基于核心素養(yǎng)設(shè)計(jì)高中化學(xué)“學(xué)習(xí)活動(dòng)”促進(jìn)高中生科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)

張莉

（新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第四師第一中學(xué)，新疆 伊犁）

核心素養(yǎng)下教師精心設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)活動(dòng)要以學(xué)生為主體，在真實(shí)情境下學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)和原理，再把所學(xué)的知識(shí)和原理運(yùn)用到生活中,解決與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)問題?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版，2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱“課程標(biāo)準(zhǔn)”）必修和選擇性必修中建議的學(xué)習(xí)活動(dòng)共158個(gè)，包括實(shí)驗(yàn)與探究活動(dòng)（98個(gè)）和調(diào)查與交流討論（60個(gè)）。以高中生現(xiàn)有的知識(shí)體系和技能，科技創(chuàng)新是可以做到的。

一、挖掘?qū)嶒?yàn)與探究活動(dòng)，促高中生科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)生根

課程標(biāo)準(zhǔn)建議的學(xué)生活動(dòng)實(shí)驗(yàn)與探究活動(dòng)在必修和選擇性必修教科書上欄目是實(shí)驗(yàn)X-X、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)（課程標(biāo)準(zhǔn)中要求的“學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)”）、探究、研究與實(shí)踐。

（一）保質(zhì)保量開展學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)，整體規(guī)劃實(shí)驗(yàn)

課程標(biāo)準(zhǔn)中高中化學(xué)必修和選擇性必修中學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)共18個(gè)，涉及化學(xué)物質(zhì)性質(zhì)和反應(yīng)規(guī)律、物質(zhì)的制備、物質(zhì)的分離與提純、物質(zhì)的檢驗(yàn)以及基本思路和操作方法。例如，配制一定物質(zhì)的量的濃度溶液和“酸堿中和滴定”實(shí)驗(yàn)是教材中僅有的兩個(gè)定量實(shí)驗(yàn)，是分析化學(xué)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。物質(zhì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)旨在培養(yǎng)學(xué)生敏銳的觀察力和洞察力，同時(shí)使其掌握物質(zhì)的性質(zhì)。例如，探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素可用變量控制的方法，這是科學(xué)探究中常用的方法。把變量控制的方法運(yùn)用到化學(xué)能轉(zhuǎn)化電能的干電池實(shí)驗(yàn)，探究用生活中材料制作的簡(jiǎn)單電池的性能比較。

（二）科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)引發(fā)積極思考，構(gòu)建高階思維

課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)教師在課堂教學(xué)中積極引導(dǎo)學(xué)生開展科學(xué)探究，讓學(xué)生掌握科學(xué)探究的過程，即發(fā)現(xiàn)問題，提出問題；查閱文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)探究方案；完成實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論。學(xué)生在科學(xué)探究中，通過實(shí)踐可促進(jìn)協(xié)同合作，培養(yǎng)敢于質(zhì)疑和勇于創(chuàng)新的意識(shí)。例如，濃硫酸和銅加熱反應(yīng)，在各個(gè)版本的教科書上都出現(xiàn)過并配有彩圖。高中生都親眼見過這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程或者親自做過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，但是只有極少數(shù)的學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的過程中發(fā)現(xiàn)反應(yīng)過程中有黑色的物質(zhì)生成，從而批判質(zhì)疑，提出困惑：黑色的物質(zhì)是什么呢？這激發(fā)了學(xué)生的好奇心和求知欲。學(xué)生提出各自的假設(shè)，假設(shè)1：黑色物質(zhì)是氧化銅？假設(shè)2：黑色物質(zhì)是硫化亞銅？假設(shè)3：黑色物質(zhì)是硫化銅？假設(shè)4：黑色物質(zhì)是混合物嗎？化學(xué)科技小組通過實(shí)驗(yàn)探究并撰寫科技論文解決了這一問題，獲全國(guó)28屆青少年科技創(chuàng)新大賽三等獎(jiǎng)。學(xué)生也可以把課堂中學(xué)會(huì)的科學(xué)探究方法運(yùn)用到與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問題上。例如，比較生活中除甲醛方法的利與弊，樹立正確的人生價(jià)值觀，落實(shí)并提升學(xué)科核心素養(yǎng)。

（三）自主設(shè)計(jì)科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)

