創(chuàng)客教育下高中化學實驗教學新模式淺析

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[摘要]創(chuàng)客教育是一種提倡創(chuàng)新、團結協(xié)作并融合多種學科進行綜合教育的新型教育模式，將其用于高中化學實驗模式的變革之中，為實驗教學模式的改變注入新鮮的能量。本文對如何運用創(chuàng)客理念進行實驗教學模式的改變提出了三種方法，包括儀器創(chuàng)新，注重過程；自行組織，合作探究；課外延伸，發(fā)散思維。希望通過對具體的案例分析，為高中化學實驗的改革提出一些可行性建議。

[關鍵詞]實驗教學；創(chuàng)客教育；高中化學；創(chuàng)新；實驗改革

隨著國家對創(chuàng)新型人才的需求大幅增加，以及教育相關文件中的具體要求，“創(chuàng)新”已成為教育系統(tǒng)中被提及最多的一個詞匯。然而，如何在教育上創(chuàng)新、如何改革教學范式，也正在成為每個教師都必須思考的問題。教育不僅要教會學生知識，而且還要培養(yǎng)學生的能力，有必要培養(yǎng)學生的多面性發(fā)展。但在具體的教育實踐中，這項要求的落實情況并不理想。學校盲目地為了提高成績而剝奪了學生的實驗時間使得化學實驗室的使用效率低且學生對于化學實驗知識的參與感不強，不能及時、適當?shù)亟探o學生所需的知識與技能，從而減弱了教育效果?；瘜W教育中最重要的就是如何改革化學實驗模式。在這種需要除舊布新的大環(huán)境下，創(chuàng)客教育作為一項融合了科學、數(shù)學、工程等多種技術的新興教育模式，開始在越來越多的學校里彰顯出獨特魅力。創(chuàng)客教育是將創(chuàng)客文化與教育結合在一起，從學生的興趣出發(fā)，在使用多種工具進行集體合作的教學模式下，培養(yǎng)學生解決多學科融合的問題、團隊合作、創(chuàng)新能力的一種優(yōu)質教育。在創(chuàng)客教育概念的影響下，怎樣有效創(chuàng)新高中化學實驗教育模式值得探討。

1高中化學實驗教學現(xiàn)狀分析

1.1師資短缺，觀念落后

據(jù)了解，很多學校由于師資力量不足，對于化學這門學科的教學時長僅為每周兩到三節(jié)課。對于正常的教學任務來說，這么短的時間都尚且不夠，何來給學生進行動手實驗的時間。因此，對于一些探究性的實驗只能轉變?yōu)槔碚撜n的學習。但這僅僅是一方面，更重要的是面對著升學的壓力、“唯分數(shù)論”，僅憑一些探究性實驗無法在短期內(nèi)大幅提高學生的化學成績，所以最后只能采取這樣的冷處理辦法。但實際上，探索性實驗的目的是提高成績，同時培養(yǎng)學生自己分析和解決問題的能力、實驗后進行反思的能力以及和同學團結協(xié)作的能力等等，這些都是在書本中無法學到的。而這些額外獲得的能力，才是對學生來說真正需要的。

1.2場地有限，設備不足

對于一些偏遠的地區(qū)，教室可以說是稀缺的資源，對實驗室的投入力度更小，就導致很多學生在讀完了高中三年之后，連實驗器材都沒有碰過。稍微好一點的地方，也會因為各種原因難以開展實驗教學，如：缺少教育經(jīng)費、實驗藥品不足、沒有足夠經(jīng)驗的化學實驗員等等?，F(xiàn)階段，大多數(shù)學校對于高中階段的化學實驗講解都是依靠演示實驗。

1.3模式單一，缺乏創(chuàng)新

由于高中化學教學課時有限，通常大多數(shù)教師會采用演示實驗的方式，在這個過程中，教師是絕對的領導者與組織者，一方面與“以學生為主體”的教學理念相悖，一方面也抹殺了學生在化學實驗中的創(chuàng)造性與積極性，導致學生對于化學實驗的體驗感極差。不得不提的是，對于教科書上墨守成規(guī)的實驗，學生也會產(chǎn)生厭煩的情緒。這時，如果不利用創(chuàng)新和探索性的經(jīng)驗來激發(fā)學生的好奇心和求知欲，學生認知學習的效果就會大打折扣。

