新课标视角下初中化学实验课程的开发研究

黄月天　徐洁　张艺玮

［摘 要］《义务教育化学课程标准（2022年版）》以及近期各级教育主管部门的相关文件都对初中化学实验教学提出了更高的要求，主要体现在要求实验教学课时足、质量高、手段新。在这个背景下进行初中化学实验课程的开发研究，旨在突出实验课程教学目标明确、结构合理、评价多元、内容丰富、手段新颖等特点。

［关键词］新课标；初中化学；实验课程

［中图分类号］    G633.8        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2023）08-0071-05

《义务教育化学课程标准（2022年版）》（以下简称新课标）对化学实验教学提出了更为全面、细致的要求。主要体现在以下几个方面：（1）明确了科学探究能力的培养途径以实验为主。（2）在化学课程内容结构中，每一个学习主题的内容均增加了学生必做实验及实践活动。（3）在学业质量描述的四个大项中，第三项详细描述了实验、实践的相关要求。（4）在课程实施模块中：①“教学建议”要求充分认识化学实验的价值；②“学业水平考试”要求进行实验基本操作、探究实验的设计和实施；③“教材编写建议”要求加强学生必做实验和跨学科实践活动设计；④“课程资源开发与利用”要求加强化学实验室建设［1］。近几年，一些省、市将实验考查成绩计入升学考试总分，江苏省也将于2024年开始实行［2］。

熟练掌握基本的化学实验技能，通过实验发展科学探究能力，不仅是新课标提出的要求，也是化学升学考试改革的要求。但在初中化学实验实际教学中存在实验开设不足、实验设备和人员配备不齐以及师生实验意识不强等问题。实验教学的改革势在必行，急需教育行政部门提供硬件支持，同时需要学校、学科组以及实验室管理人员优化实验教学管理，依托自身经验，借鉴他人长处，使得实验教学内容系统化、章程化，开发出富有学校特色的实验课程。

一、实验课程的顶层设计

初中化学实验课程基于新课标及相对应教材的设计原则如下：（1）明确实验教学目标，细化目标要求；（2）保证必做实验，增设选做实验；（3）鼓励实验改进，强化技术应用；（4）鼓励科学探究，尝试跨学科融合；（5）优化实验评价，强化增值学习。

（一）实验教学目标的确定

实验教学目标的确定是开设实验课程的总前提，以课程标准为蓝图，必做实验的教学目标需要完整体现以下几个方面：（1）明确其涉及的基本化学实验技能；（2）明确其涉及的化学实验探究思路与方法；（3）明确其最终的预期结果。实验教学目标的确定必须紧扣学情，突出教学的增量部分，体现差异化的特征，必须达到课程标准的基本要求，而对于创新、探究、改进等不做强制性要求。以人教版教材中的学生实验“粗盐中难溶性杂质的去除”为例，明确并细化实验教学目标（如表1）。

（二）实验内容的选择

必做实验：按照课程标准以及人教版教材的要求进行安排。

选做实验：课程标准规定化学课程的具体开课年级可为7～9年级。结合我校的实际情况，并根据学生的认知发展规律，按照以下原则对选做实验进行选择性安排。

（1）7～8年级的选做实验应遵循安全性、趣味性、启发性、生活化等原则。7～8年级学生还没有系统学习实验操作的基本技能，并且处于心智成长的关键时期，因此安排的选做实验不可过于复杂或存在较大的安全隐患。自主课程的主要目的在于培养学生的化学学习兴趣，因此所选取的实验要现象明显且易成功，实验原理可涉及9年级的课本知识，实验内容可以是生活小制作、小魔术、探究生活物品的性质等。

（2）9年级的选做实验需要体现一定的延展性、综合性和探究性。9年级学生具备了基本的实验操作能力，但也面临学业水平考试复习时间紧迫的情况。在实验内容的选择上，要紧扣课程标准的五个学习主题，加强知识与技能的融合以及学科融合。建议选取的实验内容有：教材中的课后实验模块，一些简单物质的制备和纯度检验，跨学科实验设计，中考真题涉及的实验。

