基于创客教育理论的化学课外实验设计

路文博 薛亚婷 李含 赵聘

摘要：依据创客教育理论，以我国的非物质文化遗产——花丝镶嵌工艺为素材设计了化学课外实验，使学生在造物活动中锻炼动手操作能力和创新能力，在实验过程中深化内化所学化学知识，并主动思考实验过程中出现的问题，按照科学探究步骤积极解决问题。

关键词：创客教育；花丝镶嵌；化学实验

文章编号：1008-0546（2022）12-0093-03

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi： 10.3969/i.issn.1008-0546.2022.12.023

一、课外实验在培养学生核心素养中的重要性

化学是一门以实验为基础的学科。对于中学阶段的学生而言，化学实验也是落实其核心素养的重要手段，发挥着理论教学无法代替的作用。新课标中同样强调化学实验在教学中的作用，主张开展以化学实验为主的多种探究活动。但目前中学的化学实验能力培养方式仍以演示实验和视频实验为主，这样的教学方式过于单一片面，既忽略了学生的主观能动性，也无法培养学生的实验能力和探究能力。

教育的“生态环境”是一个广阔的环境。[1]朱永新认为：学校教育只是教育的一部分．真正的教育应该是全方位、全过程的。[2]除了在课堂等正式环境中学习，非正式环境中的教育正逐渐走进人们的视野，课外实验即是其中之一。由于课外实验的选题不拘泥于化学教材，创新性和趣味性强于教材中的实验，能有效拓宽学生的科学视野。跨学科的实验选题除了帮助学生从实证角度巩固所学，还能提升学生解决综合性问题的能力。面对课外实验中出现的问题，学生还可以自行设计实验方案进行探究，进而提升其科学探究能力。

二、创客教育理论

创客教育在本质上是一种素质教育，侧重培养学生创新能力与跨学科解决问题的能力。我国教育部在十三五规划中明确提出要积极探索创客教育等新教育模式的应用。对于中学化学教师而言，将创客教育融人课堂教学中，可以激发学生的创作欲望，起到传统教学达不到的效果。

将创客教育融人化学实验，在创客教育理念下，学生运用所学知识造物，将自己的想法作品化。在造物过程中锻炼自己的动手操作能力，并在实验过程中深化、内化所学知识。对于活动中出现有探究价值的问题，学生还可以自行设计方案进行实验探究，进而培养其科学探究与创新意识，满足学生多样化的发展需求，符合课程标准的理念。

三、花丝镶嵌中蕴含的化学教学资源

古法花丝镶嵌工艺是将金银等贵金属拔成直径1-2 mm的细丝，再将细丝经过掐、填、堆、编、焊、攒等传统技法组装成形，其成品工艺复杂，审美价值极高。[3]由花丝镶嵌工艺制成的艺术品，大众往往从历史文化的角度去赞赏，从艺术的角度去欣赏，从人文风貌的角度去关注，很少了解其制作技艺及背后涉及到的化学知识。其实从选择花丝镶嵌工艺的原料开始就已经运用到合金材料的化学知识，仅焊接这一流程就涉及到盐类水解、氧化还原的综合性知识。制作一个简单的花丝成品，在脑力上需要调动学生综合性的化学知识储量，在实验操作能力上也对学生提出了较高的要求。学生能在观赏花丝工艺品和动手制作花丝成品的过程中感受到化学的有趣、有用、有益。

四、基于创客教育理论的化学课外实验设计

1．实验目的

（1）培养学生的创新意识和探究能力

花丝成品没有固定的模型，学生可以大胆尝试、放开手脚设计自己喜欢的图案和纹样进行制作。面对实际操作中出現的问题，学生可以自行设计方案进行科学探究，在问题的解决过程中提升自己的探究能力。

（2）提升学生综合性化学问题解决能力

在花丝镶嵌工艺的体验中，学生会面临单一学科知识无法解决的问题，例如“使用什么方法能又好又快地掐丝？”“焊接产生的痕迹是什么？该如何去除？”“明矾无法去除焊接痕迹该怎么办？”等，这些问题的解决不仅需要单一化学知识，更需要学生在更广阔的学科背景下搜集信息，归纳总结所学知识，综合运用化学和其他学科的知识分析解决问题。

