基于學科核心素養培養的化學研學旅行研究

摘 要：化學作為一門實驗性較強的自然科學，其教學需要創新和實踐相結合。化學研學旅行作為一種新興的教育模式，通過將學生帶出課堂，讓他們親身體驗化學在生活中的應用，以有效激發學生的學習興趣，增強他們對化學知識的理解和應用能力。通過參觀化工廠、實驗室、科技館等地，學生不僅能夠直觀地觀察化學反應過程，了解化學工業生產的基本流程，還能在實踐中學習化學知識，從而更好地培養其科學探究能力和創新思維。此外，化學研學旅行還能夠培養學生的環保意識和社會責任感，通過對化工企業環境保護措施的考察，讓學生認識到平衡化學工業發展與環境保護的重要性。總之，化學研學旅行不僅提升了學生的學科核心素養，也為化學教育注入了新的活力。

關鍵詞：核心素養；研學旅行；化學

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A

基金項目：基于化學核心素養評價體系的課堂教學設計和實施策略研究（SZUYZHX2022-1037）。

一、化學研學旅行的意義與價值

（一）化學研學旅行的定義與特點

化學研學旅行是一種將化學學科教育與旅行體驗相結合的教育方式。在這種模式下，學生得以脫離傳統教室環境，直接觀察化學知識在日常生活及工業生產中的實際應用。化學研學旅行并非單純的旅游活動，而是一個經過精心設計的教育過程，其目的在于利用真實的化學應用場景激發學生的學習熱情，并加深其對化學理論與實踐知識的理解。化學研學旅行的特點在于其高度的互動性和體驗性。學生能夠親臨化工廠、實驗室、科技館等地，目睹化學物質的轉化過程，了解化學產品的生產流程，參與實驗操作，這些活動顯著提升了學習的直觀性和操作性。此外，化學研學旅行具有跨學科的特性，能夠與歷史、地理、環境科學等其他學科知識相融合，助力學生構建多元化的知識體系。從教育視角分析，化學研學旅行突出了知識的應用性和綜合性。它鼓勵學生將課堂所學的理論知識應用于實際情境中，通過探索和實踐來解決問題，從而培養學生的創新思維和科學探究能力。同時，該方式促進了學生的個性化學習，因為每個學生都可以根據個人對化學領域的興趣進行深入研究。化學研學旅行作為一種創新的教育手段，通過將化學知識學習與實地考察相結合，不僅豐富了學生的學習體驗，還提升了他們解決實際問題的能力，對于培養學生的學科核心素養具有重要的意義。

（二）核心素養培養的重要性

化學研學旅行的本質在于構建一個開放的學習環境，使學生能夠在真實的化學研究和應用背景下進行學習。此類環境能顯著提升學生的實驗技能，包括操作的精確性、數據記錄與分析能力，這些技能構成了學科核心素養的關鍵部分。此外，化學研學旅行著重于跨學科的學習方式，增強了學生綜合運用知識的能力。通過觀察化學物質在不同環境中的作用及其對環境的影響，學生能夠理解化學與生態、經濟乃至倫理之間的聯系。化學研學旅行還為學生提供了與專家交流的機會，使他們能夠從專業人員那里學習如何思考和解決復雜的化學問題。通過這些互動，學生可以培養科學思維和批判性思維，學會如何提出問題、設計實驗并評估結果，這些都是化學乃至所有科學學科核心素養的基本要素[1]。化學研學旅行是提升學科核心素養的有效手段，它通過提供真實的學習場景、促進跨學科整合、增進與專家的交流，從而培養了學生的科學探究能力、創新思維和終身學習能力。

（三）國內化學研學旅行的成功案例

在眾多國內外化學研學旅行的案例中，有若干項特別引人注目，它們不僅充實了學生的學術體驗，還顯著提升了學生對化學學科的興趣和理解深度。國內一個顯著的成功案例是北京化工大學舉辦的“化學之春”研學旅行項目。該項目安排學生參觀化工廠和實驗室，使他們能夠親身經歷化學生產過程，并理解化學知識在工業生產中的實際應用。學生亦有機會與化學領域的專家進行深入交流，聆聽他們關于化學研究的心得與經驗分享。這種基于實地體驗的學習方式極大地激發了學生的學習熱情，并加深了他們對化學的理解。在國際上，美國麻省理工學院的“化學與生物化學夏令營”同樣是一個值得稱道的案例。該夏令營為高中生提供了一個獨特的研學旅行體驗，學生得以在麻省理工學院的先進實驗室中親自操作化學實驗，并與世界級的化學家進行互動，了解化學研究的前沿動態。該項目不僅提升了學生的化學學習水平，還點燃了他們對科學研究的熱情。這些成功的案例證明，化學研學旅行能夠有效地增強學生的學習興趣和學科能力，為他們未來的學術發展和職業生涯奠定堅實的基礎。通過參與此類研學旅行，學生不僅能夠更深刻地理解化學知識，還能學會如何將理論知識應用于解決實際問題，進而培養出更多具備創新精神和實踐能力的優秀人才。