（三）实验的改进优化

实验的改进优化主要包括以下几个方面：

（1）实验装置的改进优化

可基于以下思路来改进优化实验装置：展现更明显的实验现象，更便于实验操控，获取更准确的实验数据，得到更多的实验结论，产生更低的实验成本，使用更方便易得的材料等。

（2）实验药品的改进优化

可基于以下思路来改进优化实验药品：寻找成本更低、污染毒害性更小或更普遍常见的替代品，探索药品更合适的浓度和颗粒大小，寻求使实验结果更准确的药品等。

（3）实验设计的改进优化

可基于以下思路来改进优化实验设计：充分体现初中阶段的基本科学方法，即控制变量法和对比法；将不同主题的知识或不同学科的知识串联；制取、检验一体化，定性、定量一体化；偏向于“多米诺”骨牌型实验，即一经触发，后续实验自动进行。

（4）实验技术的改进优化

有条件的学校可以提供更专业的实验设备、仪器以期达到更好的實验效果。这些实验设备、仪器包括但不限于更高学段的实验仪器、数字化实验传感器、专用实验配套仪器等。

（四）实验评价的优化

教学评价是衡量教学价值的主要手段，用定量评价的方式可以更直观地反映教学中的得失。完整的实验教学评价应当包括以下流程：确定评价系统→选择评价模板→编制评价量表→处理评价数据→审核并发布评价结果。根据文献查阅的结果，目前有ACELL、GRAPA等化学实验评价系统，用于基础阶段化学实验和中学教学基础实验的评价［3，4］。

评价量表的编制是整个评价环节最核心的部分。根据评价主体的不同，需要设计自评表和他评表。其中，自评表建议采用李克特量表的模式，主要评价实验操作者对于整个实验的理解、价值认定、模式认同等。他评表建议采用百分制或者十分制分项评价表的模式。建议基础实验他评表应包括实验的理解、操作、验证、反思等项目，探究性实验他评表应包括实验的设计、辨析、操作、反思等项目［5］。

同时，还要注重評价的连续性和一致性，加强增量评价意识；注重对评价技术手段的运用，如引入实验录像、AI评分系统等；注意评价模式的多元化，在学生自评、教师评价的基础上，发挥小组学习、合作学习的作用，强化学生互评；开展实验竞赛等活动，以赛促教，以赛促评。

（五）实验教学的跨学科实践

根据课程标准的要求，初中化学需要安排不少于总课时10%的课时来开展跨学科实践活动，其学习活动建议包括实验探究活动、调查与交流活动、项目式学习活动。在实验的主题上，应尽可能与资源、能源、材料、环境、健康相结合；在实验的操作上，要尽可能地融合工程与技术手段；在实验所涉及的知识上，应尽可能多地与生物学、物理等自然科学相融合。在设计以化学学科为核心的跨学科实验时，要注意化学实验的功能主要体现在实现物质的转化、混合、分离、浓缩、稀释上。以下简单概括化学实验对其他学科实验的作用，以及其他学科实验对化学实验的作用。

（1）化学实验对物理实验的作用

由于在化学实验中新物质生成的同时还伴随着能量的变化、气体或沉淀的产生，因此可以通过改变化学实验中的温度、压强、体积、导电性、密度、浊度等物理参数来验证相应的物理规律，如可以制取二氧化碳并将其充入气球来探究浮力。

（2）化学实验对生物学实验的作用

生物的生存需要依靠环境，因为环境可以提供生物生存所需的物质和适宜的条件。通过化学实验，不仅可以制取氧气、二氧化碳、各类营养物质等，还可以改变温度、湿度、压强、pH值等生命活动的条件。此外，对于一些进展缓慢的生物学实验，可以通过化学手段使其加快速度。

（3）物理实验对化学实验的作用

根据相关理论，在吉布斯自由能为负的情况下，微粒间互相碰撞以及达到反应所需的活化能阈值是化学反应发生的必要条件。物理实验操作可以驱动化学反应的发生或使化学反应停止，这主要体现在使反应物接触或脱离，以及提供或停止反应所需的温度、压强、光照等条件；还可以通过控制温度、接触面积、光照强度等物理实验手段控制化学反应的速率。

（4）生物学实验对化学实验的作用

生命活动本质上是一系列复杂的化学反应，生物学实验可以帮助学生从宏观层面更好地去理解一些化学反应的原理，能更好地帮助学生理解平衡观念。生物催化剂的效果往往优于普通催化剂。

二、初中化学实验课程的实施

2022年7月26日，我校校长在江苏省教育厅召开的“江苏‘双减这一年”新闻发布会上介绍了我校落实“双减”工作的经验，并做了题为《“大课表”：开启“学足学好”新格局》的报告［6］。

