基于“真實情境”的化學校本實驗開發

周龍英 榮瑩

摘要：現行化學教學往往忽略事物的整體性和復雜性，多以模擬情境為載體，重點突破某一知識點或發展單一能力，學科間的交融較少?；诖耍疚囊浴爸谱鞴欧ǘ垢睘槔?，淺談如何以真實情境為依托，開發基礎性與整體性兼顧的化學校本實驗，旨在發展學生學科融通的綜合素養。

關鍵詞：真實情境;校本實驗;實驗開發

文章編號：1008-0546（2019）04-0083-03

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.04.022

2017年《普通高中化學課程標準》中指出課程理念應以發展化學學科核心素養為主旨，設置滿足學生多元發展需求的高中化學課程。從學科系統性的角度，可注重發展學生“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”三方面素養;從學生角度出發，可注重發展個體的“科學探究與創新意識”“科學態度與社會責任”方面素養。

但現行化學教學往往忽略事物的整體性和復雜性，多以模擬情境為載體，重點突破某一知識點或發展單一能力，學科間的交融較少，所以當學生在分析解答實際問題時往往無從下手。基于此，筆者考慮以真實情境為依托，開發基礎性與整體性兼顧的化學校本實驗，旨在發展學生學科融通的綜合素養。

一、選題要求設想

1.注重基礎性和生活性

基于本類實驗面向群體為起始年級，本階段學生處于初高中進階階段，雖具有一定的化學基礎，但知識的深度廣度仍無法支撐其分析復雜情景，故從通識教育的角度出發，校本實驗的選擇應注重基礎性和生活性，可使學生認同所學的知識在生活中是有用的，或者是生活中的某些現象是有理論依據的。

2.兼顧趣味性和時效性

興趣是最好的老師，趣味性強的實驗有利于激發和促成學生“境脈學習”的時空，提高學生學習化學的興趣，加深其對相關知識的認知。當然，教學活動也有一定的“時令”，如能將社會上近期出現的話題適時引入課堂，不僅提高學生學習興奮度，也讓學生學會和習慣用科學的方法去辨析社會問題，去偽存真，幫助他們形成未來發展需要的正確價值觀，嚴謹的科學態度等。此外，實驗的選擇還需優先考慮實驗效果、成果明顯的實驗，學生如能在實驗中看到明顯的現象或收取成果，必會提高他們實驗成就感，進而加強對實驗和相關知識的興趣。

3.嚴控實驗時間

教師選擇校本實驗的時候，應盡量選擇時間在1-2小時內可以完成的實驗。這樣一方面便于學校進行課務安排，另一方面易于維持學生的興奮度。因此，教師可選擇微型實驗，或選擇某課題中的一個子課題，這樣可留給學生充分探究的空間，即從材料準備開始就讓學生自己動手，在實驗中觀察學生表現，適時捕捉困擾學生的問題，引導學生對問題進行思考鉆研，對實驗結果進行分析、反思，從而提高學生的探究能力。

4.因材設計，凸顯個性

校本實驗設計時，還可針對本校的實情進行選擇和優化，突出學習者的個性。如本校是女子中學，女生情感細膩，對美的體驗要求很高。教師可選擇女性更感興趣的實驗進行教學，例如豆腐的制備實驗，美容皂、潤唇膏的制備實驗等，又如測定生活中各種蔬菜水果的酸堿性，維生素C的還原性實驗等。

二、例談校本實驗開發流程

筆者就“制作古法豆腐”的實驗教學為例，介紹一下校本實驗的開發流程和思考。整體流程如下圖所示：

教師先依據上述選題設想，遴選出多個備選課題的情境及方向，在此基礎上再對學生進行問卷，篩選出學生感興趣的課題，教師對初步確定的課題依次進行文獻檢索、可行性分析預實驗等論證活動，并最終確定實驗課題。如以強化“膠體聚沉原理”為學習目的，設計了“制作古法豆腐”實驗，教師創設情境“江西衛視《非遺美食》中提到，相傳劉邦之孫劉安被封淮南王，為謝封賞，欲煉長生藥獻于高祖。在煉丹過程中，一名小工誤飲鹵水，以為必死，歸家途中，出現口干、惡心、嘔吐，胃部有灼燒感，便向村民求得熱豆漿一碗，飲用后，癥狀緩解，歸家后竟漸恢復健康。他將此事告知師父，師父亦覺驚奇，在分析各種可能后，果斷將鹵水和熱豆漿倒在一起，兩種漿水竟成白嫩細膩之物，分食后，味美，自此，洧川成為名副其實的豆腐發祥地?！庇缮鲜銮榫硨С鰡栴}“日常生活中，誤食鹵水是否對人體有害？若有害，該如何處理？鹵水加熱豆漿真能制成豆腐嗎？”這些真實情境的設問，引發學生探究欲望，并需通過實驗手段獲取證據，對預期設想進行證是或證否。

1.文獻檢索

筆者以“豆腐制作”為關鍵詞，查閱相關文獻（中國知網），共搜得2010年至2018年的相關論文161篇。從這些論文中分析對比發現制作豆腐可以用不同的原料，不僅是豆漿，還可為牛奶，花生等。凝固劑也有不同類型，古法有鹽鹵即氯化鎂，現在亦可用石膏、葡萄糖酸內酯等，而以往化學教材上主要用氯化鎂做點豆腐的電解質。豆腐類型也有許多，例如果蔬彩色豆腐”、夾心豆腐、水晶花生豆腐[2]、茶汁豆腐53]。這些新的思路，可作為實驗延展，使實驗內容更豐富飽滿，在實際教學中，可據學生個體差異（實驗技能、興趣點等），讓其自行選擇完成，教師可選擇其中1-2個關鍵變量作為課堂自選部分，其余為課余自選。

