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摘要：转变学生的学习方式，改变教学评价方式，培养学生的核心素养的关键是进行实验教学。开设基于项目学习的高中化学系列家庭实验可以改变轻视实验的现状，使教学方式和评价体系多样化，提升化学学科育人功能。通过在高一、高二不同年级开展家庭系列实验的设计、实施和研究，学生自我学习的能力、运用知识的能力、创新能力得以培养，学科成绩明显提高。

关键词：项目学习；家庭实验；核心素养；设计与实施

《普通高中化学课程标准》[1]提出要转变课程学习方式：思考、实践与创新。也大力提倡科学探究，其本质就是要激发学生通过化学实验主动地提出问题，积极地探索问题，运用所学知识解决问题。改变多年来学生从“听化学”到“做化学”、从“被动接受”到“自主探究”的学习方式。化学课程目标完全符合以培养“全面发展的人”为核心的中国学生发展核心素养的大目标。要在化学课堂中培养出能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力的优质学生首先得培养学生得创新探究能力。在高中化学课程实施的过程中引入项目学习将更有利于该学科课程目标的达成。基于项目学习的高中化学家庭实验的设计与实施有利于培养学生科学素养。本文中的项目学习借鉴夏雪梅博士的界定：学生在一段时间内与学科或跨学科有关的驱动性问题进行深入持续的探索，在调动所有知识、能力、品质等创造性地解决新问题、形成公开成果中，形成对核心知识或学习历程的深刻理解，能够在新情境中进行迁移。项目学习设计有六个维度：核心知识、驱动性问题、高阶认知、学习实践、公开成果和全程评价。学生在小组为单位的项目学习中贴近社会，自主学习，合作交流，培养解决一系列综合问题的能力，最终共同完成项目产品（如视频）。

1 开设基于项目学习的高中化学家庭实验的目的

1.1 改变轻视实验的现状

杭州地区自2016年G20峰会之后，各校的化学实验室很多化学试剂不全，采购渠道的限制，采购手续的繁琐导致很多实验开设不了。大多数学校一堂课课时是40分钟或45分钟，虽然教师和学生都喜欢在课堂上多做有趣的实验，提高学生的学习热情，从而提升教学质量。但同时学校领导也希望化学老师能轻负高质，教学进度适当前置，用最少的课时在各种统测和联考中成绩能名列前茅。而很多演示实验的开设，没有足够长的时间是很难有明显的实验现象的。考虑不能在有限的教学时间内完成教学内容，很多想做实验的老师最后又回到以讲以练为主的教学中。将项目化学习与高中化学家庭实验有机融合，给课堂教学让课时，让学生有更多的的时间去完成必修1、2和选择性必修1、2的实验活动和研究与实践项目。实现科学探究活动的有效实施。改变学校课时不足，实验难以开展的现状。

1.2让教学方式和评价体系多样化

实验教学是培养创新探究能力的“土壤”，是学生发现问题、分析问题和解决问题的发源地。“做中学”可以诱发和强化学习心向，是诱发心理活动（诱发情绪、促成思维、体悟情感）的载体，是引发、维持、促进学生学习的媒介。可以让学生开展以下丰富多彩的活动：调查家中使用的常见调味剂和洗涤剂；组队；统计必修1、必修2中涉及的各类实验；分析对比教师提供的家庭小实验清单中涉及的实验药品；采购欠缺的相应试剂（硫酸铜等）与仪器（温度计、pH试纸、学生电源、碳棒等）；利用节假日结合教学节点尝试完成家庭小实验清单中的各类实验，记录现象（正常的或异常的），完成拍摄，结合反应原理做成PPT汇报成果。解决在高考目标的强力驱动下的以教为主的教学方式，让学生在家庭实验实践活动中走向深度学习。使教学方式多样化，形成小组为单位的视频使教师对学生学的过程评价多元化。

1.3育人功能提升

“做中学”模式本质上是一种体验式学习。将学习者置于真实的复杂的大环境中，用所学到得知识与技能去解决家庭乃至当今社会的热点问题、与学习者切身相关的现实问题甚至是科学技术的前沿问题。学习者在实践创新中包括的劳动意识、问题解决、安全意识、团队合作、技术应用等基本要点尽数囊括。这种学习模式无疑与培养“以提高学生的科学素养为主旨”目标不谋而合，故而日益受到国内教育界人士的重视。通过以高中化学家庭实验的多种探究活动，促使学生学习方式的转变，形成教师“素养为本”的教学方式，更好的培养出求真务实、有安全意识、有社会责任感等高素养的人才。

2 基于项目学习的高中化学家庭实验的设计

高中化学家庭实验，广义上讲是指以人教版高中化学必修1、必修2和化学选择性必修1、2、3中涉及到的演示实验、学生实验以及适合在家完成的一切实验。文中主要的高中化学家庭实验是指必修1、必修2、化学选择性必修1、化学选择性必修2中的系列演示实验、学生实验以及适合在家完成的一切实验。教师根据学生的认知结构，实验的特点，通过对实验目的、实验平台、实验内容、实验评价等进行拓展而形成的系列实验。

