摘要：將實驗創(chuàng)新成果及時轉(zhuǎn)化到教學(xué)實踐中，實驗創(chuàng)新才有生機、活力，才能使成果發(fā)揮應(yīng)有的育人價值。作者領(lǐng)銜的名師工作室團隊以省立項課題的研究為載體，探索了將實驗創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化為課堂教學(xué)情境素材、課堂探究教學(xué)內(nèi)容、項目化學(xué)習(xí)的資源、校本選修課程內(nèi)容和教師研訓(xùn)活動內(nèi)容等實踐路徑，以轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，發(fā)展學(xué)生學(xué)科實踐能力，提升化學(xué)教師實驗素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：實驗創(chuàng)新；成果轉(zhuǎn)化；路徑；核心素養(yǎng)

文章編號：1008-0546（2022）11-0078-03

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：Bdoi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.11.017

實驗是化學(xué)學(xué)科的重要特征，在學(xué)科育人中具有獨特的教學(xué)價值。然而，無論哪種版本的高中化學(xué)教材中實驗或多或少存在著一些缺陷，影響著實驗的教學(xué)價值。筆者領(lǐng)銜的嘉興市名師工作室，以浙江省教研規(guī)劃課題“化學(xué)核心素養(yǎng)在實驗創(chuàng)新中的落地研究”為研究項目，經(jīng)4年多的努力，改進或創(chuàng)新高中化學(xué)實驗數(shù)十個，其中有50余個實驗創(chuàng)新案例發(fā)表于《化學(xué)教學(xué)》《化學(xué)教與學(xué)》等專業(yè)刊物，與同行分享研究成果。實驗改進與創(chuàng)新的目的在于應(yīng)用，以轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，探索化學(xué)學(xué)科育人的路徑和方法，發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。筆者結(jié)合名師工作室實際，探索總結(jié)了創(chuàng)新成果教學(xué)轉(zhuǎn)化的多元路徑，與同行交流，以期使實驗創(chuàng)新成果發(fā)揮更大作用。

一、轉(zhuǎn)化為課堂教學(xué)情境素材，促進學(xué)生在情境中學(xué)習(xí)

基于學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的教學(xué)，要求教師創(chuàng)設(shè)真實且富有價值的問題情境，并從中提煉出學(xué)科問題，讓學(xué)生在問題解決中探究化學(xué)知識，培養(yǎng)科學(xué)思維，訓(xùn)練科學(xué)方法。工作室團隊將生活中的化學(xué)實驗教學(xué)資源，轉(zhuǎn)化為化學(xué)實驗案例，并應(yīng)用于課堂實驗教學(xué)，實現(xiàn)生活中的化學(xué)與課堂知識的巧妙融合，幫助學(xué)生建構(gòu)知識體系，形成用化學(xué)視角看待并解決生活問題的認識思路，彰顯化學(xué)學(xué)科價值，實現(xiàn)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)落地。

例如：在人教版化學(xué)（必修）第二冊第六章第二節(jié)“化學(xué)反應(yīng)的速率與限度”教學(xué)中，運用T作室團隊研究成果“基于蘋果汁變色的化學(xué)反應(yīng)速率影響因素實驗設(shè)計”[1]，加工改編成課堂教學(xué)情境素材，讓學(xué)生在實驗情境中探究學(xué)習(xí)。鮮榨的蘋果汁在空氣中放置一段時間顏色逐漸變深，原因是在多酚氧化酶的作用下，蘋果汁中含有的多酚被空氣氧化成有色的醌。通過控制變量的探究法，設(shè)計一個白變量（溫度、濃度、催化劑、接觸面積）變化引起應(yīng)變量反應(yīng)速率（蘋果汁變色速率）的變化。在實驗活動中，學(xué)生通過觀察、比較、分析、推理等認知活動，探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的內(nèi)因和外因（濃度、溫度、催化劑、接觸面積），建立影響化學(xué)反應(yīng)速率的認知模型，體現(xiàn)了“通過實驗學(xué)化學(xué)”的思想。

通過實驗操作與現(xiàn)象分析，學(xué)生理解了維生素C的作用原理，得出抑制蘋果汁變色的方法。通過查閱資料，發(fā)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)蘋果汁所用方法與自己在實驗室探索出來的方法相同，學(xué)生激動萬分，體會到科學(xué)探究是進行科學(xué)解釋、發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和應(yīng)用的科學(xué)實踐活動。通過實驗方案設(shè)計與系列實踐活動，培養(yǎng)了學(xué)生尊重事實、善于合作、敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的品質(zhì)，發(fā)展學(xué)生學(xué)科實踐能力。

