基于学科核心素养培养的化学研学旅行研究

摘 要：化学作为一门实验性较强的自然科学，其教学需要创新和实践相结合。化学研学旅行作为一种新兴的教育模式，通过将学生带出课堂，让他们亲身体验化学在生活中的应用，以有效激发学生的学习兴趣，增强他们对化学知识的理解和应用能力。通过参观化工厂、实验室、科技馆等地，学生不仅能够直观地观察化学反应过程，了解化学工业生产的基本流程，还能在实践中学习化学知识，从而更好地培养其科学探究能力和创新思维。此外，化学研学旅行还能够培养学生的环保意识和社会责任感，通过对化工企业环境保护措施的考察，让学生认识到平衡化学工业发展与环境保护的重要性。总之，化学研学旅行不仅提升了学生的学科核心素养，也为化学教育注入了新的活力。

关键词：核心素养；研学旅行；化学

中图分类号：G633.8 文献标识码：A

基金项目：基于化学核心素养评价体系的课堂教学设计和实施策略研究（SZUYZHX2022-1037）。

一、化学研学旅行的意义与价值

（一）化学研学旅行的定义与特点

化学研学旅行是一种将化学学科教育与旅行体验相结合的教育方式。在这种模式下，学生得以脱离传统教室环境，直接观察化学知识在日常生活及工业生产中的实际应用。化学研学旅行并非单纯的旅游活动，而是一个经过精心设计的教育过程，其目的在于利用真实的化学应用场景激发学生的学习热情，并加深其对化学理论与实践知识的理解。化学研学旅行的特点在于其高度的互动性和体验性。学生能够亲临化工厂、实验室、科技馆等地，目睹化学物质的转化过程，了解化学产品的生产流程，参与实验操作，这些活动显著提升了学习的直观性和操作性。此外，化学研学旅行具有跨学科的特性，能够与历史、地理、环境科学等其他学科知识相融合，助力学生构建多元化的知识体系。从教育视角分析，化学研学旅行突出了知识的应用性和综合性。它鼓励学生将课堂所学的理论知识应用于实际情境中，通过探索和实践来解决问题，从而培养学生的创新思维和科学探究能力。同时，该方式促进了学生的个性化学习，因为每个学生都可以根据个人对化学领域的兴趣进行深入研究。化学研学旅行作为一种创新的教育手段，通过将化学知识学习与实地考察相结合，不仅丰富了学生的学习体验，还提升了他们解决实际问题的能力，对于培养学生的学科核心素养具有重要的意义。

（二）核心素养培养的重要性

化学研学旅行的本质在于构建一个开放的学习环境，使学生能够在真实的化学研究和应用背景下进行学习。此类环境能显著提升学生的实验技能，包括操作的精确性、数据记录与分析能力，这些技能构成了学科核心素养的关键部分。此外，化学研学旅行着重于跨学科的学习方式，增强了学生综合运用知识的能力。通过观察化学物质在不同环境中的作用及其对环境的影响，学生能够理解化学与生态、经济乃至伦理之间的联系。化学研学旅行还为学生提供了与专家交流的机会，使他们能够从专业人员那里学习如何思考和解决复杂的化学问题。通过这些互动，学生可以培养科学思维和批判性思维，学会如何提出问题、设计实验并评估结果，这些都是化学乃至所有科学学科核心素养的基本要素[1]。化学研学旅行是提升学科核心素养的有效手段，它通过提供真实的学习场景、促进跨学科整合、增进与专家的交流，从而培养了学生的科学探究能力、创新思维和终身学习能力。

（三）国内化学研学旅行的成功案例

在众多国内外化学研学旅行的案例中，有若干项特别引人注目，它们不仅充实了学生的学术体验，还显著提升了学生对化学学科的兴趣和理解深度。国内一个显著的成功案例是北京化工大学举办的“化学之春”研学旅行项目。该项目安排学生参观化工厂和实验室，使他们能够亲身经历化学生产过程，并理解化学知识在工业生产中的实际应用。学生亦有机会与化学领域的专家进行深入交流，聆听他们关于化学研究的心得与经验分享。这种基于实地体验的学习方式极大地激发了学生的学习热情，并加深了他们对化学的理解。在国际上，美国麻省理工学院的“化学与生物化学夏令营”同样是一个值得称道的案例。该夏令营为高中生提供了一个独特的研学旅行体验，学生得以在麻省理工学院的先进实验室中亲自操作化学实验，并与世界级的化学家进行互动，了解化学研究的前沿动态。该项目不仅提升了学生的化学学习水平，还点燃了他们对科学研究的热情。这些成功的案例证明，化学研学旅行能够有效地增强学生的学习兴趣和学科能力，为他们未来的学术发展和职业生涯奠定坚实的基础。通过参与此类研学旅行，学生不仅能够更深刻地理解化学知识，还能学会如何将理论知识应用于解决实际问题，进而培养出更多具备创新精神和实践能力的优秀人才。