二、化學研學旅行中的學科核心素養培養

（一）宏觀辨識與微觀探析能力的培養

在化學教育中，培養學生宏觀辨識與微觀探析的能力至關重要，這要求學生能夠從宏觀和微觀兩個維度深入理解化學現象。實地考察為學生提供了一個直觀的平臺，使他們能夠直接觀察化學現象，從而深化對化學反應、物質性質等宏觀現象的理解。基于實地考察，實驗手段成為揭示化學現象微觀本質的關鍵工具。通過實驗操作，學生可以從分子和原子層面探究物質的結構和反應機理，理解化學鍵的形成與斷裂、分子間的相互作用以及能量的變化等微觀過程。這種實踐操作不僅提升了學生的實驗技能，還培養了他們分析問題和解決問題的能力。為了有效地將宏觀觀察與微觀分析結合起來，教師應引導學生運用化學語言來描述和解釋他們所觀察到的現象。這包括使用正確的化學術語、方程式以及模型來表達自己的理解和觀點。化學語言作為一種專業語言，其準確使用可以幫助學生清晰地表達復雜的化學概念，促進學術交流和知識的傳承。此外，培養學生的宏觀辨識與微觀探析能力需要教師精心設計課程和實驗內容，確保學生能夠在不同層次上進行思考和探索。通過案例研究、問題討論和小組合作等方式，可以激發學生的學習興趣，培養他們的批判性思維和創新能力。宏觀辨識與微觀探析能力的培養是一個系統的教育過程，它需要教師通過多種教學手段和策略，引導學生深入理解化學現象，掌握化學知識，并能夠獨立運用化學語言描述和解釋這些現象。通過這樣的培養，學生將能夠更好地理解化學的本質，為未來的科學研究和實際應用打下堅實的基礎。

（二）變化觀念與平衡思想的培養

化學研學旅行作為一種創新的教育方式，為學生提供了在實際操作中學習和體驗化學的機會。在這一教育模式下，變化觀念與平衡思想的培養顯得尤為重要，因為它們是理解化學現象和解決實際問題的關鍵。在研學旅行中，學生可以直接觀察到化學反應中的能量轉化，例如燃燒反應釋放熱能，光合作用中光能轉化為化學能等。這些直觀的例子有助于學生理解能量守恒定律，并認識到能量在不同形式之間的轉換。通過實驗和觀察，學生可以學習如何量化能量變化，并探討能量轉化對環境和生態系統的影響[2]。物質循環的概念可以通過研究自然界中的生物地球化學循環來強化。例如，在海洋或湖泊的研學活動中，學生可以探究碳循環、氮循環等過程，了解人類活動對這些循環的影響，以及它們對全球氣候變暖的影響。這樣的實踐活動有助于學生認識到化學在維持地球生態平衡中的作用。化學反應的平衡狀態及其影響因素是化學研學旅行中的另一個重要主題。學生可以通過實驗探究不同條件對化學平衡的影響，如溫度、壓力、濃度等。通過這些實驗，學生不僅可以理解平衡常數和勒夏特列原理，還可以學會如何運用這些知識來解釋和預測化學反應的行為。化學研學旅行為學生提供了一個獨特的學習環境，使他們能夠通過親身體驗和實踐操作來培養變化觀念和平衡思想。這種學習方式不僅有助于學生深入理解化學原理，還能夠激發他們對科學的興趣，培養他們運用化學知識解決問題的能力。通過研學旅行，學生可以將課堂上學到的理論知識與現實世界中的現象聯系起來，從而更好地培育化學學科的核心素養。