學(xué)生自己設(shè)計(jì)科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)是高中生科技創(chuàng)新的萌芽和初探。例如，將Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl在研缽中研磨，然后放入燒杯中，滴入少量水，用手觸摸燒杯的底部或者在玻璃片上滴些水，看兩者能否凍在一起，從而證明這個(gè)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，是熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的化學(xué)反應(yīng)。但是在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中有大量的刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，污染了環(huán)境。出于綠色化學(xué)的考慮，學(xué)生大膽假設(shè)并實(shí)驗(yàn)論證，最終得到兩個(gè)較好的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案，一是在燒杯上蓋個(gè)紙蓋并且戳些洞，在洞上放上蘸有硫酸的棉花。二是把實(shí)驗(yàn)藥品放在氣球里反應(yīng)，用手摸可以感受到?jīng)?，氣球是一個(gè)密閉可以看到膨脹的容器，氣球體積變大證明有氨氣生成，也達(dá)到了綠色化學(xué)的目標(biāo)。這樣可以促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，使其主動(dòng)學(xué)習(xí)，主動(dòng)探究未知領(lǐng)域。

二、重視“調(diào)查與交流討論”，促進(jìn)高中生科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)科學(xué)精神

學(xué)生活動(dòng)“調(diào)查與交流討論”在教材中出現(xiàn)在思考與交流、課后習(xí)題、科學(xué)史等欄目。“調(diào)查與交流討論”是通過查閱文獻(xiàn)和實(shí)地考察收集資料、研究資料，與他人分享、交流與討論成果，協(xié)同合作。學(xué)生查閱文獻(xiàn)可獲得書本外的知識(shí)，學(xué)會(huì)使用數(shù)據(jù)庫(kù)，文獻(xiàn)是對(duì)已有研究的體現(xiàn)，學(xué)生只有站在科技前沿，了解哪些是別人已經(jīng)研究過的，了解哪些是別人沒有研究過的，才能提出新的方法、新的角度、新的方案，進(jìn)行科技創(chuàng)新。例如，查閱合成氨、藥物合成、合成材料、環(huán)境保護(hù)等對(duì)提高人類生活質(zhì)量的影響。學(xué)生可開展實(shí)地考察，如調(diào)查市場(chǎng)常見化學(xué)電池的種類。學(xué)生走進(jìn)超市、批發(fā)市場(chǎng)、工業(yè)生產(chǎn)工具店等不同類型的商店調(diào)查，增強(qiáng)調(diào)查的廣度，增強(qiáng)數(shù)據(jù)的可靠性和有效性。電池按一次電池和二次電池分類，做好統(tǒng)計(jì)圖，記錄數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)。為了方便數(shù)據(jù)的展示，學(xué)生可以采用餅狀圖或柱狀圖呈現(xiàn)結(jié)果?！敖涣髋c討論”，如舉辦小小化學(xué)家論壇，分享高中生科技創(chuàng)新成果。每年校級(jí)、師市、兵團(tuán)、全國(guó)高中生科技創(chuàng)新大賽逐級(jí)遴選舉行，給獲獎(jiǎng)高中生科技創(chuàng)新人才搭建展示的平臺(tái)，也為參與活動(dòng)的每一位高中生埋下創(chuàng)新的種子，激發(fā)他們的創(chuàng)新意識(shí)，他們認(rèn)為創(chuàng)新距離自己很近，觸手可得。

三、大手拉小手的“學(xué)習(xí)活動(dòng)”加快高中生科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)

在高中化學(xué)教學(xué)中，學(xué)校可開展大手拉小手的活動(dòng)，構(gòu)建區(qū)域校內(nèi)外合力，促高中生科技創(chuàng)新，也可以建立高等院校、科普設(shè)施、科教企業(yè)與高中生科技教育活動(dòng)聯(lián)動(dòng)的機(jī)制，還可以利用“雙導(dǎo)師制”指導(dǎo)學(xué)習(xí)活動(dòng)。例如，走訪科研機(jī)構(gòu)，了解物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的現(xiàn)代化技術(shù)和先進(jìn)成果。開展伊犁河水質(zhì)的成分研究和水污染的問題以及沿河兩岸工廠污染物排放的問題。鑒于我們學(xué)校的硬件完不成這個(gè)項(xiàng)目，需要有資質(zhì)的單位幫扶我們，伊寧市環(huán)保局是高中生科普基地，可以幫助我們完成研究。同時(shí)在專業(yè)人士的引領(lǐng)下，學(xué)生感受到了化學(xué)的魅力，激發(fā)了學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