二、化学研学旅行中的学科核心素养培养

（一）宏观辨识与微观探析能力的培养

在化学教育中，培养学生宏观辨识与微观探析的能力至关重要，这要求学生能够从宏观和微观两个维度深入理解化学现象。实地考察为学生提供了一个直观的平台，使他们能够直接观察化学现象，从而深化对化学反应、物质性质等宏观现象的理解。基于实地考察，实验手段成为揭示化学现象微观本质的关键工具。通过实验操作，学生可以从分子和原子层面探究物质的结构和反应机理，理解化学键的形成与断裂、分子间的相互作用以及能量的变化等微观过程。这种实践操作不仅提升了学生的实验技能，还培养了他们分析问题和解决问题的能力。为了有效地将宏观观察与微观分析结合起来，教师应引导学生运用化学语言来描述和解释他们所观察到的现象。这包括使用正确的化学术语、方程式以及模型来表达自己的理解和观点。化学语言作为一种专业语言，其准确使用可以帮助学生清晰地表达复杂的化学概念，促进学术交流和知识的传承。此外，培养学生的宏观辨识与微观探析能力需要教师精心设计课程和实验内容，确保学生能够在不同层次上进行思考和探索。通过案例研究、问题讨论和小组合作等方式，可以激发学生的学习兴趣，培养他们的批判性思维和创新能力。宏观辨识与微观探析能力的培养是一个系统的教育过程，它需要教师通过多种教学手段和策略，引导学生深入理解化学现象，掌握化学知识，并能够独立运用化学语言描述和解释这些现象。通过这样的培养，学生将能够更好地理解化学的本质，为未来的科学研究和实际应用打下坚实的基础。

（二）变化观念与平衡思想的培养

化学研学旅行作为一种创新的教育方式，为学生提供了在实际操作中学习和体验化学的机会。在这一教育模式下，变化观念与平衡思想的培养显得尤为重要，因为它们是理解化学现象和解决实际问题的关键。在研学旅行中，学生可以直接观察到化学反应中的能量转化，例如燃烧反应释放热能，光合作用中光能转化为化学能等。这些直观的例子有助于学生理解能量守恒定律，并认识到能量在不同形式之间的转换。通过实验和观察，学生可以学习如何量化能量变化，并探讨能量转化对环境和生态系统的影响[2]。物质循环的概念可以通过研究自然界中的生物地球化学循环来强化。例如，在海洋或湖泊的研学活动中，学生可以探究碳循环、氮循环等过程，了解人类活动对这些循环的影响，以及它们对全球气候变暖的影响。这样的实践活动有助于学生认识到化学在维持地球生态平衡中的作用。化学反应的平衡状态及其影响因素是化学研学旅行中的另一个重要主题。学生可以通过实验探究不同条件对化学平衡的影响，如温度、压力、浓度等。通过这些实验，学生不仅可以理解平衡常数和勒夏特列原理，还可以学会如何运用这些知识来解释和预测化学反应的行为。化学研学旅行为学生提供了一个独特的学习环境，使他们能够通过亲身体验和实践操作来培养变化观念和平衡思想。这种学习方式不仅有助于学生深入理解化学原理，还能够激发他们对科学的兴趣，培养他们运用化学知识解决问题的能力。通过研学旅行，学生可以将课堂上学到的理论知识与现实世界中的现象联系起来，从而更好地培育化学学科的核心素养。

