基于创客教育理念下的化学教学初探———以“氯及其化合物”单元教学为例

◇ 北京 黄正华 韩 珊 王 荣 逯文晶

随着新课程改革进程的不断推进,创客教育理念逐步在很多教育领域中进行应用实践,并取得了非常优异的成绩．中学化学课程标准提倡在教学过程中要逐步培养学生的化学学科核心素养,让其逐步具备适应社会发展需要的必备品格和关键能力．创客教育作为新时代教育领域一种创新教育模式,对培养学生的创新思维和创新能力有着重要的意义．本文结合高中化学“氯及其化合物”单元教学主题内容,探讨基于创客教育理念下的化学课堂教学实施策略．

1 创客教育基本内涵

“创客”一词来源于英文单词“Maker”,本义是指出于兴趣与爱好,努力把各种创意转变为现实的人．创客教育是基于学生兴趣,以项目学习的方式,使用数字化工具,倡导造物,鼓励分享,培养学生跨学科解决问题的能力、团队协作能力和创新能力的一种素质教育．创客教育的主要职能是在深度融合科学研究、技术制作以及艺术创造过程中有效增强学生的自主研究学习、艺术创新以及合作探究等思维能力．对于中学化学教师来讲,融合创客教育理念进行化学课堂教学,可以为学生提供更多的动手操作机会,将更多的资源充分整合到一起,从而使他们的创造欲望得到有效激发,并进一步增强他们的动手实践能力,让他们对相关知识有一个更为深入的了解和认识,进而为他们思维能力的提高及素质的全面发展做出更大贡献．

2 创客教育对中学化学教学的意义

传统的教学模式,课上互动形式较为单一,课程思维容量较小,教师较多关注知识传授的过程,对于单元整体设计较少;关注学生的解题技巧训练多,关注学生的化学素养发展少．学生在教学过程中更多的是获取事实性知识,并依靠浅层的理解和记忆应用知识,较少有机会在教师的指引下进行自主性的探究式学习．为了培养学生的化学学科素养,构建学生的化学学科思维,进行创客理念下的化学教学是十分必要的．

基于创客理念开展的化学教学,教师可以根据学生提出的问题或创意确定学习内容,选择合适的学习方式引导学生进行深度学习,完成相关探究性任务．在此学习过程中,学生通过小组合作式学习,进行探究方案的设计与实施,最终进行问题的解决和任务的完成,这种学习体验活动能很好地激发学生学习化学的兴趣,挖掘学生的学习内驱力,培养学生的创新精神,促进高阶思维能力和核心素养的发展．

3 基于创客教育理念的教学实践研究

3.1 基于主题内容精选情境素材

基于创课学习的要求,选择“氯元素”的相关性质作为创课学习的研究对象．本单元教学涉及的核心物质有氯气(Cl2)、次氯酸(HClO)、次氯酸盐等．这些物质及其相关知识点,在原本的教学中虽具有相关性,但采取分阶段教学,缺乏生动性,并且学生很难找到知识脉络,只是依靠简单的记忆进行学习．与氯元素相关的核心物质都与日常生活息息相关,例如,漂白剂、消毒剂等．因此,教师在课前深入了解学生对于本内容渴望了解的知识点后,选择“消毒剂”作为激发学生学习兴趣的切入点．但是,如何去选择一个真实的情境,将“消毒剂”这个应用代入呢? 可用相关的具有代表性的热点事件,如2016年里约奥运会的“绿泳池”事件极具代表性且符合单元整合的要求．奥运会泳池变“绿”正是由于含氯消毒剂的使用不当造成的．在此事件中,不仅与氯元素的物质性质相关,在问题的发现和解决过程中还能培养学生学习化学的热情和社会责任感．