2.預實驗

為了使學生能在有限的課堂時間中盡可能地提高實驗成功率，教師須先進行預實驗。豆腐制作過程主要包括以下步驟：篩選黃豆→清洗→浸泡→磨漿→過濾→煮漿→點鹵→蹲腦→成型→成品。筆者發現一般黃豆的浸泡時間較長，冬季需4-5小時，夏季也需2-3小時，有些資料顯示需浸泡時間更長。所以，筆者將“浸泡”環節從課堂教學中去掉，改為居家完成。此外，為使課堂實驗時間壓縮在1-2小時內，筆者進一步將“磨漿”、“煮漿”兩個環節改為用家用豆漿機替代;“過濾”也建議改用紗布，替換掉實驗室的濾紙和家用濾網。經調整后，課堂內豆漿的制作時間一般可控制在20-30分鐘/次。

此外，制作中最為關鍵的步驟為“點鹵”，文獻中顯示點鹵的豆漿濃度和凝固劑的用量都是決定實驗成敗的重要因素。教師預實驗的結果是現磨豆漿和自帶的自制豆漿成功率高，早餐店的豆漿成功率低。凝固劑的濃度對豆腐的成功率也有影響。另外，豆漿在點鹵之前是否煮沸對實驗成功率的影響也十分大。故筆者考慮將“豆漿濃度”或“凝固劑”作為課堂自選自變量，即學生在兩者間擇其一作為自變量，另一個則為常量，如若選擇“豆漿濃度”為自變量，同時選擇葡萄糖酸內酯作為凝固劑完成對比實驗。

3.課堂實錄及思考

課堂教學中，為量化豆漿濃度的差異，學生選擇了課堂現磨豆漿，包括兩種濃度即125g豆子/1.2L水及100g豆子/1.2L水分別進行實驗。對于凝固劑，學生選擇鹽鹵（1g/10mL、1.5g/10mL）、石膏（3g/45mL、4.5g/45mL）、葡萄糖酸內酯（2g/30mL、3g/30mL），學生就豆漿濃度、凝固劑種類及濃度中任選一個自變量完成分組實驗，匯總后統計全班實驗的成功率（成功組數/總組數），其中以形成穩定成型的豆腐腦為成功組，實驗結果如下表所示。

據上表所述，18組學生中有4組學生選擇豆漿濃度為自變量，包括2組以鹽鹵（1.5g/10mL）為凝固劑，2組以內酯（2g/30mL）為凝固劑;有3組學生選擇鹽鹵為自變量，豆漿濃度均選擇125g/1.2L;有5組選擇石膏為自變量，其中3組選擇豆漿濃度125g/1.2L，2組選擇豆漿濃度100g/1.2L;有6組學生選擇葡萄糖酸內酯為自變量，其中4組選擇豆漿濃度為125g/1.2L，2組選擇豆漿濃度為100g/1.2L。

豆漿的濃度對實驗結果有一定的影響，但差異不是很明顯，結合教師在預實驗中各種凝固劑的嘗試數據，發現豆漿濃度略有差異對點鹵成功率的影響很小，但豆漿濃度稀，豆腐腦也相應變稀。在豆漿點鹵之前的煮沸過程中，將豆漿煮沸3分鐘，冷卻1分鐘，點鹵的成功率非常高，因而，學生在實驗中成功的組別也很多。未成功組有的是由于煮沸過程沒控制好，導致溢鍋太嚴重無法控制豆漿濃度及凝固劑而失敗;有的是過濾豆漿的時候潑灑出來，來不及重做而無法完成實驗;有的是凝固劑加入后攪動厲害而導致失敗。另外，用3g葡萄糖酸內酯做凝固劑的組別雖然點鹵很成功，但豆腐口感發酸，影響效果。鹽鹵和石膏做凝固劑的豆腐為老豆腐，口感比較粗。

通過該實驗，學生初步學習了控制變量的實驗方法，成功組的同學發現生活中一些看似復雜的問題，亦可通過科學探究的方法去逐層分析、探究，并逐步形成了用科學思維和科學方法去看待和分析問題的習慣，增強了實驗成功的信心。失敗組同學也從失敗中總結出科學探究需嚴謹的科學態度，實驗操作的規范性對實驗成敗至關重要，且設計實驗不是一蹴而就的過程，需要經過多次反復實驗才能找到最優方案。

綜上，利用上述開發流程，本學年師生共同探索開發多個實驗方案：如制作古法豆腐，肥皂的制備，水果電池的制作，非牛頓流體實驗，生活中的酸堿指示劑等。其中制作古法豆腐、肥皂的制備、植物天然的酸堿指示劑的探索都是學生非常熟悉的生活情境，引導學生關注生活中的化學，能將化學課堂中抽象出的規律和原理與真實情境相對應。而非牛頓流體實驗、水果電池的制作實驗也是旨在與物理、生物、工程等多個學科進行交叉，嘗試開發適合本階段學生學習的STEM課題。通過這些實驗教學，學生對學習化學的熱情提高了，畏難情緒也減少了，對一些化學原理有了更深的認識。此外，筆者認為還可以此為基，引導學生對一些熱點問題進行思考（如奶粉中的三聚氰胺的測定方法等），增強學生的社會責任感。

參考文獻

[1]胡潤芳，張玉梅，陳宇華，林國強.純天然果蔬彩色豆腐制作技術[J].福建農業科技，2016（10）：39-40

[2]王子鳴.水晶花生豆腐[J].陶朱有道，47（3）：32

[3]劉春香.茶汁豆腐制作工藝[J].工藝創新，2009（16）：49