（三）证据推理与模型认知能力的培养

化学研学旅行向学生提供了一个特殊的学习环境，使他们得以在实践中锻炼证据推理与模型认知的能力。这些能力对于深化学生对化学原理的理解至关重要，并能够引导学生运用模型认知方法预测和解释化学现象。在研学旅行中，学生通过亲自进行实验，收集和记录数据，学会如何从实验观测中提取有效信息。这些数据成为证据推理的基础，学生需要根据这些证据来构建化学模型。例如，通过测定不同条件下化学反应的速率，学生可以构建反应动力学模型，理解反应机制及其影响因素。模型认知能力的培养使学生能够利用化学模型来预测和解释现象。在研学旅行中，学生可能会遇到新的化学系统或反应，他们需要将已有的模型认知应用到新情境中，作出合理的预测，并设计实验来验证这些预测。这个过程加深了学生对化学原理的理解，并锻炼了他们独立思考和解决问题的能力。教师的角色在于引导学生如何正确地收集实验数据，教给他们进行科学推理的方法以及如何构建和运用化学模型。通过案例分析、小组讨论和实验设计等活动，教师可以帮助学生建立科学的思维框架，培养他们的批判性思维和创新能力。化学研学旅行中的学科核心素养培养侧重于证据推理与模型认知能力的提升。通过收集实验数据、进行证据推理、构建化学模型，学生能够加深对化学原理的理解，并学会运用模型认知方法预测和解释化学现象。

三、化学研学旅行的实施策略

（一）研学旅行前的准备工作

化学研学旅行的实施策略是一个综合的过程，涉及研学主题的确定、资源整合以及行程规划。这些步骤对于确保研学旅行的成功和教育价值至关重要。研学旅行的主题应该明确且具有教育意义。在选择主题时，教师需要考虑学生的兴趣、课程目标以及可用的资源。例如，如果目标是加深学生对化学反应原理的理解，那么可以选择“化学反应动力学”或“化学平衡”作为研学主题。主题确定后，教师需要与学生讨论并确保他们对即将学习的内容感兴趣并有所期待。资源整合是研学旅行准备工作的关键部分，这包括寻找合适的目的地、联系实验设备供应商、预约实验指导老师等[3]。教师需要评估每个资源的教育价值，并确保它们能够支持研学旅行的主题和目标。此外，教师还需要与学校行政部门合作，确保研学旅行的预算和时间安排得到支持。行程规划需要详细且灵活。教师应该制订一个清晰的行程表，包括往返时间、活动安排、用餐时间和休息时间。在规划行程时，教师需要考虑学生的体力和注意力特点，避免安排过于紧凑的活动。同时，也需要预留一些自由探索的时间，让学生有机会根据个人兴趣进行学习。

（二）研学过程中的实践活动

研学旅行中的实践活动通过结合化学实验、实地考察与互动交流，为学生提供了一个生动且富有教育意义的学习环境。这些活动不仅能加深学生对化学知识的理解，还能提升他们的实践技能和社交能力。化学实验是研学活动中最直接与科学概念相关的部分。通过亲自设计和执行实验，学生能够将抽象的理论具体化，亲眼见证化学反应的发生，从而更好地理解化学原理。实验也能够培养学生的观察力、分析力和问题解决能力。在实验中，学生学会了如何严谨地操作，如何记录和分析数据，以及如何从实验结果中提炼信息。实地考察则将学生的学习从实验室环境拓展到了真实的世界中[4]。通过访问化工厂、环境监测站或大学实验室等，学生能够看到化学在实际中的应用，理解化学对工业、环境保护和科技进步的重要性。互动交流则是研学旅行中不可或缺的一环。通过与专家的对话、与同伴的讨论以及与当地居民的交流，学生能够从不同角度理解化学的影响力。这种交流不仅增进了学生的沟通技巧，还鼓励他们批判性地思考和积极地表达自己的观点。通过小组合作和角色扮演等活动，学生还能学会团队合作和领导能力。

四、结语

教师在化学研学旅行的探索中，应捕捉学科核心素养与学生实践能力融合的瞬间。研学旅行不单是知识的传递，更是智慧的觉醒。化学研学旅行将课堂延伸至无垠的天地，让学生在科学的海洋中遨游，感受知识的力量和生活的美好。这不仅是一次知识的积累，更是一次思维的飞跃，激发了学生对科学世界的无限探索和热爱。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[M].北京：人民教育出版社，2020.

[2] 赵泱旭.高中化学研学旅行现状及案例设计研究——以唐山实际学校为例[D].石家庄：河北师范大学，2021.

[3] 穆新宇.中学化学实验教学优化研究——评《做有智慧的化学实验：中学化学研究型实验的开发与实践》[J].化学教育（中英文），2022（21）：129.

[4] 步伟艳.“中学化学”学生自主学习能力的培养和提升探讨[J].现代盐化工，2022（4）：140-142.