图1为我校的课程体系建设框架：

初中化学实验课程作为我校“大课表”课程体系中的重要组成部分，包括课内课程和课后课程，以国家课程为基础，依托江苏省初中自然学科基地开展跨学科课程实验研究。在7～8年级的学科拓展课程和青春成长课程中，以自主课程的形式开展相关实验活动；在9年级备战学业水平考试的过程中，相关实验课程既发挥提升实验考试成绩的功能，又帮助学生更好地理解笔试中的实验题。

（一）初中化学实验课程的课时安排

结合新课标要求和我校实际课程开设情况，建议如表2所示安排初中化学实验课程的课时。

（二）初中化学实验课程的实施流程

初中化学实验课程的实施流程如图2所示。

（三）初中化学实验课程的实施内容

根据实验课程顶层设计的相关原则以及实验课程的实施流程，可分模块列出实验课程的子模块、实验主题、每个主题实验的主要内容以及课时数等内容。

1.自主课程实验模块内容

自主课程实验内容如表3所示。

2.课程标准实验模块内容

课程标准实验模块内容如表4所示。

3.课外实验模块内容

课外实验模块内容如表5所示。

（四）基于AI赋分系统的初中化学实验课程评价

随着科学技术的发展，机器如今也具备了自我学习强化的能力，人工智能（AI）被应用于更多领域。目前，上海市初中学业水平考试中的化学实验考试部分已启用AI赋分系统，江苏省首届实验操作比赛也开始应用该系统［7］。成熟的AI赋分系统可以有效避免评价不客观的情况。

图3展示了AI赋分系统的一些功能，在具体实施过程中可以利用系统大数据自动评分，也可以对实验操作进行直播或录像，再由教师点评或学生互评，并利用服务器存储数据以及平台相关功能形成学生实验评价档案，实现“教、学、评”一体化以及过程性评价和终结性评价的兼顾。

三、初中化学高质量实验课程开发展望

上文依据新课标的要求以及校本课程开发和实施的实际情况，介绍了初中化学实验课程开发的相关经验。然而技术手段和教学理念日新月异，想要持续开发高质量的初中化学实验课程，就必须与时俱进，具有前瞻性。未来完善初中实验课程以及提高初中实验课程质量的建议如下：

1. 加强衔接性课程的建设

初中化学下承小学科学、上接高中化学，在两个衔接的时间点开发相关的衔接实验课程，有助于推动升学的相关铺垫和准备工作。

2. 开发实验视频云资源

教师团队可以根据开发的实验课程，精心录制相关的演示实验视频，并上传到云端服务器，以便学生随时学习。

3. 尝试运用VR和AR技术

随着VR、AR设备成本的不断降低，有条件的学校可以购置相关设备，进行VR和AR实验教学尝试，特别是一些需要精确定量以及危险性较高的实验教学。

［   参   考   文   献   ］

［1］  中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准：2022年版［M］.北京：北京师范大学出版社，2022.

［2］  江苏省教育厅.省教育厅关于印发《江苏省义务教育学校考试管理规范》的通知［EB/OL］.（2022-01-04）［2022-07-25］.http：//jyt.jiangsu.gov.cn/art/2022/1/4/art_58320_10276050.html.

［3］  齐楠.基于ACELL系统的学生化学数字化实验评价研究［D］.南京：南京师范大学，2017.

［4］  刘翠，庄启亚，李双，等. 运用GRAPA评价法改革化学教学论设计性实验评价体系［J］.化学教育，2015（6）：46-51.

［5］  邱荣，方云，徐雯馥，等.中学化学实验教学评价量规及应用［J］.化学教与学，2021（14）：88-92.

［6］  无锡市人民政府.江苏“双减”这一年！无锡这所学校介绍经验［EB/OL］.（2022-07-28）［2022-07-25］.http：//www.wuxi.gov.cn/doc/2022/07/28/3720278.shtml.

［7］  江苏省教育厅办公室.省教育厅办公室关于举办江苏省首届中小学生实验操作大赛的通知［EB/OL］.（2022-03-28）［2022-07-25］. http：//jyt.jiangsu.gov.cn/art/2022/3/28/art_58320_10412014.html.

（责任编辑 罗 艳）