基于核心素养培育的高中化学实验创客教育模式

江菊琼

创客教育，从本质而言是一种学习活动，其所倡导的“做中学”契合《普通高中化学课程标准（2017年版2022年修订）》（下面简称“新课标”）所提炼的化学学科核心素养培育需求。然而，创客教育理念与学科教育教学的深度融合并不理想，因此对高中化学实验创新教育模式进行研究，是当代一线化学教师面临的新课题。实验课程是化学课程的重要组成部分，也是落实化学学科核心素养的有效路径，但是传统的“演示为主”的化学实验课堂，很大程度上“禁锢”了学生的思维，归根结底就是未曾提供“实践”平台。而实验创客教育强调创意付诸实践、变成现实，具体到高中化学实验的课堂教学，要注重为学生提供充沛的“思”“探”“做”空间，使学生在开放愉悦的学习氛围中发展创新精神与创造能力，进而成长为满足信息化时代发展的创新型人才。

一、实验创客教育与化学核心素养

创客教育呈现多维、开放、探究、合作等特征，而随着新课标的颁布与实施，高中化学实验教学对学生的思维与能力提出了“两多”要求，即多样的能力、多维的思维。足以见得，实验教学内容与创客教育理念的趋向性是一致的，所以将两者深度融合开展实验创客教育，可以更好地开展化学实验教学，提高化学课堂质量与效率，同时也揭示出实验创客教育的初衷——让学生“在做中创新地学”。

化学学科核心素养是指学生通过化学学科学习和实践之后，在实际生活中形成的一种必备品格和关键能力，研析《普通高中化学课程标准（2017年版2022年修订）》发现，化学学科核心素养包括宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、实验探究与创新意识、科学精神与社会责任这五个方面，从育人的价值取向而言，其最终指向解决问题，指明了怎么实践、认识再实践的过程，强调实验课堂之上的“创新”。

从实验创客教育理念与化学核心素养的内涵可以发现，实验创客教育与化学核心素养两者之间存在着密切关联，且该种关联是多维度的。具体来说：第一，思想理论：实验创客教育指向全人发展，化学核心素养指向全面发展；第二，实施途径：实验创客教育关注交叉学科解决问题的能力，化学核心素养聚焦跨学科、综合解决实际问题的能力与品格；第三，提出背景：实验创客教育随发展核心素养而生，化学核心素养由素质教育孕育；第四，隶属关系：实验创客教育以化学核心素养为基石，化学核心素养以创客教育为基础；第五，具体内容：两者均以创新为核心；第六，研究对象：两者均以育人的价值取向为研究对象。基于此，开展追求核心素养培育的高中化学实验创客教育模式的研究呈现出必要性与重要性，是当代一线高中化学教师研究的新方向，也是化学课堂从“育分”转向“育人”的应然之选，更能够为核心素养培育的落实提供有益借鉴。

二、基于核心素养培育的高中化学实验创客教育模式的构建

基于核心素养培育的高中化学实验创客教育模式中，教师与学生的地位发生了巨大的变化，实验创客教育更强调学生的主体地位，所以教师作为学生“学”的引导者与点拨者，必须参照化学学科核心素养的要求，充分利用“真”情境去实现动手实操能力与逻辑思维能力的发展。实验创客教育模式内化了教师的“教”与学生的“學”，实现了“教与学”“学与做”“做与创”的统一。本文主要研究高中化学实验创客教育模式的教学情境、实验仪器、教师素养、学生状态、多维评价五维度的具体实施。

（一）创设“真”情境，营造良好的学习环境

在新课程改革逐步深化的过程中，高中化学教学也开始实施一定的改革。创客教育理念在高中化学教学中的融入需要广大教师能够主动转变自身的教育观念——从机械地“灌输”转变为灵动地“对话”，结合实际情况合理构建真实而能启发的教学情境，可以很好地提升学生课堂学习的积极性与主动性，引导学生进行深层而有方向的思考与探索。众多实践表明，“好”的学习环境能够促成学生与学生、教师以及知识之间的心灵沟通，激活学生思维，使学生的“学”不再停留于浅层的“记知识”，而是延伸至深层的“用知识”，且整合“学”的过程呈现主动性与创造性。

