基于学科核心素养的化学综合实践活动设计与实施

曹碧云

摘要：化学学科核心素养是学生通过化学课程学习而逐步形成的必备品格和关键能力文章通过具体案例，分析高中综合实践活动和化学学科的整合设计与实施路径，实现学生核心素养的培养。具体介绍“探究色彩背后的秘密”为主题的高中化学综合实践活动。活动设计按照《中小学综合实践活动课程指导纲要》的要求，活动内容包括颜料及颜料发展史研究、食品中人工色素的研究、食品中天然色素的研究、纸色谱分离墨水的探究等四个子课题。实践表明，化学教师可以积极拓展化学领域资源，推动综合实践活动的纵深发展。

关键词：化学教学;综合实践活动;化学学科核心素养

文章编号：1008-0546（ 2021） 08-0040-04

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

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

一、问题与背景

为实现普通高中课程结构的均衡化，促进学生素质的全面发展，2017年9月教育部发布《中小学综合实践活动课程指导纲要》（以下简称《指导纲要》），明确综合实践活动为国家必修课程。《指导纲要》指出在设计与实施综合实践活动课程中，要引导学生主动运用各门学科知识分析解决实际问题，使学科知识在综合实践活动中得到延伸、综合、重组与提升[1]。核心素养是指学生在接受教育的过程中逐步形成的适应个人发展和社会发展的必备品格和关键能力。高中化学学科核心素养是学生具有化学学科特质综合素质的具体体现，而核心素养实施也需要学生在实际问题的解决过程中感悟。化学学科的综合性和实践性可以在综合实践活动中得以体现。

因此，我校积极开展综合实践活动，学生在每周三的下午两节课参加各类社团与校本课程活动。高中化学综合实践活动借助化学校本课程，将综合实践活动与化学学科进行整合设计与实施，设置有“化学史”“基础实验”“化学与生活”“化学工艺探究”等四个板块，积极拓展化学领域资源，推动综合实践活动的纵深发展。本文具体介绍“化学与生活”板块中的“探究色彩背后的秘密”主题，该主题以生活中多样色彩为素材，设计并实施综合实践活动课程。

二、活动目标与设计

在“探究色彩背后秘密”的主题下，子课题围绕“生活中的色彩”，向学生经验和生活回归。四个小组成员结合自身兴趣确定子课题主题，既有广泛的化学内容，也有跨学科的实践探索。四个子课题同时开展，各自的主题和具体内容见表1。培养学生的核心素养是本课程活动设计与实施的核心目标。化学学科核心素养包括“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”五方面[2]。子课题分别指向的核心素养与具体表现方式见表2。

三、活动准备

1.教师准备

综合实践活动课程是在教师指导下，围绕一定课题的学生自主研究活动，其基本框架是：选题、开题、研究、结题。教师的指导原则是：定方向、指方法、解疑难、重发展[3]。教师的首要工作是帮助各组学生选好课题。选题应本着立足课本而不拘泥于课本的原则，以化学视角从课堂和生活中的化学两个方面进行挖掘，结合学生身心特点和化学学习基础。因此，教师引导学生共同讨论确定四个子课题，帮助学生制定好详细的研究计划，明确具体要做的事和时间安排，指导学生图书检索。

2.学生准备

在教师指导下，学生自由结合，每组4-5人组成课题组，产生组长，经过讨论后确定课题，开展调查研究。学习有关研究的知识与技能。子课题需要组内成员明确分工，既负责各自的研究任务，又相互研讨、密切配合。第二周时各小组从子课题研究主题、研究计划、预期成果三方面集巾交流，汇报后开始实施子课题。

