新課標視角下初中化學實驗課程的開發研究

黃月天　徐潔　張藝瑋

［摘 要］《義務教育化學課程標準（2022年版）》以及近期各級教育主管部門的相關文件都對初中化學實驗教學提出了更高的要求，主要體現在要求實驗教學課時足、質量高、手段新。在這個背景下進行初中化學實驗課程的開發研究，旨在突出實驗課程教學目標明確、結構合理、評價多元、內容豐富、手段新穎等特點。

［關鍵詞］新課標；初中化學；實驗課程

［中圖分類號］? ? G633.8? ? ? ? ［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2023）08-0071-05

《義務教育化學課程標準（2022年版）》（以下簡稱新課標）對化學實驗教學提出了更為全面、細致的要求。主要體現在以下幾個方面：（1）明確了科學探究能力的培養途徑以實驗為主。（2）在化學課程內容結構中，每一個學習主題的內容均增加了學生必做實驗及實踐活動。（3）在學業質量描述的四個大項中，第三項詳細描述了實驗、實踐的相關要求。（4）在課程實施模塊中：①“教學建議”要求充分認識化學實驗的價值；②“學業水平考試”要求進行實驗基本操作、探究實驗的設計和實施；③“教材編寫建議”要求加強學生必做實驗和跨學科實踐活動設計；④“課程資源開發與利用”要求加強化學實驗室建設［1］。近幾年，一些省、市將實驗考查成績計入升學考試總分，江蘇省也將于2024年開始實行［2］。

熟練掌握基本的化學實驗技能，通過實驗發展科學探究能力，不僅是新課標提出的要求，也是化學升學考試改革的要求。但在初中化學實驗實際教學中存在實驗開設不足、實驗設備和人員配備不齊以及師生實驗意識不強等問題。實驗教學的改革勢在必行，急需教育行政部門提供硬件支持，同時需要學校、學科組以及實驗室管理人員優化實驗教學管理，依托自身經驗，借鑒他人長處，使得實驗教學內容系統化、章程化，開發出富有學校特色的實驗課程。

一、實驗課程的頂層設計

初中化學實驗課程基于新課標及相對應教材的設計原則如下：（1）明確實驗教學目標，細化目標要求；（2）保證必做實驗，增設選做實驗；（3）鼓勵實驗改進，強化技術應用；（4）鼓勵科學探究，嘗試跨學科融合；（5）優化實驗評價，強化增值學習。

（一）實驗教學目標的確定

實驗教學目標的確定是開設實驗課程的總前提，以課程標準為藍圖，必做實驗的教學目標需要完整體現以下幾個方面：（1）明確其涉及的基本化學實驗技能；（2）明確其涉及的化學實驗探究思路與方法；（3）明確其最終的預期結果。實驗教學目標的確定必須緊扣學情，突出教學的增量部分，體現差異化的特征，必須達到課程標準的基本要求，而對于創新、探究、改進等不做強制性要求。以人教版教材中的學生實驗“粗鹽中難溶性雜質的去除”為例，明確并細化實驗教學目標（如表1）。

（二）實驗內容的選擇

必做實驗：按照課程標準以及人教版教材的要求進行安排。

選做實驗：課程標準規定化學課程的具體開課年級可為7～9年級。結合我校的實際情況，并根據學生的認知發展規律，按照以下原則對選做實驗進行選擇性安排。

（1）7～8年級的選做實驗應遵循安全性、趣味性、啟發性、生活化等原則。7～8年級學生還沒有系統學習實驗操作的基本技能，并且處于心智成長的關鍵時期，因此安排的選做實驗不可過于復雜或存在較大的安全隱患。自主課程的主要目的在于培養學生的化學學習興趣，因此所選取的實驗要現象明顯且易成功，實驗原理可涉及9年級的課本知識，實驗內容可以是生活小制作、小魔術、探究生活物品的性質等。

（2）9年級的選做實驗需要體現一定的延展性、綜合性和探究性。9年級學生具備了基本的實驗操作能力，但也面臨學業水平考試復習時間緊迫的情況。在實驗內容的選擇上，要緊扣課程標準的五個學習主題，加強知識與技能的融合以及學科融合。建議選取的實驗內容有：教材中的課后實驗模塊，一些簡單物質的制備和純度檢驗，跨學科實驗設計，中考真題涉及的實驗。