2創(chuàng)客教育理念概述

創(chuàng)客教育是一種以“教育就是生活”為理念的創(chuàng)客空間生態(tài)系統(tǒng)，“線上+線下”、“虛擬+現(xiàn)實”、“學校+家庭+社區(qū)+社會”的學習場景對于學生來說是全新的。這是一種以知識的跨學科融合為載體，保持工匠精神，保持創(chuàng)作者思維，轉變教學方式為主線，發(fā)展創(chuàng)作者文化，實現(xiàn)全人發(fā)展目標的教育新形式[cu。創(chuàng)客教育是一種充滿著開放性、實踐性與未知性的教育，教師通過引導學生在學習中運用多種渠道進行綜合性學習，并將學生在日常學習中的發(fā)散性思維整合到一起，形成一套系統(tǒng)完整的學習模式。創(chuàng)客教育提倡創(chuàng)新、推崇合作，理念的核心就是使每個孩子的想象力變成現(xiàn)實，培養(yǎng)多面立體的魔方型人才。

3創(chuàng)客理念下高中化學實驗教學模式的政策導向

創(chuàng)客教育倡導創(chuàng)新、實踐、協(xié)作，秉承“開放創(chuàng)新、探索體驗”的教育理念，以“在創(chuàng)意中學習”為主要學習方式，以培養(yǎng)多元化人才為目標，進而提高學生的基本素養(yǎng)。[2]化學實驗是學習化學不可缺少的部分，往往需要學生自己動手進行實驗以解謎。2ols年9月，教育部在《關于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見(征求意見稿)》中提到，要“探索STEAM教育”、“創(chuàng)客教育”等新型教育模式，使學生逐漸增強信息意識與創(chuàng)新意識，養(yǎng)成數(shù)字化學習習慣[[3]2016年5月，中共中央國務院印發(fā)的《國家創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》[4]提出了國家創(chuàng)新驅動發(fā)展的三步走目標，要求推動教育創(chuàng)新、改革人才培養(yǎng)模式。教育部頒布的《普通高中化學課程標準(2017年版2020年修訂)》[5]指出，“多樣化的高中化學教學模式中，應以科學探究實驗為主，著力培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維和實踐探究能力”。在教學過程中，以促進學生全面發(fā)展的教育思想為指導，可以有效提高學生的學習效率，調動學生學習化學實驗的積極性，幫助學生掌握這些實驗知識。創(chuàng)客教育使學生在對于化學實驗操作的過程中運用自己的知識體系去類比去創(chuàng)新，達到舉一反三、融會貫通的學習高度，這樣才能使教科書的知識更加生動，給學生提供實際的發(fā)揮空間。

