鄉村中小學科學課程中化學學科內容的設計與實踐研究

摘要：科學素養是一個國家發展的重要標志，一直以來國家以各種措施大力推動科學教育工作。化學學科是科學教育的重要組成之一，其課程的合理開展對提高全民的科學素養具有重要作用。本研究以農村地區義務教育階段化學學科相關的科學課程建設為研究對象，在調研農村地區科學課程開展情況的基礎上，結合農村實際情況對課程內容開展情況進行了改進設計，讓課程內容能利用農村資源、更貼近生活、更具有實用性。該研究對改進農村學校的科學課程有較好的指導意義。

關鍵詞：科學教育；鄉村；化學

科學教育是提高生產力、提高國民素質最直接的途徑。未來社會需要科學素養和創新能力兼備的全面人才，要達到這一目標必須通過建立完善的科學教育體系。近年來，國家多次出臺政策規范和加強科學教育。

農村中小學是我國教育的薄弱部分，盡管近年來國家在鄉村教育師資隊伍方面有較大投入，但面對新的教育形勢，在課程建設、教學方式、硬件設施方面仍然有較大的提升空間。《全民科學素質行動規劃綱要（2021—2035年）》中指出我國科學素質建設存在的問題之一是“科學素質總體水平偏低，城鄉、區域發展不平衡”。農村中小學的科學教育不僅關系著科學教育的跨越式增長，也關系著農村人才培養質量規格的提升，更關系著鄉村振興戰略的有效落實。但是由于化學學科的特殊性，受限于一些化學試劑的危險性、污染性等特點，化學學科相關的科普課程建設在科學教育中開展并不理想，科學課程的內容仍是以物理、生物、地理為主。當前的研究中，科學教育中關于化學學科學習內容的研究也非常少。

因此，基于鄉村科學教育的薄弱現狀，利用鄉村義務教育環境的獨特性，進行鄉村中小學科學教育中的化學學科內容建設研究，開展多學科融合的科學教育教學，為農村中小學開展化學學科的科學教育提供指導具有重要意義。

一、鄉村中小學科學課中化學學科開設情況調查

本論文利用師范生教育實習和邢臺學院教師在中小學校擔任科技副校長工作開展調研，調研采用走訪座談的形式進行，調研主要對象為參與科學課程教學、課程建設的一線教師。調研學校主要集中在邢臺縣鄉區域的中小學，共計57所。

調查結果分析顯示，調研的學校表示都開設了科學課程，配有統一的教材，但大部分科學教師也教授其他課程。開設學時一般為每周2學時，有少數教師表示在組織活動或期末課程緊張時會占用科學課學時。座談中很多老師表示絕大部分學生對科學課還是很感興趣的，但與鄉村相關的教學內容較少。課程目前存在問題主要有以下幾個：（1）科學課屬于新課，很多老師并非專業出身，課堂組織、實驗項目、儀器操作不夠熟練。（2）化學實驗教學中有部分實驗材料購買、使用、存儲要求較高。（3）缺乏可參考的優秀實驗教學案例。

綜合調研結果來看，中小學基本已實現科學課全覆蓋，學生對科學課有較大的學習興趣，但是在課程教學案例、師資和基礎設施的投入需要進一步加大力度。

二、鄉村中小學科學課中化學學科內容教學分析

基于學生實際生活環境相關的課程建設研究，很早就受到教育研究者的重視。建構主義學習理論代表人物皮亞杰提出“學習的過程在相應的情景中結合學習材料，通過主動意義建構的方式獲取知識”；杜威在教育即生活理論中認為“教育過程實際上就是生活過程，要從生活、經驗、活動中獲得知識”[1-3]；我國著名教育家陶行知先生“生活教育理論”指出“生活無時不在變幻無窮地進行，教育源于生活，故生活無時不含有教育的意義”。這說明關于實際生活環境相關的課程建設研究是十分有必要的[4]。

對于鄉村中小學來說，基于化學學科的特殊性，化學科學課程的開設應充分考慮農村學校的辦學條件，教學資源應盡量做到生活化。在2022版義務教育階段化學課程標準解析中提出，實驗二氧化碳的制取中，原課本要求使用鹽酸和大理石作為原料，可以將上述兩種藥品更換為醋酸和堿面，更方便學生課余時間的操作學習[5-7]。