（3）体悟化学对人类的价值

通过学习花丝镶嵌工艺的前世今生，使学生感悟到化学与社会文明的紧密联系，加深对化学文化价值的体会。不仅物质生活离不开化学，以人类文化遗产为代表的精神生活也离不开化学的发展。学生在制作花丝成品过程中，也能感受到化学的人文温度，体会化学的有趣、有用、有益。

2．实验内容

“资料”和“课后研究”部分讲述了花丝镶嵌的前世今生，花丝镶嵌工艺从萌芽走到巅峰离不开工匠们精益求精的精神，但横向对比同时期的珐琅工艺，花丝镶嵌工艺由盛转衰的巨变与皇家的垄断脱不开联系。随着花丝工艺流人民间，这项濒临失传的手艺短暂地焕发出生机，后又因为战争等诸多原因再度陷入绝境。直到新中国成立后情况有所好转，但现今仍然面临着年轻人才流失、国家级传承人老龄化和产品创新不足等传承保护问题。这些资料将以科普阅读和课后研究的方式呈现给学生，科普阅读的内容简单易懂，主要是吸引学生的兴趣，增进学生对我国非物质文化遗产的了解。课后研究的内容有一定深度，学生需要动脑思考花丝工艺的数次兴衰背后不同的原因，感悟人民在传承发展中的力量，培养自觉保护文化遗产的责任心。

“原理”部分主要解释了花丝工艺中涉及到的化学知识。即便是技艺精良的传承人自己也很难从化学角度解释花丝工艺背后的原理，但这一部分知识与高中化学知识重叠程度较大，包含涉及到合金知识、氧化还原知识、水解知识和复分解反应等（见表1）。学生在这样一个真实具体的情境中运用所学，不仅能纠正旧知在脑海中的错误偏差，还能自然地将知识内化。

实验操作部分可供学生发挥其创造性，充分体现了创客教育理念。“掐丝”步骤中学生可以选择教师为他们提供的花丝图案，也可以自己设计喜欢的图案并想办法实施（见表1）。在“填丝”步骤中也不必遵循传统花丝工艺的纹样，可以大胆尝试改造创新。花丝工艺的“焊丝”和“酸洗”步骤没有具体的量化标准，需要学生根据自己半成品的大小、复杂程度，调整焊药的质量和明矾等酸洗溶液的浓度。

3．实验评价

本次实验的评价方式由两方面构成，其一是学生花丝成品的完成度，其二是过程性评价。花丝成品的完成度由学生自我打分和小组打分构成。过程性评价则由教师评价、学生评价和组内评价构成（见表2）。

4.实验反思

创新、实践、共享是创客教育的精神。本实验给学生一定的留白空间以发挥其创新能力，在学生将想法作品化的实践过程中巩固运用所学知识，在小组成员的交流中实现合作共享。但本实验也存在些许不足，古法花丝镶嵌工艺步骤复杂，笔者简化了其中步骤，仅保留与化学联系密切的操作，学生无法体验完整的花丝镶嵌工艺。学生动手实践能力有所欠缺，在制作过程中会遇到多次焊接不成功等情况。但学生也表示这次实验非常新奇，特别是运用自己曾经学过的知识创造出独一无二的 成品时内心充满喜悦。由此可见，创客教育下的化学课外实验对学生学习化学具有很大的价值，学校和教师也应当提高对创客教育的重视，灵活运用到教学中。

参考文献

[1] 王晓东，耿毅，王伟群，非正式环境下的化学探究学习一以 博物馆为例[J].化学教育（中英文），2020，41（1）;2-5.

[2]朱永新。 家校合作激活教育磁场一新教育 实验“家校合作共育”的理论与实践[J].教育，2017（Z2）：4-33.

[3] 邹蓓，李庆，张为，黄俊.传统手工艺类非物质文化遗产的保护与传承一以 花丝镶嵌工艺为例[J].天工，2021（10）：54-55.