4創(chuàng)客教育理念下高中化學實驗教學模式的革新方法

4.1儀器創(chuàng)新，注重過程

現(xiàn)階段很多學校的化學實驗無法開展是由于儀器等設備的缺乏，在創(chuàng)客理念的指導下，教師在組織化學實驗教學活動時，可以不拘泥于死板的教學模式，可以通過引導學生觀察生活，使其自主利用生活資源來收集素材，用常見品代替實驗儀器，有時甚至會收獲更好的效果。如何改善有毒氣體參與的化學反應，是體現(xiàn)綠色化學理念化學教學的重要內(nèi)容。比如，在進行硝酸的強氧化性實驗時，由于生成物中含有空氣污染物成分-NO2，因此可以充分利用注射器，利用注射器注入濃硝酸來與木炭反應生成NO2、CO2氣體，之后再用注射器吸出NO2、CO2氣體注射入NaOH的溶液中進行尾氣處理，這樣就防止了在拆卸裝置時NO2的逸出，不僅可以是實驗操作更簡便、現(xiàn)象更明顯，而且可以減少污染、節(jié)約藥品，培養(yǎng)學生的節(jié)約意識、環(huán)保意識和創(chuàng)新意識，同時與傳統(tǒng)的吸收尾氣方法相比產(chǎn)生的污染更少。按照這樣的方法，就可逐步訓練學生的創(chuàng)新性學習能力，也對尾氣吸收裝置有更深層次的認知。除此之外，對于銅與氯氣的反應也同樣可以采用類似的方法來進行實驗。該實驗首先要利用注射器收集制好的氯氣并在注射器針尖處插上針頭護帽用于密封備用，實驗儀器有石英玻璃管、一根事先去掉絕緣皮的銅導線(將銅導線里面的一束細銅絲團成球狀)、酒精燈。將團好的銅絲球放在石英玻璃管中間，依次連接裝置并檢查裝置的氣密性。實驗開始首先點燃酒精燈給銅絲球加熱，用注射器的針尖刺入石英玻璃管左側的膠塞，緩緩推動活塞將氯氣推入，反應一段時間之后可以觀察到銅絲球變?yōu)榧t熱狀，并且在管內(nèi)產(chǎn)生大量棕黃色的煙。將氯氣全部推凈后將針頭拔掉，并再次按順序重復上述步驟：快速將空氣推進玻璃管中，從而把剛才管中反應所產(chǎn)生的煙壓入盛有少量蒸餾水的具支試管中，并輕輕用力搖動使其溶解，溶液呈藍綠色。此時緩緩拉動活塞，使少量的氫氧化鈉溶液吸進具支試管之后，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了藍色絮狀沉淀。學生在進行實驗的過程中，能主動提出多種操作方法，并詳細記錄實驗現(xiàn)象，同時做好實驗記錄。在實驗儀器的創(chuàng)新中也達到了學生化學實驗思維的創(chuàng)新。上述的儀器只是可利用的一小部分，在生活中還有很多類似的儀器可以用來改進實驗，這就需要老師和學生共同探索未知的世界，讓學生養(yǎng)成“人人爭當小創(chuàng)客”的實驗意識，不局限于書本中的實驗操作，而是利用發(fā)散性思維將化學實驗的重要性完全發(fā)揮出來。

4.2自行組織，合作探究

創(chuàng)客教育提倡推陳出新、躬行實踐、通力合作、互惠共贏，在這個過程中，教師應該鼓勵學生充分理解他們所學的知識。在日常的學習中學生會遇到一些難以處理的問題，一個人的力量或許難以解決，但“一根筷子容易折，十根筷子難折斷”說的就是這個道理。教師要在具體的實驗方案安排上，突出學生為主體，引導學生自行組織探究實驗，切實培養(yǎng)學生在化學學習中的自主發(fā)現(xiàn)意識與合作探究意識，培養(yǎng)學生的協(xié)作能力，進而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。對于學生的不同想法要給予幫助和支持，不能一味扼殺，這樣才能使化學實驗教學發(fā)揮出最大的價值。比如在學習“焰色反應”的時候，在正常情況下選用的都是鉑絲，但是由于鉑絲的價格較為昂貴，并非每個學校的實驗室都會配有，就算是有的話數(shù)量也不會太多。而考慮到現(xiàn)在學校里各班級的人數(shù)，學生在做分組實驗時就很難做到每個人都有機會嘗試，也就很難達到實驗設計的目的。為此，老師引導學生們利用所學知識，創(chuàng)造出更好地辦法來解決實驗危機。同學們集思廣益，對焰色反應實驗做了以下的改進：準備一個點滴板，先在上面放置所需要進行顏色反應的固體物質，狀態(tài)可以是粉末狀或晶體狀，再用家里藥箱里常備的酒精棉球蘸取少量藥品放到酒精燈外焰上點燃并迅速移開，就可以非常清晰的看到各種顏色的火焰，尤其是鉀的化合物，不需要透過藍色鈷玻璃就能清楚地看見紫色的火焰。在小組合作的過程中，不僅解決了實際實驗中的問題，還有的同學提出疑問：剛開始的前幾秒為什么火焰呈淡藍色，這個顏色會不會影響焰色反應？老師在讓大家小組討論之后，整合學生的討論情況來給出最終解釋。前幾秒火焰呈淡藍色是由于酒精蒸氣要先進行燃燒，這時候還不是金屬的焰色反應所顯示的顏色。但是在過了幾秒種之后酒精蒸氣消耗殆盡，導致剛開始所產(chǎn)生的淡藍色逐漸消失，才開始顯示出金屬焰色反應的顏色。創(chuàng)客教育不只是一種宏觀的教學理念，它也可以滲透進我們實際教學的每一個知識環(huán)節(jié)。對于提出問題和給出代表性回答的同學，老師要在講解之后提出表揚；在實驗操作的過程中，對于和他人友好協(xié)作的同學也要給予鼓勵和肯定，在創(chuàng)客教育理念下運用榜樣教學法能讓學生對于化學實驗知識的學習更有興趣。