因此，在開展鄉村中小學的化學學科內容科普時，可以遵循以下幾個原則：

教學內容要與農村實際生活相關。增加與鄉村實際生活相關的教學內容，激發學生的學習興趣，培養鄉村教育情懷。

教學方法要盡量利用鄉村實際情景，并注重學生的參與度。采用鄉村生活情境教學引起學生共鳴，激發學生的情感，提高課堂參與度，促進學生深度學習[8]。

教學資源要鄉村生活化。課程設計中可以充分利用鄉村日常生活資源，提升學生的學習興趣和主觀能動性，培養學生觀察和主動思考的能力。

三、生活化的化學科普實驗設計

目前選定/設計的實驗項目如下：

（一）實驗項目一：認識常見生活用品、農用產品；

適用年級：1～2年級；

實驗內容與目的說明：認識常見生活用品、農業生產資料的特征，區分金屬、塑料、木制品、玻璃制品等；宣傳垃圾分類和環境保護；

實驗材料：常見生活用品、農用產品，如飲料瓶、玻璃、地膜、鐵鏟等；

對標《科學教育課程標準》探究實踐活動：觀察常見材料的外部特征。

（二）實驗項目二：認識化肥；

適用年級：3～4年級；

實驗內容與目的說明：研究不同的化肥（尿素、硝酸銨、硝酸鉀、緩釋肥等）溶解的影響因素。思考化肥易溶解有什么好處？緩釋肥溶解有什么特點？介紹要合理使用化肥；

實驗材料：尿素、硝酸銨、硝酸鉀、緩釋肥、泥土、沙子等；

對標《科學教育課程標準》探究實踐活動：探究影響某些物質溶解度的因素。

（三）實驗項目三：鹽類、糖類的提純；

適用年級：3～4年級；

實驗內容與目的說明：化肥的提純，食鹽的提純，糖晶體的制備，探究從水果、甘薯、甘蔗等農作物中提取糖分的方法；

實驗材料：食鹽、尿素、糖、甘蔗、水；

對標《科學教育課程標準》探究實踐活動：根據物質特點分離混合在一起的物質。

（四）實驗項目四：水的凈化；

適用年級：5～6年級；

實驗內容與目的說明：調查周邊水污染狀況。利用沙子、棉花、活性炭自制凈水裝置，利用過濾特性去除水中的泥沙、樹葉、藻類等顆粒較大的污染物；

實驗材料：可樂、河水、污水、木炭等；

對標《科學教育課程標準》探究實踐活動：探究水的組成。

（五）實驗項目五：鐵質農具的防腐

適用年級：7～9年級；

實驗內容與目的說明：將鐵質農具放置于不同的環境下，包括干燥、水、鹽溶、醋酸溶液、小蘇打溶液，研究鐵質農具腐蝕的原因，為鐵制農具防腐提出建議；

實驗材料：鐵制農具、水、鹽、食醋、泥土；

對標《科學教育課程標準》探究實踐活動：金屬銹蝕的條件和防止金屬銹蝕的方法。

（六）實驗項目六：自制家用制氧機

適用年級：7～9年級；

實驗內容與目的說明：利用電解制備氧氣，并研究氧氣的性質；

實驗材料：直流電、金屬片、塑料瓶、鹽、橡膠管；

對標《科學教育課程標準》探究實踐活動：氧氣的制取和性質研究。

四、實踐教學案例

本文選擇《科學教育課程標準》中的教學內容-水能溶解一些物質為教學內容，進行教學實例：

（一）學情分析

在《科學課程標準》中，1～2年級有“觀察常見材料的外部特征”“觀察某些物質在水中的溶解現象”這一必做探究實踐活動，該部分內容核心概念為“物質的結構與性質”。在一般的教學中，常使用食鹽、糖、沙子、面粉作為實驗材料，在鄉村生活中，化肥作為常見的農資產品，也可以作為實驗材料。化肥的學習有助于學生了解農村、熱愛農村。在上述本節課的基礎上，3～4年級學習溶解現象。

（二）教學目標

通過觀察不同物質在水中的溶解現象，認識溶解這一概念，理解溶解的本質特征；通過科學課程的觀察和實驗操作，培養學生關注日常生活中的科學意識，培養科學態度、科學精神以及增強科學責任意識。

（三）教學重點

觀察鹽、化肥、糖、面粉、沙子在水中的溶解情況；通過過濾操作的練習進一步加深對溶解的理解。

（四）教學材料：食鹽、糖、尿素、沙子、面粉，水，燒杯，玻璃棒，濾紙。

（五）教學設計概述

教學導入：以《小毛驢過河》故事導入，小毛驢托著鹽袋過河，過河后鹽袋變輕了，思考原因。并依據學生回答引出“溶解”一詞。以精彩故事引起學習者興趣，以解釋故事原因激發探索欲望。