四、活动过程

1.颜料及颜料发展史研究

小组成员通过资料检索，整理相关信息，介绍颜料的发展史。既有史实故事穿插，又从化学视角分析代表性颜料的成分。要知道每一种颜色的背后都是一段尘封的故事。这部分科学史的内容具有趣味性、故事性，学生很投入。每一种全新的颜料出现，其所展现的颜色才被赋予了全新的名字。最早的颜料都来白天然矿物，比如赭石。古埃及人早在公元前四世纪就已经掌握了一些制作颜料的能力，雌黄最早于公元前4000年的埃及吉萨壁画中被发现。梵高使用的主要颜料，铅白和铬黄，尤其是“铬黄”，可能是造成他患病的原因。凯撒大帝在埃及对骨螺紫一见倾心，将其定为罗马皇室专用色，18岁的化学家珀金合成了苯胺紫染料，因而成为了世界巨富。不少人推測拿破仑之死与舍勒绿有关。美国佛利尔研究所从中国战国至汉代陶器、青铜器等彩绘颜料中分析出蓝色的硅酸铜钡，命名为中国蓝。该组学生最后小结：颜料的发展史说到底也是人类化学工业的发展史。每一种都是人类文明路上留下的脚印，有的踏实稳健，但有的却不知深浅。记住这些走过的弯路，我们才能找到更平坦的直道。这些史实能够帮助学生认识到人类对自然科学的认识是曲折发展的，提升学生的科学精神素养。学生展示的艺术作品让大家感受颜料带来的美好与希望。该组成果为：“颜料及颜料发展史研究”调查报告与展示课件、艺术作品图片展（图1）。

2.食品中人工色素的研究

该小组的研究对象为人工合成食用色素。小组成员走进商超，调查食品配料表巾的人工色素添加剂，整理相关食品名称与色素种类。学生对带回的食品样品进行色素水溶性实验，如某彩色糖果加水静静等待lOmin后，彩色糖衣全部溶解，形成美丽的图案。“食品中能够添加哪些食用色素？”为了回答这个问题，学生查阅《GB 2760-2014食品安全国家标准食品添加剂使用标准》[4]了解到9种着色剂（赤藓红、靛蓝、亮蓝、柠檬黄、日落黄、苋菜红、新红、胭脂红、诱惑红）及其各类食品中的最大使用量。该组还关注到违禁人工色素添加剂“苏丹红”。苏丹红是一种人工合成的偶氮类的化工染色剂，该小组对食品中的苏丹红的结构、理化性质、代谢毒性及检测方法做了介绍。该组成果：“食品中人工色素的研究”调查报告与展示课件（图2）。

3.食品中天然色素的研究

小组成员首先关注天然色素的分类与重要的天然色素。小组同学发现不同瓶装水泡出的黑枸杞颜色有差异，这引起了他们对时下养生明星“黑枸杞”的关注。他们测试不同品牌瓶装水的pH，发现不同品牌的瓶装水pH不同，猜测可能黑枸杞颜色变化与溶液酸碱性有关。于是分别向3支装有等量的黑枸杞水中加醋酸、小苏打、食盐水，且另取一支试管作空白对照组，加醋酸为红色，加小苏打水为蓝色，加食盐水仍为紫色。通过查阅资料，学生发现原来黑枸杞中的花青素是天然的酸碱指示剂，若用A表示花青素，它存在A（蓝色）+H+

AH+（红色）这样一个可逆反应。考虑到小组学生尚未学习化学平衡，我们用初步的化学平衡原理做了解释，即：若反应物被增加，可促使反应物继续生成生成物。该组还探究了其他富含花青素的食物。该组成果：食品中天然色素研究报告与展示课件、“探究黑枸杞颜色变化”实验报告（图3）。

4.纸色谱分离墨水的探究

“黑墨水是一种单一染料还是混合染料？”该小组成员就这一问题，选取三种品牌黑墨水，采用纸色谱层析法进行探究。小组同学用毛细管点样墨水，展开剂分别为乙醇（A）、水（B），一段时间后，观察到纸上展开了不同的色带。当水通过毛细作用在纸上移动时，墨水中的染料随之上升。不同的染料随溶剂上升的速率不同，它们在上升的过程中就会逐渐分离，从而形成不同的色带（图4）。学生通过探究，得出黑墨水是混合染料的结论，而且，墨水晶牌不同，展开剂不同，分离的程度和速度不同。该组成果;“墨墨水的分离探究”实验报告。

两周的分组研究后，各小组整理资料，展示成果，小组成员相互交流，思维碰撞。通过多元评价，建立活动档案袋。通过学生自评、小组评价、教师评价等多元评价方式（表3），对组员的突出表现进行肯定，不足之处也提出中肯的意见。最后根据评价结果，评选出优秀个人、优秀活动小组、优秀综合实践成果等，并将每位学生的成果和评价等资料收集到他们的活动档案袋中。

