借助校园生态资源推进初中科学校本课程开发的实践研究*——以“利用校内常见植物自制酸碱指示剂”校本课程为例

□许宇伟 何沂琳

（杭州师范大学附属未来科技城学校，浙江杭州311121）

《义务教育初中科学课程标准（2011年版）》（以下简称“《课标》”）指出，学校与教师都应努力建设、开发与利用校内外课程资源。目前，大多数学校在开发课程时往往着眼于校外资源，而校外资源往往数量不够或者获取不便，使得拓展性课程的开发遇到瓶颈。与此同时，很多校内的宝贵资源，却往往被忽视。我校为15年制学校，占地150亩，绿地面积30046平方米，校园植被覆盖率高。另外，学校各学部均拥有校园农场，其植物种植各具特色：六艺部设置“闻香园”，高中部设置“药用植物园”，初中部设置“果园”，小学部设置“菜园”。丰富多样的植物资源可作为校本课程开发的基础。立足初中科学课堂教学，充分利用学校的校本课程资源，是培养学生科学学科核心素养、实现科学课程立德树人、促进学生全面发展的有效途径。基于这样的思考，笔者尝试开发了“利用校内常见植物自制酸碱指示剂”校本课程。

一、课程的意义和目标

“利用校内常见植物自制酸碱指示剂”校本课程在内容上对接浙教版义务教育教科书《科学》九年级上册第1章第2节《物质的酸碱性》。学生经过前期的学习，已经初步认识了酸性、碱性的概念，且在以往的学习中已经学会用酸碱指示剂检验溶液的酸碱性。同时，九年级的学生已经具备了通过“假设—检验”得出结论的思维方式，能够设计对比实验来获取知识。但是，学生往往认为只有紫色石蕊试液和无色酚酞试液可以作为酸碱指示剂，对酸碱指示剂发现的历史和原理了解得并不多。“利用校内常见植物自制酸碱指示剂”课程可以激励学生学习化学、生物学科知识的热情，让学生体验“科学源于生活、用于生活”的价值观。

根据这样的课程定位，笔者确立了如下四维一体的课程目标：

1.通过网络查阅酸碱指示剂发现的历程，能提出可利用校园内植物自制酸碱指示剂的猜想。

2.动手操作，掌握自制酸碱指示剂的方法。

3.运用对比试验，对比分析各类指示剂颜色变化的情况，找出最合适做酸碱指示剂的植物，形成勇于探究和实事求是的科学态度。

4.根据酸碱指示剂遇到酸碱性不同的溶液会显示不同颜色的性质，能利用自制的酸碱指示剂检验日常生活中接触的洗发水、洗洁精、碳酸饮料、各类果汁的酸碱性，体会科学源于生活并用于生活的思想。

二、课程的实施流程

（一）利用科学史，激发兴趣

【演示实验】教师表演“魔术”，演示指示剂遇酸或碱溶液变色的实验。

【学生活动】基于已学知识解释该魔术的原理。

【教师提问】（前期要求学生上网查阅资料，解决问题）是哪位科学家最先发现并提取的酸碱指示剂？酸碱指示剂提取于何处？

【学生查阅资料得出】罗伯特·波义耳在一次实验中，不小心将浓盐酸溅到一束紫罗兰上，为了洗掉花瓣上的酸，他把花浸泡在水中。过了一会儿，他惊奇地发现紫罗兰变成了红色。他请助手把紫罗兰花瓣分成小片再投到其他的酸溶液中，结果花瓣都变成了红色[1]。为了得到更丰富的资料，波义耳从一些植物中提取汁液，最终从石蕊地衣中提取出变色效果好的紫色浸出液——紫色石蕊试液。

【教师提问】植物中的色素种类繁多，那有没有像石蕊一样能做酸碱指示剂的呢？我们能在校园里寻找一些能制作酸碱指示剂的植物吗？

设计意图：教师通过“魔术”引入课程，既激发学生的学习兴趣，也让学生回顾旧知，培养学生善于解释现象的能力。利用课前布置的查阅资料的任务，让学生自主探寻科学史，增加对酸碱指示剂的知识储备。在此基础上，自然引导学生思考：能否用校园内的植物，自制酸碱指示剂？

（二）遍访校园，采摘植物

【学生活动】以4人小组为单位，利用15分钟时间，遍访校园，从校园中采摘自己认为可以制作酸碱指示剂的植物。校园内小学部、初中部、高中部、六艺部四大区块植物类型分区明确，学生在所采摘的植物上标记名称。