4.3課外延伸，發(fā)散思維

當然，教材是高中化學實驗教學設計的主要參考。然而在實際教學過程中，書本中枯燥的實驗往往會破壞學生的興趣。這時就需要教師運用自己的專業(yè)技能，將實驗與學生的實際生活相聯(lián)系，把化學實驗從實驗室遷移到生活的各個角落。比如在講解“氯的化學性質”的過程中，教師通過引導學生自主設計實驗計劃，向學生提出一些有關于漂白劑的一些問題，希望學生能夠用自己所學來解釋漂白劑失效的原理。在實驗的過程中，有些同學會發(fā)現(xiàn)漂白劑外包裝上標有一些不能用其漂白的物質，為了探究其中的反應原理，學生嘗試獨立使用化學語言進行創(chuàng)新實驗并解釋他們在生活中面臨的問題。課堂之外的化學知識遠遠多于課本中所體現(xiàn)的，因此老師要引導學生將化學實驗與生活中的常見物質相聯(lián)系。比如家庭中經(jīng)常用到的防止蛀蟲的樟腦丸，就可以用來進行有趣的化學實驗。實驗用品就是學生家里拿來的樟腦丸，在一個直徑比較大的試管或者量杯之中放入10毫升的36%的醋酸溶液，將一粒樟腦丸放入儀器中，觀察到樟腦丸立即下沉。此時，再向反應容器中加入20毫升的18%的碳酸鈉溶液，此時觀察到液體中出現(xiàn)氣泡，剛才沉在下面的樟腦丸也立即浮起來。隨著時間的推移，只見它時而浮起，時而沉降，時而翻轉，時而又靜止不動。這都是由于樟腦丸的密度略大于醋酸溶液，碳酸鈉的加入導致醋酸與其發(fā)生化學反應并生成氣體。隨著反應的不斷進行，氣泡不斷地附在樟腦丸表面，因而樟腦丸和氣泡這個整體的密度又會小于液體的密度，從而樟腦丸在這樣的作用下又浮起來。當樟腦丸漂浮在液體表面的時候，樟腦丸表面上所附帶的氣體就會逸散到空氣之中使氣泡減少，因此樟腦丸又沉了下去，如此循環(huán)往復，就出現(xiàn)沉浮反轉的現(xiàn)象。學生在這個實驗的過程中體現(xiàn)出了強烈的興趣，并主動去探尋實驗現(xiàn)象背后蘊藏的“玄機”，從而真正的將化學實驗課堂融入生活，而不是讓化學理論與實際相脫節(jié)。在創(chuàng)客理念的指導下，將會有越來越多有趣的化學實驗被創(chuàng)造出來。在這個過程中，學生將真正成為課堂的主人。

5結語

在目前的高中化學實驗中，由于固有模式的影響，使得許多實驗教學只是徒有其表。創(chuàng)客教育理念在高中化學實驗的引入是一次有關新舊理念的強有力碰撞，給實驗改革帶來了新的方向。在高中化學實驗過程中貫徹建設性創(chuàng)客教育理念，培養(yǎng)學生的自主創(chuàng)新意識和科學探究意識，為學生未來的發(fā)展奠定基礎，使得學生在之后的學習中能找準方向，從而成為對國家、對社會有用的人才。教師要結合化學培養(yǎng)的教育方針，找準創(chuàng)客教育與化學實驗的融合點，優(yōu)化實驗教學模式，培養(yǎng)學生的創(chuàng)客精神。

作者:王熙溪 王良 單位:吉林師范大學化學學院