二、轉(zhuǎn)化為課堂探究教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力

教學(xué)內(nèi)容及策略的選擇影響著學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。工作室團隊精心選擇、組織化學(xué)概念教學(xué)內(nèi)容，應(yīng)用POE策略突破概念教學(xué)難點。POE策略，即“預(yù)測—觀察—解釋”策略（Predict-Observe-Explain，縮寫為POE），這種策略要求學(xué)生在實驗前根據(jù)自己原有知識經(jīng)驗預(yù)測實驗現(xiàn)象和結(jié)果，并說明理由，在實驗過程中觀察實驗現(xiàn)象，實驗結(jié)束后進一步解釋所觀察到的現(xiàn)象。

例如：人教版“化學(xué)反應(yīng)原理”第三章第四節(jié)“沉淀溶解平衡”教學(xué)內(nèi)容，教材通過定性實驗，以觀察為手段，實驗過程中沉淀的量的變化及顏色變化為證據(jù)，判斷沉淀溶解平衡的移動，實驗方法較為傳統(tǒng)，沒有研究溫度對難溶電解質(zhì)沉淀溶解平衡及同離子效應(yīng)的影響。工作室團隊創(chuàng)新研究思路，以難溶電解質(zhì)電導(dǎo)率變化為切人口，通過電導(dǎo)率的變化，探究難溶電解質(zhì)的平衡移動，形成了“測量難溶電解質(zhì)溶解平衡的電導(dǎo)率實驗探究”[2]的研究成果。將研究成果應(yīng)用于課堂教學(xué)（溶解平衡的同離子效應(yīng)）如下：

【演示】取250mL蒸餾水、250 mL碘化鉛飽和溶液，分別注入兩只500 mL燒杯中。將兩只燒杯置于磁力攪拌器上，啟動攪拌。在兩只燒杯中分別插入電導(dǎo)率傳感器，實驗數(shù)據(jù)及圖像通過電腦投影到大屏幕上。

【設(shè)問】向這兩種液體中同時加入碘化鉀溶液后，溶液的電導(dǎo)率如何變化？溶液的電導(dǎo)率的增量哪個大？

【預(yù)測】

【學(xué)生甲】兩種溶液的電導(dǎo)率都增大，增加的幅度一樣。

【學(xué)生乙】兩種溶液的電導(dǎo)率都增大，但盛有碘化鉛飽和溶液的燒杯中，滴加等量碘化鉀溶液后，電導(dǎo)率增量要小一些。

【觀察】用移液槍每次滴人0.100mL的1.0mol·L-1的碘化鉀溶液，觀察兩組數(shù)據(jù)及變化，繪制電導(dǎo)率增量數(shù)據(jù)變化曲線（見圖1）。

【設(shè)問】滴人等量的碘化鉀溶液后，兩種溶液電導(dǎo)率增量不同，為什么？

【解釋】用碘化鉛的溶度積與該溶液中離子積的相對大小來判斷。滴人碘化鉀溶液后，c（I一）增大，Q=c（Pb2+）·c2（I-），導(dǎo)致Q>Ksp，平衡逆向（生成沉淀方向）移動，溶液變?yōu)榱咙S色渾濁。因而，碘化鉛電離出來的碘離子、鉛離子濃度減小，飽和溶液電導(dǎo)率增量減小。

同理，研究碘化鉛懸濁液加蒸餾水稀釋過程中電導(dǎo)率變化，可推測難溶電解質(zhì)沉淀溶解平衡的存在；研究碘化鉛懸濁液、飽和澄清液在升溫過程中電導(dǎo)率變化，可推測溫度對難溶電解質(zhì)平衡移動（溶度積常數(shù)）的影響。

教學(xué)中將AB型沉淀改為AB2型沉淀，消除學(xué)生對非1：1型難溶電解質(zhì)的陌生感，有利于建構(gòu)不同類型沉淀的溶度積常數(shù)計算模型，且金黃色的碘化鉛溶液更能吸引學(xué)生興趣。通過數(shù)字化實驗，使實驗結(jié)果定量、實時、動態(tài)地展現(xiàn)出來，訓(xùn)練學(xué)生宏一微一符一曲線“四重表征”思維，發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識等化學(xué)核心素養(yǎng)。