设计意图：教师不作范围的限制，意在通过这一活动，让学生明白科学的学习不能止步于教室内，生活中处处是学习科学的场所，借此培养学生善于观察、善于发现的态度。

（三）设计方案，自主探究

【教师提问】如何利用已经采摘的植物自制酸碱指示剂？

【学生活动】

1.以个人为单位，自主设计制作植物酸碱指示剂的方法，可以采用画图或文字表述的方式。

2.将自己设计的制作方案，与小组同学讨论交流。

【教师】随机选择一名学生上台展示自己设计的制作方案。

受到波义耳不小心将浓盐酸溅到一束紫罗兰上的影响，学生往往会认为，直接在植物叶片、花瓣、果实或其他部位上滴加酸或碱，然后观察植物颜色变化即可。

【模拟实验】教师利用学生设计的方案进行模拟实验，学生观察实验过程，发现方案设计中存在的问题。

【学生活动】仔细观察模拟实验，发现按照方案进行实验，植物几乎不变色。

【教师提问】如何解决此问题？

【问题拆解】

1.植物的哪一成分遇酸碱溶液会变色？

2.如何提取该成分？

【学生解决问题1】学生打开教师提供的锦囊包内的资料卡，进一步了解植物遇酸碱溶液变色的原因。

【学生解决问题2】回顾“验证光合作用的条件和产物”这一实验中将叶片褪色的方法，并回忆实验注意事项，再观看蔬菜在沸水中色素流出的视频。

【学生活动】依据问题1、问题2的解决方案，重新设计改进实验方案。

【教师讲述】花青素也可运用与溶解叶绿素相同的方法——利用5mL酒精溶液将其溶出，为加快溶解速度，可用研钵将其捣烂后充分溶解。水果可直接取其果汁使用，部分蔬菜可以利用沸水溶解出色素。

【教师活动】评价学生设计的实验方案，注意实验变量的控制。

【师生活动】共同制定实验步骤：

1.取样品在研钵中碾碎，加入5mL酒精溶液，搅拌，使其充分接触几分钟后溶出。

2.用多层纱布过滤，得到样品色素的酒精溶液。将滤液装在小烧杯中，放在桌上备用。

3.仔细观察试剂瓶中装有的滤液（自制酸碱指示剂）的颜色。

4.在白色点滴板的孔穴中分别滴入一些稀盐酸（pH=2）、稀氢氧化钠（pH=13）溶液，然后分别使用胶头滴管滴入3滴已制成的植物色素指示剂的酒精溶液，观察其变色情况。

设计意图：学生自行完成酸碱指示剂制备实验方案的设计，全体学生参与讨论，集思广益。实验方案设计的过程并不是一帆风顺的，重点在于引导学生勇于尝试，在遇到问题时能够将存在的问题拆分成一个个小问题并逐一解决攻破，帮助学生建立思考问题的思维模式，这一过程十分重要。然后，教师对学生实验方案进行评析，再与学生共同制定方案。这样，既保证了课堂教学的可行度，也保障了学生在动手前先自主思考。

（四）小组合作，自制酸碱指示剂

【学生活动】依照实验步骤，小组合作制作酸碱指示剂。表1为学生的实验结果汇总表。

表1 学生实验结果汇总表

【学生活动】学生针对实验结果，填写自制酸碱指示剂展板，向全班交流展示，展板内容包括小组成员、选取植物名称、实验步骤、实验结果、实验结论等。

（五）总结评价，用于生活

【学生活动】

1.反思在实验过程中存在的不足之处，小组之间合作讨论交流。

2.将自制的酸碱指示剂带回家中，运用自制指示剂判断家中的洗衣液、洗洁精、白醋等生活用品的酸碱性。

设计意图：将课堂制作所得用于生活，通过课后作业的形式让学生自行测定家中物品的酸碱性，体会科学源于生活用于生活的思想。

三、课程开发的总结与反思

（一）因地制宜，充分利用校本资源

校园生态资源是学生可触摸的资源。通过学生亲身实践开展科学探究，是有效进行科学教学的关键途径。从学生的身边获取教学资源，可以增添课堂的亲切感、熟悉感，可以激发学生的兴趣和探索欲。而初中科学课程中有多个可利用校园生态资源的内容，例如：在七年级上册第2章第5节《常见的植物》教学时，对校园植物进行实地考察并分类；在七年级上册第4章第3节《物质的密度》一课教学时，可开展“蔬果密度测量”比赛；在八年级上册第3章第1节《植物生命活动的调节》教学时，带领学生观察校园内植物的向光性、向水性、背地性等。校园生态环境既可以为学生提供科学探究的场地，也可以为学生提供科学探究的素材。教师必须充分了解校园内的生态资源分布，因地制宜，使校园生态资源成为课堂教学中独特的可被利用的资源，开发科学课程资源并拓展系列课程。

（二）学科融合，发展思维能力

浙江省推进初中科学课程改革已经有30多年，综合科学课程在一些方面体现出独特的价值，如有利于培养学生多视角、多维度、全方位的思维能力，有利于突出科学本质与教育本质的统一等。在进行日常教学时，教师应注重物理、化学、生物以及其他各学科的融合，例如上述课例的教学，就融合了化学与生物的相关知识，能培养学生更为全面的思维能力。

（三）多元评价，促进反思与进步

学生选择的植物材料很大程度上影响了酸碱指示剂制作的成败，教学中我们应注重对学生实验过程进行评价，在评价中把握学生的学习能力发展状态。本节课，笔者在教学中关注学生设计制作方案过程中的思考，注重培养学生“动手”与“动脑”并用的思维习惯；教学后注重学生的反思与评估，引导学生在实验后有所学、有所悟。但如何设计合理的评价量表，如何利用自评、互评或者教师评定的方式评价学生的实验过程，这些问题还有待后续在实践中进一步思考与解决。