān)。

（3）教師評(píng)價(jià)結(jié)果分析

通過總結(jié)學(xué)生表格和活動(dòng)觀察來看：參與本次活動(dòng)的四個(gè)小組的研究難度都不算太大，從活動(dòng)整體來看，活動(dòng)開展順利，各組表現(xiàn)都值得肯定。從活動(dòng)過程來看，學(xué)生參與度較高，基本能按計(jì)劃完成學(xué)習(xí)任務(wù)，對(duì)指導(dǎo)教師的意見也能積極采納。從活動(dòng)成果來看，小組代表匯報(bào)時(shí)表達(dá)精彩，成果能解決提出的問題。小組l的顏料史實(shí)引人人勝，小組2的人工色素讓學(xué)生重視食品安全，小組3的用化學(xué)平衡原理解釋天然色素變化，小組4的色素分離效果有待完善與改進(jìn)。存在的問題是大部分的學(xué)習(xí)小組成果在創(chuàng)新性上還不足，缺乏深入的思考和理解。

高中化學(xué)與綜合實(shí)踐活動(dòng)課程緊密結(jié)合，讓學(xué)生學(xué)會(huì)合作，學(xué)會(huì)研究，學(xué)會(huì)有意義的學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。綜合實(shí)踐活動(dòng)課程是對(duì)教學(xué)模式、學(xué)習(xí)方式和教學(xué)行為的重新建構(gòu)，體現(xiàn)時(shí)代發(fā)展和時(shí)代需求，學(xué)科教學(xué)也應(yīng)積極參與課程的開發(fā)與實(shí)施。學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)在綜合實(shí)踐活動(dòng)課程中得以延伸和發(fā)展，綜合實(shí)踐活動(dòng)過程巾遇到的問題和所學(xué)的知識(shí)又可以充實(shí)學(xué)科的內(nèi)容。開發(fā)綜合實(shí)踐活動(dòng)與學(xué)科相結(jié)合的途徑與價(jià)值還有待進(jìn)一步地實(shí)踐探索。

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