（三）實驗的改進優化

實驗的改進優化主要包括以下幾個方面：

（1）實驗裝置的改進優化

可基于以下思路來改進優化實驗裝置：展現更明顯的實驗現象，更便于實驗操控，獲取更準確的實驗數據，得到更多的實驗結論，產生更低的實驗成本，使用更方便易得的材料等。

（2）實驗藥品的改進優化

可基于以下思路來改進優化實驗藥品：尋找成本更低、污染毒害性更小或更普遍常見的替代品，探索藥品更合適的濃度和顆粒大小，尋求使實驗結果更準確的藥品等。

（3）實驗設計的改進優化

可基于以下思路來改進優化實驗設計：充分體現初中階段的基本科學方法，即控制變量法和對比法；將不同主題的知識或不同學科的知識串聯；制取、檢驗一體化，定性、定量一體化；偏向于“多米諾”骨牌型實驗，即一經觸發，后續實驗自動進行。

（4）實驗技術的改進優化

有條件的學校可以提供更專業的實驗設備、儀器以期達到更好的實驗效果。這些實驗設備、儀器包括但不限于更高學段的實驗儀器、數字化實驗傳感器、專用實驗配套儀器等。

（四）實驗評價的優化

教學評價是衡量教學價值的主要手段，用定量評價的方式可以更直觀地反映教學中的得失。完整的實驗教學評價應當包括以下流程：確定評價系統→選擇評價模板→編制評價量表→處理評價數據→審核并發布評價結果。根據文獻查閱的結果，目前有ACELL、GRAPA等化學實驗評價系統，用于基礎階段化學實驗和中學教學基礎實驗的評價［3，4］。

評價量表的編制是整個評價環節最核心的部分。根據評價主體的不同，需要設計自評表和他評表。其中，自評表建議采用李克特量表的模式，主要評價實驗操作者對于整個實驗的理解、價值認定、模式認同等。他評表建議采用百分制或者十分制分項評價表的模式。建議基礎實驗他評表應包括實驗的理解、操作、驗證、反思等項目，探究性實驗他評表應包括實驗的設計、辨析、操作、反思等項目［5］。

同時，還要注重評價的連續性和一致性，加強增量評價意識；注重對評價技術手段的運用，如引入實驗錄像、AI評分系統等；注意評價模式的多元化，在學生自評、教師評價的基礎上，發揮小組學習、合作學習的作用，強化學生互評；開展實驗競賽等活動，以賽促教，以賽促評。

（五）實驗教學的跨學科實踐

根據課程標準的要求，初中化學需要安排不少于總課時10%的課時來開展跨學科實踐活動，其學習活動建議包括實驗探究活動、調查與交流活動、項目式學習活動。在實驗的主題上，應盡可能與資源、能源、材料、環境、健康相結合；在實驗的操作上，要盡可能地融合工程與技術手段；在實驗所涉及的知識上，應盡可能多地與生物學、物理等自然科學相融合。在設計以化學學科為核心的跨學科實驗時，要注意化學實驗的功能主要體現在實現物質的轉化、混合、分離、濃縮、稀釋上。以下簡單概括化學實驗對其他學科實驗的作用，以及其他學科實驗對化學實驗的作用。

（1）化學實驗對物理實驗的作用

由于在化學實驗中新物質生成的同時還伴隨著能量的變化、氣體或沉淀的產生，因此可以通過改變化學實驗中的溫度、壓強、體積、導電性、密度、濁度等物理參數來驗證相應的物理規律，如可以制取二氧化碳并將其充入氣球來探究浮力。

（2）化學實驗對生物學實驗的作用

生物的生存需要依靠環境，因為環境可以提供生物生存所需的物質和適宜的條件。通過化學實驗，不僅可以制取氧氣、二氧化碳、各類營養物質等，還可以改變溫度、濕度、壓強、pH值等生命活動的條件。此外，對于一些進展緩慢的生物學實驗，可以通過化學手段使其加快速度。

（3）物理實驗對化學實驗的作用

根據相關理論，在吉布斯自由能為負的情況下，微粒間互相碰撞以及達到反應所需的活化能閾值是化學反應發生的必要條件。物理實驗操作可以驅動化學反應的發生或使化學反應停止，這主要體現在使反應物接觸或脫離，以及提供或停止反應所需的溫度、壓強、光照等條件；還可以通過控制溫度、接觸面積、光照強度等物理實驗手段控制化學反應的速率。

（4）生物學實驗對化學實驗的作用

生命活動本質上是一系列復雜的化學反應，生物學實驗可以幫助學生從宏觀層面更好地去理解一些化學反應的原理，能更好地幫助學生理解平衡觀念。生物催化劑的效果往往優于普通催化劑。