三、轉(zhuǎn)化為項目化學(xué)習(xí)的資源，發(fā)展學(xué)生學(xué)科實踐能力

項目化學(xué)習(xí)作為發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的重要課程和教學(xué)方法，越來越受到教育工作者的重視。根據(jù)達林一哈蒙德和克拉斯克等人的界定，它主要包含以下要素：真實的驅(qū)動性問題、學(xué)生在真實情境中對這個驅(qū)動性問題展開探究、經(jīng)常用項目化小組的方式學(xué)習(xí)、學(xué)生運用各種工具和資源促進問題解決、最終產(chǎn)生可以公開發(fā)表的成果。[3]

以化學(xué)實驗創(chuàng)新成果為資源的項目化學(xué)習(xí)，其主要選題有：（1）教材實驗的再研究，如高錳酸鉀溶液氧化甲苯實驗的改進、銅與濃硝酸反應(yīng)實驗的改進等；（2）創(chuàng)新實驗的開發(fā)，如化學(xué)反應(yīng)速率影響因素的實驗研究——過氧化氫一魯米諾發(fā)光反應(yīng)的應(yīng)用等；（3）數(shù)字化實驗研究，如利用傳感器技術(shù)探究次氯酸催化分解反應(yīng)等；（4）跨學(xué)科綜合實驗研究，如高錳酸鹽氧化脫氧核糖核苷酸（DNA單體）——一個模擬謀殺案破解的氧化還原反應(yīng)實驗、基于STEAM理念的焰色試驗實驗裝置設(shè)計等；（5）新實驗技術(shù)的應(yīng)用，如手機熱成像技術(shù)研究中和反應(yīng)熱效應(yīng)、鈉與水反應(yīng)溫度變化等。

例如：人教版化學(xué)（必修）第二冊第七章第三節(jié)“乙醇與乙酸”教學(xué)中安排了酯化反應(yīng)演示實驗，[4]實驗主要存在以下不足，有進一步改進的空間。（1）混合液加熱一段時間后，出現(xiàn)炭化變黑現(xiàn)象，同時還可能產(chǎn)生有毒氣體；（2）濃硫酸用量多（與乙酸的用量相同，均加入2 mL）且不能重復(fù)使用?；谏鲜鰡栴}，教師給予學(xué)生相關(guān)課外資料目錄，讓學(xué)生課外找資料閱讀，研究酯化反應(yīng)機理，尋找能替代濃硫酸的新催化劑，最后確定了“以無機鹽為催化劑改進乙酸乙酯制備實驗的研究”[5]課題，論證了實驗設(shè)計方案。按研究進程及內(nèi)容的關(guān)聯(lián)性，將該研究項目分解成3個遞進關(guān)系的子項目，子項目、研究過程及研究結(jié)果如表1所示。

最后，學(xué)生總結(jié)提煉，形成研究總報告，班內(nèi)交流展示。

通過乙酸乙酯制備實驗改進的項目化學(xué)習(xí)，學(xué)生體驗了有機合成中需對反應(yīng)機制的研究、催化劑的篩選與回收等一系列探究活動，認識到催化劑對化學(xué)科學(xué)研究的意義。項目化學(xué)習(xí)作為學(xué)科實踐的重要形式，學(xué)生在完成真實、具體的項目中，從被動學(xué)習(xí)走向主動學(xué)習(xí)，從簡單、機械地學(xué)習(xí)走向基于豐富實踐地學(xué)習(xí)，發(fā)展了化學(xué)學(xué)科實踐能力。

四、轉(zhuǎn)化為校本選修課程內(nèi)容，促進了學(xué)生個性化發(fā)展

校本選修課程在學(xué)生多元發(fā)展、個性發(fā)展以及學(xué)校辦學(xué)特色形成等方面起著重要作用，隨著深化課改的推進，越來越受到教育行政部門和普通高中學(xué)校的重視。

在課程內(nèi)容的選擇上，高一主要是教材實驗的再研究，驗證性實驗與探究性實驗并重，以及實驗基本操作的規(guī)范訓(xùn)練，彌補現(xiàn)行教材的不足。高二年級選擇化學(xué)選修課的學(xué)生是高考選考化學(xué)的學(xué)生，他們通過高一一年的學(xué)習(xí)，已打好了較扎實的化學(xué)基礎(chǔ)，對化學(xué)學(xué)習(xí)有著較高的要求和期望，因而選修課程內(nèi)容變化較大，以拓展實驗、創(chuàng)新實驗的研究為主；注重實驗方案的白行設(shè)計和科學(xué)研究方法的訓(xùn)練，如控制變量法等；增加定量實驗，訓(xùn)練學(xué)生定性、定量相結(jié)合的思維；增加實驗新技術(shù)的應(yīng)用，如數(shù)字化實驗技術(shù)、熱成像儀等，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，這些變化受到選課學(xué)生的普遍歡迎。