如在硝酸强氧化性实验中，最终生成物中具备硝基，这一物质对空气具有污染，那么此实验就能够通过注射器改善其弊端，具体为：把浓硝酸和木炭生成的二氧化氮、二氧化碳气体注入其中，之后将其抽出来，再次将气体注入氢氧化钠溶液中，实施尾气处理，这一过程可以有效防止装置拆卸中的二氧化氮逸出，避免环境污染，也有助于简化实验操作，让整个反应现象更加明显。将日常生活中常见的注射器应用于化学实验，一方面能够为学生创造轻松、熟悉的“真”情境，较好地消除学生紧张、恐惧等不良情绪，让他们踊跃地张口交流、动脑创思，另一方面也可以深化学生对尾气吸收装置的认识，让学生在思考、辨析的过程中领悟到绿色化学实验不是一句响亮的“口号”。

（二）创新实验仪器，培养学生实验创新思维

作为培养学生高阶思维的有效载体，化学实验当前的教学情况并不是很好，存在着仪器设备不完善、实验方案不严谨、实验现象不明显等问题，很大程度上影响了化学实验育人功能的发挥。创客教育理念熔铸于化学实验课堂，能够为学生提供创新思考和动手实操的平台，使学生在“做”与“思”的过程中逐步激活已有的生活经验与学习经验，同时使他们认识到实验仪器并非全部在实验室，要积极地投入生活，发现日常生活中常见的、可利用的资源，如注射器、针头护帽、钢丝球等，并孕育出“用生活用品替代实验仪器”的想法。生活常见用品走进化学实验，自身就是一个创新，同时能够提升学生的参与积极性，为学生创新思维的培育与发展提供平台。

例如，在铜和氯气反应实验中，就可以采用以上方法，在实验过程中，可以先采用注射器将已经制作完成的氯气收集起来，通过针头护帽对其实施密封处理。实验过程中的仪器主要为石英玻璃管、酒精灯以及一根提前去除绝缘皮且团好的铜导线。在石英玻璃管中放入团好的钢丝球，一一完成装置连接，对其密封性进行检查。实验中，将酒精灯点燃，对团好的铜导线进行加热处理，在石英玻璃管的左侧胶管中将注射器针尖刺入，之后向管中缓慢注射氯气，一旦发生反应，铜导线也就会发生改变，变成红热状，会产生大量黄棕色的烟。完成注射后，将针头拔出，并对以上步骤进行重复，具体为通过注射器将空气逐步注射到玻璃管中，空气质量相对较大，可以将玻璃管中的烟压到下方，下方则连接的是放有少量蒸馏水的具支试管，对其进行轻轻摇晃以便于溶解，可以发现液体变成了黄绿色，这一阶段将活塞轻轻拉动，具支试管中吸入小部分氢氧化钠溶液，可以发现蓝色絮状沉淀物出现。在这一实验中，学生尝试了不同的操作方法，且记录了实验过程中的不同现象。创新实验仪器能够引领学生的关注点从“教材”走向“生活”，使学生在领悟“生活”与“化学”之间内在联系的过程中让思维“活”起来，逐步打破思维“禁锢”，并积极地创新、创造，进而实现创新实验思维的培育。

（三）发挥教师核心作用，加强实验教学的目的性

在高中化学实验教学中，为了提升实验效果，教师也应该发挥自身的核心作用，积极引导学生在实验过程中创新，乐于实践，以提升学生的实践能力，有效强化实验教学的目的性。

例如，在“钠的重要化合物”教学中，主要探讨过氧化钠、碳酸氢钠以及碳酸钠的性质，这一过程需要结合不同的研究实验。其中，一个实验是迅速将一小部分水加入一只装有矢量过氧化钠的试管，观察试管中的现象，或者用手触摸管子，感受温度的变化，之后在试管中伸入一根带有火星的木条，并观察实验现象。在这一过程中，学生不仅能够对物质特性有更加深刻的认识，通过实验也可以了解剧烈反应、气泡的产生情况及其原因，试管中插入的木条复燃，这些现象均表示试管中存在大量氧气。上述实验既强化了实验的目标性，很好地提高了学生的学习效率与质量，又激发了学生参与实验的兴趣，使学生全身心投入其中。

在高中化学实验教学过程中，创意激励对学生具有重要的促进作用，最重要的是有助于促进学生思维的发展。这一过程需要教师充分发挥自身的核心作用，对教师的专业性要求较高，教师要能够了解学生的各种想法，并为其想法的实现提供支持，进而保障整个实验过程有序开展。