3．2 基于情境设计学生活动

基于这样的真实情境,将“绿泳池”事件与氯元素相关知识点重新整合,共设计了3 个课时的教学内容,如表1所示．

表1 氯元素单元教学的任务设计

每课时的教学内容设计了3～4个学生任务,并且以多样的形式呈现．在整合的单元教学中,3个课时的任务设计并不是相互孤立的,而是承上启下且前后呼应的．在课程设计中,不仅有知识点的连续关联,更有关注培养学生化学学科核心素养的连续性．例如,课前的学生以小组合作的形式自主调研(第1 课时)——调查游泳池消毒剂的使用现状及相关的生产方法．此任务的完成过程使学生学会利用互联网等多重手段获取氯元素及相关化合物的信息,并有目的、有选择性地提取相关信息,最后以小组汇报的形式呈现出来．同时,前期的课前调查使学生产生“自制消毒剂”的想法,为第三课时的实验探究——自制消毒剂做好实验前准备．再如,第1课时的任务3——氯气的实验室制法,不仅满足学生的认知需求,也正是为第2课时的任务1——探究氯水成分做铺垫．

课上探究实验及讨论任务(第2课时)——探究氯水成分,意在让学生建立宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养,并适当地通过氯气溶于水的过程渗透平衡观念．再则,“为泳池管理者选择合适的消毒剂(第3课时)”,也是要通过多方面培养学生的学科素养,尤其是在科学态度与社会责任方面．因此,本次单元教学在课时设计和任务设计时,都十分注重它们之间的紧密关系并注重逻辑顺序．每节课都会通过不同的设计,培养学生的化学学科核心素养．

3．3 基于教学活动培养学生学科素养

图1 为泳池管理者选择合适的消毒剂

创课学习下的化学教学过程中的任务设计,并不是简单的一句话布置任务,而是通过学生对于知识的回馈或者真实需要,由教师或者学生自己给出适当的信息,让学生在层级递进的资料中寻找答案．下面以第3课时的任务1为例,说明如何通过任务设计培养学生的化学学科核心素养．在本任务中,学生需要根据自身的已有知识和社会经验通过阅读3个相关资料(如图1),为泳池管理者选择合适的消毒剂．资料一,给出消毒剂的消毒原理是氧化作用;资料二,将消毒剂的消毒效率给出了定量的计算模型．学生需要结合这两个资料,利用他们宏观和微观的辨析能力以及证据推理与模型认知能力,才能找出消毒效率高的消毒剂．但是消毒效率高却不是选择消毒剂的唯一标准．资料三中,更进一步给出各种消毒剂的优缺点．这些资料的给予和任务的完成,需要学生通过科学的视角和责任心去帮助游泳馆选择消毒剂．

本次创课学习下的化学教学的最终环节是实现学生的创意——由学生自制消毒剂．学生利用所查资料,与教师进行反复探讨之后,自行设计实验方案．学生制得的消毒剂有最简单的次氯酸盐,也有较为复杂的二溴海因．制备实验结束后,结合生物学科的细菌培养知识对消毒剂的消毒效果进行评价．更重要的是,学生经过一系列的学习探究之后,学会了综合评价,通过切实行动懂得了选择一种消毒剂既要考虑消毒效果又需考虑生产成本．这样的创课学习,培养的不仅是学生的化学学科素养,而是要让学生多学科发展,让学生在面对一个事件时能够从实践层面上升到理性认知层面,并最终在精神价值层面有所提升．这样的创课学习才具有意义,突破了学科的界限,真正实现了深度学习,真正实现了创客教育．

4 基于创客教育理念的教学反思

经过本次创课学习下的化学教学初探,笔者有着很深的教学感悟．首先,开展教学活动需避免碎片化的知识细节,要注重实际问题解决．避免只看到独立的知识点,要将知识结构化,整合教材;杜绝问题解决和知识点两张皮,杜绝为知识点披上真实情境的虚华外衣;其次,教学活动过程中需避免主次不分,确保核心活动的重要性．例如本单元急需解决的是氯元素及其化合物的氧化性和消毒剂的相关知识点,其他的边缘知识点可以大胆弱化或者舍弃．比如与金属的反应、与氢气的反应就被大胆地舍弃了;再次,教学活动中需避免学生的自主性过小,确保开放度．做到以学生为中心,将课堂充分还给学生．