（三）證據推理與模型認知能力的培養

化學研學旅行向學生提供了一個特殊的學習環境，使他們得以在實踐中鍛煉證據推理與模型認知的能力。這些能力對于深化學生對化學原理的理解至關重要，并能夠引導學生運用模型認知方法預測和解釋化學現象。在研學旅行中，學生通過親自進行實驗，收集和記錄數據，學會如何從實驗觀測中提取有效信息。這些數據成為證據推理的基礎，學生需要根據這些證據來構建化學模型。例如，通過測定不同條件下化學反應的速率，學生可以構建反應動力學模型，理解反應機制及其影響因素。模型認知能力的培養使學生能夠利用化學模型來預測和解釋現象。在研學旅行中，學生可能會遇到新的化學系統或反應，他們需要將已有的模型認知應用到新情境中，作出合理的預測，并設計實驗來驗證這些預測。這個過程加深了學生對化學原理的理解，并鍛煉了他們獨立思考和解決問題的能力。教師的角色在于引導學生如何正確地收集實驗數據，教給他們進行科學推理的方法以及如何構建和運用化學模型。通過案例分析、小組討論和實驗設計等活動，教師可以幫助學生建立科學的思維框架，培養他們的批判性思維和創新能力。化學研學旅行中的學科核心素養培養側重于證據推理與模型認知能力的提升。通過收集實驗數據、進行證據推理、構建化學模型，學生能夠加深對化學原理的理解，并學會運用模型認知方法預測和解釋化學現象。

三、化學研學旅行的實施策略

（一）研學旅行前的準備工作

化學研學旅行的實施策略是一個綜合的過程，涉及研學主題的確定、資源整合以及行程規劃。這些步驟對于確保研學旅行的成功和教育價值至關重要。研學旅行的主題應該明確且具有教育意義。在選擇主題時，教師需要考慮學生的興趣、課程目標以及可用的資源。例如，如果目標是加深學生對化學反應原理的理解，那么可以選擇“化學反應動力學”或“化學平衡”作為研學主題。主題確定后，教師需要與學生討論并確保他們對即將學習的內容感興趣并有所期待。資源整合是研學旅行準備工作的關鍵部分，這包括尋找合適的目的地、聯系實驗設備供應商、預約實驗指導老師等[3]。教師需要評估每個資源的教育價值，并確保它們能夠支持研學旅行的主題和目標。此外，教師還需要與學校行政部門合作，確保研學旅行的預算和時間安排得到支持。行程規劃需要詳細且靈活。教師應該制訂一個清晰的行程表，包括往返時間、活動安排、用餐時間和休息時間。在規劃行程時，教師需要考慮學生的體力和注意力特點，避免安排過于緊湊的活動。同時，也需要預留一些自由探索的時間，讓學生有機會根據個人興趣進行學習。

（二）研學過程中的實踐活動

研學旅行中的實踐活動通過結合化學實驗、實地考察與互動交流，為學生提供了一個生動且富有教育意義的學習環境。這些活動不僅能加深學生對化學知識的理解，還能提升他們的實踐技能和社交能力。化學實驗是研學活動中最直接與科學概念相關的部分。通過親自設計和執行實驗，學生能夠將抽象的理論具體化，親眼見證化學反應的發生，從而更好地理解化學原理。實驗也能夠培養學生的觀察力、分析力和問題解決能力。在實驗中，學生學會了如何嚴謹地操作，如何記錄和分析數據，以及如何從實驗結果中提煉信息。實地考察則將學生的學習從實驗室環境拓展到了真實的世界中[4]。通過訪問化工廠、環境監測站或大學實驗室等，學生能夠看到化學在實際中的應用，理解化學對工業、環境保護和科技進步的重要性。互動交流則是研學旅行中不可或缺的一環。通過與專家的對話、與同伴的討論以及與當地居民的交流，學生能夠從不同角度理解化學的影響力。這種交流不僅增進了學生的溝通技巧，還鼓勵他們批判性地思考和積極地表達自己的觀點。通過小組合作和角色扮演等活動，學生還能學會團隊合作和領導能力。

四、結語

教師在化學研學旅行的探索中，應捕捉學科核心素養與學生實踐能力融合的瞬間。研學旅行不單是知識的傳遞，更是智慧的覺醒。化學研學旅行將課堂延伸至無垠的天地，讓學生在科學的海洋中遨游，感受知識的力量和生活的美好。這不僅是一次知識的積累，更是一次思維的飛躍，激發了學生對科學世界的無限探索和熱愛。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）[M].北京：人民教育出版社，2020.

[2] 趙泱旭.高中化學研學旅行現狀及案例設計研究——以唐山實際學校為例[D].石家莊：河北師范大學，2021.

[3] 穆新宇.中學化學實驗教學優化研究——評《做有智慧的化學實驗：中學化學研究型實驗的開發與實踐》[J].化學教育（中英文），2022（21）：129.

[4] 步偉艷.“中學化學”學生自主學習能力的培養和提升探討[J].現代鹽化工，2022（4）：140-142.