教學(xué)管理上，教務(wù)處統(tǒng)一公布選修課程方案，學(xué)生自主選課，走班上課，單人單桌實驗，以增加學(xué)生獨立思考與實驗操作機會。評價是教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，其根本目的在于促進學(xué)生的發(fā)展。在化學(xué)選修課程的教學(xué)中，始終堅持“素養(yǎng)為本”的評價方向，采用以質(zhì)性評價（活動表現(xiàn)評價、檔案袋評價、提問點評、課后練習(xí)等）為主、量化評價（紙筆測驗、實驗操作量化考核等）為輔的多樣化評價方式，評價形式上有學(xué)生白評、互評、教師評價。通過化學(xué)選修課程的開設(shè)，拓展學(xué)生知識面，促進學(xué)生個性發(fā)展，為學(xué)生多元發(fā)展提供了可能，立志報考化學(xué)化工類專業(yè)或與化學(xué)密切相關(guān)專業(yè)的學(xué)生明顯增加。

經(jīng)多年教學(xué)實踐及修改完善，“我是化學(xué)家”“化學(xué)實驗創(chuàng)新研究”“數(shù)字化視域下的化學(xué)實驗探索”3門校本選修課程被評為嘉興市精品選修課程，“基于‘科學(xué)研究與創(chuàng)新意識的化學(xué)實驗創(chuàng)新設(shè)計”選修課程評為浙江省第九批普通高中推薦選修課程，面向全省推薦使用。教師通過開發(fā)與開設(shè)化學(xué)校本選修課程，增強了課程研究意識和課程開發(fā)能力，完善了自身的知識結(jié)構(gòu)，促進了其專業(yè)發(fā)展。

五、轉(zhuǎn)化為教師研訓(xùn)活動內(nèi)容，引領(lǐng)區(qū)域化學(xué)教學(xué)改革

教師研訓(xùn)活動是新課標、新教材背景下教師培訓(xùn)的重要形式，解決了一線教師學(xué)科教學(xué)中的疑難問題，促進教師關(guān)鍵能力的提升。

名師工作室團隊將實驗創(chuàng)新案例、實驗教學(xué)成果分類整理成多個實驗教學(xué)創(chuàng)新范例講座，供教師研訓(xùn)使用。如：化學(xué)教材實驗的再研究、化學(xué)實驗綠色化研究、數(shù)字化實驗的研究、實驗創(chuàng)新設(shè)計策略研究、基于核心素養(yǎng)發(fā)展的課堂實驗教學(xué)設(shè)計、實驗創(chuàng)新成果的教學(xué)轉(zhuǎn)化路徑研究等。這些創(chuàng)新成果的有效轉(zhuǎn)化，使高中化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容得到充實、更新，實驗研究方法呈現(xiàn)多樣化且富有時代特征，發(fā)展了學(xué)生的學(xué)科實踐能力和化學(xué)教師的實驗素養(yǎng)。

4年多來，在浙江省教育廳“百人千場”名師送教下鄉(xiāng)活動，河北省、山東省及內(nèi)蒙古自治區(qū)教育廳教育裝備與管理中心組織的全?。▍^(qū)）初高中化學(xué)教師實驗培訓(xùn)活動，浙江省高中化學(xué)教師90學(xué)時培訓(xùn)及嘉興市高中化學(xué)教師全員培訓(xùn)等活動中，工作室團隊先后作關(guān)于高中化學(xué)實驗教學(xué)創(chuàng)新范例方面的講座16次，開設(shè)含創(chuàng)新實驗教學(xué)設(shè)計的各類公開課、研討課、示范課數(shù)十節(jié)，轉(zhuǎn)變了教師實驗教學(xué)觀念，“通過實驗學(xué)化學(xué)”的價值追求獲得廣泛的共識，展示了實驗教學(xué)創(chuàng)新的路徑和方法，為一線教師進行實驗教學(xué)改革提供了可借鑒、可推廣的范例，成為嘉禾大地傳播新課程理念、創(chuàng)新實驗教學(xué)、開展教學(xué)研究、參與教師研訓(xùn)等活動的中堅力量，引領(lǐng)著區(qū)域化學(xué)教學(xué)改革。

參考文獻

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*本文為浙江省2017年度教研規(guī)劃課題“化學(xué)核心素養(yǎng)在實驗創(chuàng)新中的落地研究”（課題編號：G17120）的階段性研究成果。