基于學科核心素養的化學綜合實踐活動設計與實施

曹碧云

摘要：化學學科核心素養是學生通過化學課程學習而逐步形成的必備品格和關鍵能力文章通過具體案例，分析高中綜合實踐活動和化學學科的整合設計與實施路徑，實現學生核心素養的培養。具體介紹“探究色彩背后的秘密”為主題的高中化學綜合實踐活動。活動設計按照《中小學綜合實踐活動課程指導綱要》的要求，活動內容包括顏料及顏料發展史研究、食品中人工色素的研究、食品中天然色素的研究、紙色譜分離墨水的探究等四個子課題。實踐表明，化學教師可以積極拓展化學領域資源，推動綜合實踐活動的縱深發展。

關鍵詞：化學教學;綜合實踐活動;化學學科核心素養

文章編號：1008-0546（ 2021） 08-0040-04

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j.issn. 1008-0546.2021.08.01 l

一、問題與背景

為實現普通高中課程結構的均衡化，促進學生素質的全面發展，2017年9月教育部發布《中小學綜合實踐活動課程指導綱要》（以下簡稱《指導綱要》），明確綜合實踐活動為國家必修課程。《指導綱要》指出在設計與實施綜合實踐活動課程中，要引導學生主動運用各門學科知識分析解決實際問題，使學科知識在綜合實踐活動中得到延伸、綜合、重組與提升[1]。核心素養是指學生在接受教育的過程中逐步形成的適應個人發展和社會發展的必備品格和關鍵能力。高中化學學科核心素養是學生具有化學學科特質綜合素質的具體體現，而核心素養實施也需要學生在實際問題的解決過程中感悟。化學學科的綜合性和實踐性可以在綜合實踐活動中得以體現。

因此，我校積極開展綜合實踐活動，學生在每周三的下午兩節課參加各類社團與校本課程活動。高中化學綜合實踐活動借助化學校本課程，將綜合實踐活動與化學學科進行整合設計與實施，設置有“化學史”“基礎實驗”“化學與生活”“化學工藝探究”等四個板塊，積極拓展化學領域資源，推動綜合實踐活動的縱深發展。本文具體介紹“化學與生活”板塊中的“探究色彩背后的秘密”主題，該主題以生活中多樣色彩為素材，設計并實施綜合實踐活動課程。

二、活動目標與設計

在“探究色彩背后秘密”的主題下，子課題圍繞“生活中的色彩”，向學生經驗和生活回歸。四個小組成員結合自身興趣確定子課題主題，既有廣泛的化學內容，也有跨學科的實踐探索。四個子課題同時開展，各自的主題和具體內容見表1。培養學生的核心素養是本課程活動設計與實施的核心目標。化學學科核心素養包括“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”“科學探究與創新意識”“科學態度與社會責任”五方面[2]。子課題分別指向的核心素養與具體表現方式見表2。

三、活動準備

1.教師準備

綜合實踐活動課程是在教師指導下，圍繞一定課題的學生自主研究活動，其基本框架是：選題、開題、研究、結題。教師的指導原則是：定方向、指方法、解疑難、重發展[3]。教師的首要工作是幫助各組學生選好課題。選題應本著立足課本而不拘泥于課本的原則，以化學視角從課堂和生活中的化學兩個方面進行挖掘，結合學生身心特點和化學學習基礎。因此，教師引導學生共同討論確定四個子課題，幫助學生制定好詳細的研究計劃，明確具體要做的事和時間安排，指導學生圖書檢索。

2.學生準備

在教師指導下，學生自由結合，每組4-5人組成課題組，產生組長，經過討論后確定課題，開展調查研究。學習有關研究的知識與技能。子課題需要組內成員明確分工，既負責各自的研究任務，又相互研討、密切配合。第二周時各小組從子課題研究主題、研究計劃、預期成果三方面集巾交流，匯報后開始實施子課題。