例如，在高中化学实验教学中，对于实验装置，学生可以采用自身生活中接触到的材料，以实现装置的优化设计，通过实验数据分析不同区域二氧化硫的含量变化，由此引发学生关于酸雨形成原因的探索。在此过程中，学生亲身参与各个实验过程，结合学生日常生活问题和所学习的知识进行教学，不仅可以激发学生对化学实验的兴趣，还能够引导学生主动探索，更能够在发现、分析、解决问题的过程中培养化学学科核心素养。

（四）引导学生主动探索，培养学生主动探索意识

创客教育理念最重要的是创新，积极引导学生参与实践，并注重合作共赢。在教学过程中，教师也可以引导学生充分利用自己所学的知识解决实际问题。在日常生活中，学生也会遇到部分无法处理的难题，但是一个人的能力有限，多人合作则可能顺利解决这一难题。在高中化学实验教学中，教师也要注重体现学生的主体性，引导学生主动与同学合作，共同探究，以提升学生在实验过程中主动发现问题的能力以及合作探究意识，进而逐步提升学生的协作能力以及创新意识。

例如，在“焰色反应”实验过程中，一般情况下选取的是铂丝，但是这一材料的成本相对较高，并不是所有学校都有配置，就算有，数量也较少，无法确保班上的每个学生都可以接触到，導致学生在分组实验过程中无法每一个人都尝试，最终的实验教学效果不佳。针对这一问题，教师可以引导学生主动探索，利用自身所学的知识思考问题的解决方法。班上学生在讨论中对这一实验进行了改进：在一点滴板上放置固体物质，主要用其进行颜色反应，不管是粉末还是晶状体都可以满足实验需求，用酒精棉蘸取少量药品并点燃，可以发现，在这一过程中所呈现的火焰颜色存在一定的差异，尤其是钾的化合物，其火焰颜色为紫色。学生集思广益，解决了实验材料不足的问题，同时产生了好奇，提出各种问题，如最初火焰颜色为什么是淡蓝色，这个颜色是焰色反应吗？针对学生提出的问题，教师可以让学生自主探索，自己总结答案。创客教育理念属于宏观教学理念之一，在教学的各个环节和各个知识点中都可以应用。在实验过程中，学生与他人协作，不仅寻找到问题的解决方法，而且发现了新的问题，进一步提升了对化学实验知识的学习兴趣。

（五）多样评价实验结果，提升学生学习的自信心

评价是基于创客教育理念的化学实验课堂的最后一个环节，对师生的“教”与“学”都有很大影响，既能够个性化地指出教师“教”与学生“学”今后的努力方向，还能强化学生“学好化学”的自信心，很好地驱动学生自主学习、共同探究。但是受各种因素的影响，过往的化学实验课堂上通常看不到评价的“身影”，即便偶尔现身也仅仅是“好”或者“不好”，根本无法触碰学生的“心”，又如何提升学生学习的自信心呢？为此，创客教育要融入高中化学实验课堂，教师要有意识地让评价“走”进来，同时革新评价方式与内容，让评价从单一走向多元。如化学实验完成后，教师不能急于肯定“做得好”，也不能脱口而出“仍需努力”，更不能视若无睹地“一言不发”，而是要抓住时机抛出一个启发性的问题，引领学生踊跃地张口交流、展示分享，并在交流与分享过程中认识自己、了解他人，发现每位学生身上的“闪光点”，进而很好地弱化甚至消除学生内心“我笨”“他人都会”等的片面想法，帮助学生树立“学好化学”的自信心。这样的评价无论是评价内容还是评价维度与深度，都发生了很大的变化，使每位学生既是评价者也是被评价者，助力他们很好地了解“评”的目标，同时提升参与实验的积极性，更重要的是，强化学生“做好实验”的自信心，让学生对化学实验的态度从“逃避”转变为“喜爱”。

三、结语

综上所述，“创客教育+实验教学”的深度融合能够推动学科核心素养培育的落“堂”生根，同时对教师的“教”提出新要求——从“关注教”转向为“关注学”。具体到高中化学实验教学，教师需要找准两者的融合点，重新规划化学实验教学目标，积极开展多样化的教学反思，将化学知识用更加直观的方式呈现给学生，让学生在深思、探究、应用的过程中培养创客精神，进而显著提升高中化学实验教学的有效性与实践性，培养学生的自主创新意识以及科学探究意识，为学生全面发展奠定基础，从而更好地引导学生在之后的学习中找准方向，成为一个对国家和社会有用的人才。