五、活动反思

1.活动设计面向学生生活体现学科融合

本课程活动从学生多彩的生活世界出发，去探寻人工颜料的发展史，走过颜料发展的轨迹;走进商超中的食品世界，对食品中的人工色素做调查研究;以黑枸杞、黑墨水等常见的生活物品为材料，探究食品中的天然色素“花青素”，探究黑墨水中的染料分离实验，形式丰富，趣味横生。综合实践活动课程超越学科界限，本课程活动以“探究色彩背后的秘密”為主题，学生运用跨学科知识解决问题，不是单一化学学科知识的学习和接受。本课程活动积极拓展化学领域资源，加强与相关学科的联系，打通知识的界限。学生在生活中学习知识，又将学习到的知识运用到自己的生活中，有强烈的收获感，对接下来的综合实践活动充满期待。

2.活动实施注重学生主动实践和开放生成

本课程活动各小组基于学生已有经验和兴趣，自主确定各子课题的目标和内容，在调查和探究活动中动态地发现问题、解决问题，使活动主题不断深化、不断完善。在综合实践活动实施过程中，通过教师灵活的教学策略、有效的教学指导保障实践活动顺利实施。在课题开展后，教师要勤巡视、多观察，帮助学生纠正研究中的偏差。在整个实践活动中，教师不仅要及时为学生做好相关服务，提供相应的实验药品和器材，还要确保学生的活动安全。

3.活动评价结果分析

本次活动的评价结果采用了自我评价、小组评价、教师评价三种学习方式对参与学习的学生在活动中的情感体验、行为表现、学习成果等方面做出相应的评价，每个评价包含8个描述性语句，分别用A-十分符合，B-基本符合，C-不太符合，D-完全不符合四个等级填写量表。

（1）自我评价结果分析

本次活动主题选择满足绝大部分学生的兴趣需求，学生在小组活动中整体表现良好，也对学生素养的提升有一定的作用。其中第3、第5题问题比较突出。通过交流发现，一些学生对小组的讨论与安排采取简单跟随态度，不排除有学生是因为个性的原因。第5题一些学生课外学习手段比较单一，学生在搜集资料时采用的上网百度的方式。但有时网上的资料缺乏一定的全面性和权威性，专业的数据检索有待教师的进一步指导。

（2）小组评价结果分析

在学习活动中，各小组组员间能做到经常交流，自由表达，合理分工，按时完成任务，合作整体情况良好。出乎意外的是，有30%的学生在活动过程中很少与他人交流。出现这种情况与学生任务难度较低、交流渠道有限等各方面因素有关。

（3）教师评价结果分析

通过总结学生表格和活动观察来看：参与本次活动的四个小组的研究难度都不算太大，从活动整体来看，活动开展顺利，各组表现都值得肯定。从活动过程来看，学生参与度较高，基本能按计划完成学习任务，对指导教师的意见也能积极采纳。从活动成果来看，小组代表汇报时表达精彩，成果能解决提出的问题。小组l的颜料史实引人人胜，小组2的人工色素让学生重视食品安全，小组3的用化学平衡原理解释天然色素变化，小组4的色素分离效果有待完善与改进。存在的问题是大部分的学习小组成果在创新性上还不足，缺乏深入的思考和理解。

高中化学与综合实践活动课程紧密结合，让学生学会合作，学会研究，学会有意义的学习，促进学生核心素养的发展。综合实践活动课程是对教学模式、学习方式和教学行为的重新建构，体现时代发展和时代需求，学科教学也应积极参与课程的开发与实施。学生学科素养在综合实践活动课程中得以延伸和发展，综合实践活动过程巾遇到的问题和所学的知识又可以充实学科的内容。开发综合实践活动与学科相结合的途径与价值还有待进一步地实践探索。

参考文献

[l]中华人民共和国教育部.中小学综合实践活动课程指导纲要[M].北京：北京师范大学出版集团，2017：lO-ll

[2]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[s].北京：人民教育出版社，2018：3-4

[3]叶佩玉.中学化学教学设计[M].上海：上海教育出版社，2016：372

[4]国家卫生和计划生育委员会GB 2760-2014食品安全国家标准食品添加剂使用标准[S].北京：中国标准出版社，2014：8-11