二、初中化學實驗課程的實施

2022年7月26日，我校校長在江蘇省教育廳召開的“江蘇‘雙減這一年”新聞發布會上介紹了我校落實“雙減”工作的經驗，并做了題為《“大課表”：開啟“學足學好”新格局》的報告［6］。

圖1為我校的課程體系建設框架：

初中化學實驗課程作為我校“大課表”課程體系中的重要組成部分，包括課內課程和課后課程，以國家課程為基礎，依托江蘇省初中自然學科基地開展跨學科課程實驗研究。在7～8年級的學科拓展課程和青春成長課程中，以自主課程的形式開展相關實驗活動；在9年級備戰學業水平考試的過程中，相關實驗課程既發揮提升實驗考試成績的功能，又幫助學生更好地理解筆試中的實驗題。

（一）初中化學實驗課程的課時安排

結合新課標要求和我校實際課程開設情況，建議如表2所示安排初中化學實驗課程的課時。

（二）初中化學實驗課程的實施流程

初中化學實驗課程的實施流程如圖2所示。

（三）初中化學實驗課程的實施內容

根據實驗課程頂層設計的相關原則以及實驗課程的實施流程，可分模塊列出實驗課程的子模塊、實驗主題、每個主題實驗的主要內容以及課時數等內容。

1.自主課程實驗模塊內容

自主課程實驗內容如表3所示。

2.課程標準實驗模塊內容

課程標準實驗模塊內容如表4所示。

3.課外實驗模塊內容

課外實驗模塊內容如表5所示。

（四）基于AI賦分系統的初中化學實驗課程評價

隨著科學技術的發展，機器如今也具備了自我學習強化的能力，人工智能（AI）被應用于更多領域。目前，上海市初中學業水平考試中的化學實驗考試部分已啟用AI賦分系統，江蘇省首屆實驗操作比賽也開始應用該系統［7］。成熟的AI賦分系統可以有效避免評價不客觀的情況。

圖3展示了AI賦分系統的一些功能，在具體實施過程中可以利用系統大數據自動評分，也可以對實驗操作進行直播或錄像，再由教師點評或學生互評，并利用服務器存儲數據以及平臺相關功能形成學生實驗評價檔案，實現“教、學、評”一體化以及過程性評價和終結性評價的兼顧。

三、初中化學高質量實驗課程開發展望

上文依據新課標的要求以及校本課程開發和實施的實際情況，介紹了初中化學實驗課程開發的相關經驗。然而技術手段和教學理念日新月異，想要持續開發高質量的初中化學實驗課程，就必須與時俱進，具有前瞻性。未來完善初中實驗課程以及提高初中實驗課程質量的建議如下：

1. 加強銜接性課程的建設

初中化學下承小學科學、上接高中化學，在兩個銜接的時間點開發相關的銜接實驗課程，有助于推動升學的相關鋪墊和準備工作。

2. 開發實驗視頻云資源

教師團隊可以根據開發的實驗課程，精心錄制相關的演示實驗視頻，并上傳到云端服務器，以便學生隨時學習。

3. 嘗試運用VR和AR技術

隨著VR、AR設備成本的不斷降低，有條件的學校可以購置相關設備，進行VR和AR實驗教學嘗試，特別是一些需要精確定量以及危險性較高的實驗教學。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

［1］? 中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準：2022年版［M］.北京：北京師范大學出版社，2022.

［2］? 江蘇省教育廳.省教育廳關于印發《江蘇省義務教育學校考試管理規范》的通知［EB/OL］.（2022-01-04）［2022-07-25］.http：//jyt.jiangsu.gov.cn/art/2022/1/4/art_58320_10276050.html.

［3］? 齊楠.基于ACELL系統的學生化學數字化實驗評價研究［D］.南京：南京師范大學，2017.

［4］? 劉翠，莊啟亞，李雙，等. 運用GRAPA評價法改革化學教學論設計性實驗評價體系［J］.化學教育，2015（6）：46-51.

［5］? 邱榮，方云，徐雯馥，等.中學化學實驗教學評價量規及應用［J］.化學教與學，2021（14）：88-92.

［6］? 無錫市人民政府.江蘇“雙減”這一年！無錫這所學校介紹經驗［EB/OL］.（2022-07-28）［2022-07-25］.http：//www.wuxi.gov.cn/doc/2022/07/28/3720278.shtml.

［7］? 江蘇省教育廳辦公室.省教育廳辦公室關于舉辦江蘇省首屆中小學生實驗操作大賽的通知［EB/OL］.（2022-03-28）［2022-07-25］. http：//jyt.jiangsu.gov.cn/art/2022/3/28/art_58320_10412014.html.

（責任編輯 羅 艷）