四、“科學(xué)史”學(xué)習(xí)活動(dòng)，培養(yǎng)高中生的科學(xué)精神

教材中的科學(xué)史話欄目涉及化學(xué)家、化學(xué)史料和化學(xué)發(fā)現(xiàn)等拓展性內(nèi)容。例如，氧化還原反應(yīng)概念的發(fā)展：1774年，法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫提出燃燒的氧化學(xué)說，人們以得氧和失氧定義氧化還原反應(yīng)。1852年，英國(guó)化學(xué)家弗蘭克蘭提出化合價(jià)的概念，人們以化合價(jià)升高和降低定義氧化還原反應(yīng)。1897年，英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子，人們以電子的轉(zhuǎn)移定義氧化還原反應(yīng)?！盎瘜W(xué)史”學(xué)習(xí)活動(dòng)讓學(xué)生掌握化學(xué)知識(shí)和化學(xué)原理的同時(shí)，感受到了科學(xué)家們的研究歷程，樹立崇尚真理的意識(shí)，不斷探索和創(chuàng)新，服務(wù)社會(huì)，推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

五、“STSE綜合實(shí)踐”促進(jìn)高中生科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)

STSE（科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境）綜合實(shí)踐活動(dòng)可激發(fā)高中生科技創(chuàng)新的科研潛質(zhì)，提升科學(xué)素養(yǎng)。各學(xué)科融合探究的學(xué)生活動(dòng)，是培養(yǎng)高中生科技人才的最佳載體。例如，距離我們學(xué)校1.5公里的伊寧市六星街歷史街區(qū)，是學(xué)生自主選擇“STSE綜合實(shí)踐”的研究對(duì)象。有些學(xué)生想研究歷史街區(qū)特色美食——百年古蘭丹姆冰激凌的制作工藝；有些學(xué)生想研究拒絕使用添加劑的柳芭俄羅斯列巴面包房食物發(fā)酵的研究；有些學(xué)生想通過化學(xué)分析方法研究網(wǎng)紅藍(lán)墻面肺子美味湯汁的秘方；有些學(xué)生想研究歷史街區(qū)新能源開發(fā)利用的問題；有些學(xué)生想研究六星街歷史街區(qū)垃圾處理的問題；有些學(xué)生想研究六星街建筑材料的防腐蝕問題；有些學(xué)生想研究六星街主要污染物的來源及危害；有些學(xué)生想研究六星街污水排放問題和處理的情況；等等。學(xué)生帶著問題查閱文獻(xiàn)和實(shí)地考察，走進(jìn)伊寧市六星街。通過查閱文獻(xiàn)，學(xué)生找到伊犁師范大學(xué)李教授和她的團(tuán)隊(duì)，得到了專業(yè)理論和知識(shí)的指導(dǎo)。高一（4）班杜××和?！羶蓚€(gè)學(xué)生無意中發(fā)現(xiàn)了語(yǔ)言景觀“工人街九巷”錯(cuò)誤。這一發(fā)現(xiàn)激發(fā)了學(xué)生探索的欲望，社會(huì)責(zé)任感油然而生，她們協(xié)作共采集了96塊景觀語(yǔ)言語(yǔ)料，發(fā)現(xiàn)翻譯不當(dāng)共14處，并把自己的研究結(jié)果告知六星街所在的社區(qū)管理工作人員，改善了旅游文化建設(shè)，并撰寫科技小論文《“一帶一路”下景區(qū)語(yǔ)言景觀的探究——伊寧市六星街歷史街區(qū)（AAAA級(jí)景區(qū)）》參加2022年兵團(tuán)第20屆青少年科技創(chuàng)新大賽一等獎(jiǎng)。高××和于×熱愛家鄉(xiāng)，知道新疆伊寧市是“一帶一路”沿線最西部邊境城市，既是一所歷史文化名城，又是一所國(guó)家級(jí)優(yōu)秀旅游城市。伊寧市六星街是一個(gè)富有特色的歷史文化街區(qū)，具有多元文化交匯的人文資源優(yōu)勢(shì)和獨(dú)特的城市格局。

基于核心素養(yǎng)的“學(xué)習(xí)活動(dòng)”是高中生科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要方式。學(xué)習(xí)活動(dòng)形式多種多樣和內(nèi)容層次豐富，在活動(dòng)中師生教學(xué)相長(zhǎng)，相互促進(jìn)，學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式，主動(dòng)學(xué)習(xí)，建立高階思維，逐漸成為高質(zhì)量科技創(chuàng)新人才；教師在學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)過程中成長(zhǎng)為專家型教師，引領(lǐng)高中生科技創(chuàng)新。科技興則民族興，科技強(qiáng)則國(guó)家強(qiáng)，科學(xué)技術(shù)和創(chuàng)新從來沒有像今天這樣深刻影響著國(guó)家的前途和命運(yùn)，從來沒有像今天這樣深刻影響著人民的生活福祉。我們要為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興貢獻(xiàn)自己的力量。