問題探究：①溶解概念的學習。通過觀察食鹽、糖、化肥、沙子在水中的溶解現象實驗，引導學生推導出溶解的概念。講解化肥溶解對植物吸收的影響，講解化肥的作用和過量使用的危害，提倡合理使用化肥。②過濾操作的學習。指導學生觀察面粉在水中的溶解現象，引導學生思考怎樣判斷物質是否溶解在水中。演示過濾操作，講解注意事項（一貼二靠三低）。提醒學生注意濾紙上的殘留物質和濾液變化，引導學生推導得出結論：溶解了的物質不能通過過濾的方法從水中分離出來；不能溶解的物質通過過濾后會留在濾紙上。通過實驗推導出判斷物質是否溶解在水中的依據。

課后作業：講解河水處理成自來水過程中，固體顆粒物的過濾是污水處理的重要環節之一，這一過程并不是用濾紙，而是用砂濾。讓學生嘗試制作砂濾并觀察水的凈化過程。

（六）教學反思

中小學生天生對能夠親自動手參與、實踐操作的課程抱有濃厚的興趣。這類課程不僅能夠激發他們的好奇心和探索欲，還能在實踐中學習到知識，增強他們的學習動力[9]。當我們將鄉村相關的教學內容和教具融入課堂時，這種興趣更是得到了進一步的提升。鄉村的自然風光、民俗文化、農耕生活等元素，對于生活在城市中的學生來說，既新鮮又充滿吸引力，能夠有效拉近他們與自然和社會的距離，使學習變得更加生動有趣。然而，僅僅依靠興趣和新鮮感是遠遠不夠的。作為教師，我們的職責不僅在于激發學生的興趣，更在于引導他們將這份興趣轉化為持續學習和主動思考的動力[10]。因此，在本節課的教學中，我們特別注重教學方法的選擇和運用，大量采用了情境探究的教學形式。

情境探究教學是一種以學生為中心，通過創設真實或模擬的情境，引導學生主動探索、發現問題、解決問題的教學方法。它強調學生的主體性和實踐性，鼓勵學生在情境中主動思考、動手實踐，從而培養他們的科學思維能力和解決問題的能力。在本節課中，我們設計了多個與鄉村相關的情境探究任務[11]。例如，通過模擬鄉村的農耕生活，讓學生親身體驗種植、收割等農活，引導他們思考農作物生長的條件、農作物的種類選擇等問題；通過介紹鄉村的民俗文化，讓學生了解鄉村的傳統節日、習俗等，引導他們思考這些習俗背后的文化意義和社會功能。這些情境探究任務不僅貼近學生的生活實際，而且能夠激發他們的學習興趣和思考欲望。在情境探究的過程中，我們鼓勵學生勤于動腦、敢于質疑、勇于探索。我們引導他們通過觀察、實驗、討論等方式，主動尋找問題的答案，培養他們的科學思維和解決問題的能力。同時，我們還注重培養學生的團隊合作精神和創新能力，讓他們在合作中學會分享、在交流中學會借鑒，在創新中學會突破。通過本節課的教學實踐，我們深刻體會到情境探究教學在引導學生將興趣轉化為主動思考動力方面的重要作用。它不僅能夠激發學生的學習興趣和好奇心，還能夠培養他們的科學思維能力和解決問題的能力，為他們的全面發展打下堅實的基礎。

五、總結

化學學科知識是科學教育的重要組成部分，這不僅關系著鄉村學生科學素養的提升，也關系著全面而正確的世界觀的形成，對鄉村振興有深遠的影響。受限于化學試劑的危險性、污染性等特點，化學科普實驗開設并不充分，這一現象在鄉村中小學尤其明顯。本文以鄉村生活中的物品作為教具，將部分化學相關的科普實驗進行生活化設計，推動實現了鄉村中小學中化學科普實驗教學。這不僅有利于提高學生學習興趣和課程質量，更重要的是培養了鄉村情懷。但是相關實驗的數量和質量遠遠不夠，還需要更多的研究。

參考文獻

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本文得到以下項目支持：河北省教學改革研究項目“‘大科普’背景下基于鄉村中小學科學教育的化學學科建設研究”（2022GJJG579）。

（作者：霍維濤、袁洪晶、趙家莉，邢臺學院化學工程與生物技術學院；劉素軍，邢臺市晏家屯中心學校）