四、活動過程

1.顏料及顏料發展史研究

小組成員通過資料檢索，整理相關信息，介紹顏料的發展史。既有史實故事穿插，又從化學視角分析代表性顏料的成分。要知道每一種顏色的背后都是一段塵封的故事。這部分科學史的內容具有趣味性、故事性，學生很投入。每一種全新的顏料出現，其所展現的顏色才被賦予了全新的名字。最早的顏料都來白天然礦物，比如赭石。古埃及人早在公元前四世紀就已經掌握了一些制作顏料的能力，雌黃最早于公元前4000年的埃及吉薩壁畫中被發現。梵高使用的主要顏料，鉛白和鉻黃，尤其是“鉻黃”，可能是造成他患病的原因。凱撒大帝在埃及對骨螺紫一見傾心，將其定為羅馬皇室專用色，18歲的化學家珀金合成了苯胺紫染料，因而成為了世界巨富。不少人推測拿破侖之死與舍勒綠有關。美國佛利爾研究所從中國戰國至漢代陶器、青銅器等彩繪顏料中分析出藍色的硅酸銅鋇，命名為中國藍。該組學生最后小結：顏料的發展史說到底也是人類化學工業的發展史。每一種都是人類文明路上留下的腳印，有的踏實穩健，但有的卻不知深淺。記住這些走過的彎路，我們才能找到更平坦的直道。這些史實能夠幫助學生認識到人類對自然科學的認識是曲折發展的，提升學生的科學精神素養。學生展示的藝術作品讓大家感受顏料帶來的美好與希望。該組成果為：“顏料及顏料發展史研究”調查報告與展示課件、藝術作品圖片展（圖1）。

2.食品中人工色素的研究

該小組的研究對象為人工合成食用色素。小組成員走進商超，調查食品配料表巾的人工色素添加劑，整理相關食品名稱與色素種類。學生對帶回的食品樣品進行色素水溶性實驗，如某彩色糖果加水靜靜等待lOmin后，彩色糖衣全部溶解，形成美麗的圖案。“食品中能夠添加哪些食用色素？”為了回答這個問題，學生查閱《GB 2760-2014食品安全國家標準食品添加劑使用標準》[4]了解到9種著色劑（赤蘚紅、靛藍、亮藍、檸檬黃、日落黃、莧菜紅、新紅、胭脂紅、誘惑紅）及其各類食品中的最大使用量。該組還關注到違禁人工色素添加劑“蘇丹紅”。蘇丹紅是一種人工合成的偶氮類的化工染色劑，該小組對食品中的蘇丹紅的結構、理化性質、代謝毒性及檢測方法做了介紹。該組成果：“食品中人工色素的研究”調查報告與展示課件（圖2）。

3.食品中天然色素的研究

小組成員首先關注天然色素的分類與重要的天然色素。小組同學發現不同瓶裝水泡出的黑枸杞顏色有差異，這引起了他們對時下養生明星“黑枸杞”的關注。他們測試不同品牌瓶裝水的pH，發現不同品牌的瓶裝水pH不同，猜測可能黑枸杞顏色變化與溶液酸堿性有關。于是分別向3支裝有等量的黑枸杞水中加醋酸、小蘇打、食鹽水，且另取一支試管作空白對照組，加醋酸為紅色，加小蘇打水為藍色，加食鹽水仍為紫色。通過查閱資料，學生發現原來黑枸杞中的花青素是天然的酸堿指示劑，若用A表示花青素，它存在A（藍色）+H+

AH+（紅色）這樣一個可逆反應。考慮到小組學生尚未學習化學平衡，我們用初步的化學平衡原理做了解釋，即：若反應物被增加，可促使反應物繼續生成生成物。該組還探究了其他富含花青素的食物。該組成果：食品中天然色素研究報告與展示課件、“探究黑枸杞顏色變化”實驗報告（圖3）。

4.紙色譜分離墨水的探究

“黑墨水是一種單一染料還是混合染料？”該小組成員就這一問題，選取三種品牌黑墨水，采用紙色譜層析法進行探究。小組同學用毛細管點樣墨水，展開劑分別為乙醇（A）、水（B），一段時間后，觀察到紙上展開了不同的色帶。當水通過毛細作用在紙上移動時，墨水中的染料隨之上升。不同的染料隨溶劑上升的速率不同，它們在上升的過程中就會逐漸分離，從而形成不同的色帶（圖4）。學生通過探究，得出黑墨水是混合染料的結論，而且，墨水晶牌不同，展開劑不同，分離的程度和速度不同。該組成果;“墨墨水的分離探究”實驗報告。

兩周的分組研究后，各小組整理資料，展示成果，小組成員相互交流，思維碰撞。通過多元評價，建立活動檔案袋。通過學生自評、小組評價、教師評價等多元評價方式（表3），對組員的突出表現進行肯定，不足之處也提出中肯的意見。最后根據評價結果，評選出優秀個人、優秀活動小組、優秀綜合實踐成果等，并將每位學生的成果和評價等資料收集到他們的活動檔案袋中。

五、活動反思

1.活動設計面向學生生活體現學科融合

本課程活動從學生多彩的生活世界出發，去探尋人工顏料的發展史，走過顏料發展的軌跡;走進商超中的食品世界，對食品中的人工色素做調查研究;以黑枸杞、黑墨水等常見的生活物品為材料，探究食品中的天然色素“花青素”，探究黑墨水中的染料分離實驗，形式豐富，趣味橫生。綜合實踐活動課程超越學科界限，本課程活動以“探究色彩背后的秘密”為主題，學生運用跨學科知識解決問題，不是單一化學學科知識的學習和接受。本課程活動積極拓展化學領域資源，加強與相關學科的聯系，打通知識的界限。學生在生活中學習知識，又將學習到的知識運用到自己的生活中，有強烈的收獲感，對接下來的綜合實踐活動充滿期待。

2.活動實施注重學生主動實踐和開放生成

本課程活動各小組基于學生已有經驗和興趣，自主確定各子課題的目標和內容，在調查和探究活動中動態地發現問題、解決問題，使活動主題不斷深化、不斷完善。在綜合實踐活動實施過程中，通過教師靈活的教學策略、有效的教學指導保障實踐活動順利實施。在課題開展后，教師要勤巡視、多觀察，幫助學生糾正研究中的偏差。在整個實踐活動中，教師不僅要及時為學生做好相關服務，提供相應的實驗藥品和器材，還要確保學生的活動安全。

3.活動評價結果分析

本次活動的評價結果采用了自我評價、小組評價、教師評價三種學習方式對參與學習的學生在活動中的情感體驗、行為表現、學習成果等方面做出相應的評價，每個評價包含8個描述性語句，分別用A-十分符合，B-基本符合，C-不太符合，D-完全不符合四個等級填寫量表。

（1）自我評價結果分析

本次活動主題選擇滿足絕大部分學生的興趣需求，學生在小組活動中整體表現良好，也對學生素養的提升有一定的作用。其中第3、第5題問題比較突出。通過交流發現，一些學生對小組的討論與安排采取簡單跟隨態度，不排除有學生是因為個性的原因。第5題一些學生課外學習手段比較單一，學生在搜集資料時采用的上網百度的方式。但有時網上的資料缺乏一定的全面性和權威性，專業的數據檢索有待教師的進一步指導。

（2）小組評價結果分析

在學習活動中，各小組組員間能做到經常交流，自由表達，合理分工，按時完成任務，合作整體情況良好。出乎意外的是，有30%的學生在活動過程中很少與他人交流。出現這種情況與學生任務難度較低、交流渠道有限等各方面因素有關。

（3）教師評價結果分析

通過總結學生表格和活動觀察來看：參與本次活動的四個小組的研究難度都不算太大，從活動整體來看，活動開展順利，各組表現都值得肯定。從活動過程來看，學生參與度較高，基本能按計劃完成學習任務，對指導教師的意見也能積極采納。從活動成果來看，小組代表匯報時表達精彩，成果能解決提出的問題。小組l的顏料史實引人人勝，小組2的人工色素讓學生重視食品安全，小組3的用化學平衡原理解釋天然色素變化，小組4的色素分離效果有待完善與改進。存在的問題是大部分的學習小組成果在創新性上還不足，缺乏深入的思考和理解。

高中化學與綜合實踐活動課程緊密結合，讓學生學會合作，學會研究，學會有意義的學習，促進學生核心素養的發展。綜合實踐活動課程是對教學模式、學習方式和教學行為的重新建構，體現時代發展和時代需求，學科教學也應積極參與課程的開發與實施。學生學科素養在綜合實踐活動課程中得以延伸和發展，綜合實踐活動過程巾遇到的問題和所學的知識又可以充實學科的內容。開發綜合實踐活動與學科相結合的途徑與價值還有待進一步地實踐探索。

參考文獻

[l]中華人民共和國教育部.中小學綜合實踐活動課程指導綱要[M].北京：北京師范大學出版集團，2017：lO-ll

[2]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[s].北京：人民教育出版社，2018：3-4

[3]葉佩玉.中學化學教學設計[M].上海：上海教育出版社，2016：372

[4]國家衛生和計劃生育委員會GB 2760-2014食品安全國家標準食品添加劑使用標準[S].北京：中國標準出版社，2014：8-11