在高一学年，要完成必修1、必修2中的系列家庭实验。必修1中可以设计以下系列实验：1、用果冻、配制淀粉溶液做丁达尔实验；2、做NaCl、NaHCO3、CuSO4固体和溶液的电离实验；3、测漂水的酸碱性、用漂水处理校服或衣服上的污渍，用加白醋的漂水处理衣物上的污渍并对比加和不加的漂白速度；4、用白醋处理水壶中的水垢；5、用洁厕灵去除马桶上的污渍；6、测NaHCO3、CuSO4溶液的酸碱性，并互滴，感知酸碱性环境不一样，现象和反应的不同。7、测NaHCO3固体加少量水的温度变化。必修2中可以设计以下系列实验：1、测雨水的酸碱性；2、测碳酸氢钠中加白醋后的温度变化，测硫酸铜溶液中滴加小苏打的温度变化；3、制水果电池；4、在脏杯子中分别加等量的茶垢清洁剂，再分别加等量的常温水和热水，定性感知温度对速率的影响；5、用不同浓度的白醋滴加到碳酸氢钠中感知速度对速率的影响；6、在两袋猕猴桃中一袋放一个熟苹果，一袋不放，放在同一环境中，感知催熟剂的效果；7、做水蒸蛋，在鸡蛋清中加硫酸铜溶液，在豆浆中分别加白糖和酱油，感知蛋白质变性。在高二学年，要完成选择性必修1、选择性必修2中的系列家庭实验。清单如下：1、简单的燃料电池制作；2、在废旧钥匙上镀铜；3、培养CuSO4﹒5H2O大晶体和小晶体。

在高一、高二年级开设相应的评比活动，如在高二可以开设以下评比活动流程：

3 基于项目学习的高中化学家庭实验的实施

高中化学家庭实验的开设需要学生自主找合作伙伴，分工合作，在淘宝上采购相应的实验材料。查阅资料，充分考虑实验的安全性、试剂使用的连续性，结合课堂教学内容设计相应的实验方案。约定合适的时间地点完成相应的实验并录制视频。记录实验现象，用学科符号表征宏观实验现象，分析异常实验现象。剪辑视频合成一个完整的展示作品等等，都需要学习小组的团队合作，过硬的学科知识，学生做中学学习方式的改变。如可以在高二学年提供如下实施方案建议：

3.1提供采购试剂与用品清单（参考图示，建议多组同学合买省邮费）

石墨碳棒4-6根，硫酸钠固体500g，硫酸铜固体500g，若干节干电池自制直流电源（电池盒+干电池若干）或直接购买如图所示学生电源，250ml烧杯2-4个，鳄鱼夹电线2-4根，音乐贺卡或灯带或发音器，滤纸袋（参考图示），废旧铁质钥匙

3.2提供实验的具体操作步骤

实验一：简单的燃料电池制作的具体步骤：

石墨碳棒的处理：将石墨碳棒放在煤气灶小火火焰上灼烧2-3min（火力过猛易烧断），立即投入到冷水中，反复操作3-5次，使碳棒表面多孔粗糙。

2、将灼烧后的2根碳棒插入饱和硫酸钠溶液中，与6V直流电源连接，通电约20s，使两电极的碳棒上吸附大量气泡。

切断电源，迅速在两极之间接上音乐贺卡或灯带或发声器（原来连接直流电源正极的碳棒应该与用电器的正极相连），观察现象并录制视频。

实验二：简单电镀铜实验的具体步骤：

烧杯中加硫酸铜溶液，废旧钥匙接直流电源的负极作阴极，碳棒接直流电源的正极作阳极，合上开关后观察实验现象并录制视频（具体操作步骤可参考视频）

实验三：CuSO4﹒5H2O大晶体的培养的具体步骤：

1、用蒸馏水和分析纯硫酸铜晶体配制半烧杯煮沸状态的饱和溶液，然后将烧杯置于盛有热开水的面盆中（盖上表面器）让其自然冷却。开始出现晶种是在液体表面，慢慢长大下沉，过一会儿烧杯底部出现许多小晶体。小心取出晶体，选用形状完整的晶体作晶种，并用细线扎牢作为下一步制备大晶体的晶种。

2、制备大晶体硫酸铜要在保温杯中进行。方法是先制备好一烧杯煮沸状态的饱和硫酸铜溶液（也可以用步骤1中剩余的饱和溶液），然后倒入保温杯中（保温杯事先用开水预热过），注意不可把杯底部的晶体倒入保温杯，最后将晶种置于溶液中央位置，将线一端系在杯盖上，盖好杯盖。过数小时，一块有规则大晶体硫酸铜就形成了。

实验关键。①必须用纯净晶体和蒸馏水。②容器必须十分清洁。③选用的晶种大小不论，但形状一定要完整。④保温杯中溶液不可有未溶解的任何物质。

几点说明；（1）放入晶种后一小时左右检查一次结晶情况。如果发现放入的晶种消失了，说明溶液尚未达到饱和，可以另选一颗较大晶种继续进行结晶实验过程如果发现长大晶体形状不规则，说明晶种形状没有选择好，应另换晶种继续结晶。（具体操作步骤可参考网上视频，视频中用到的滤纸袋，可以网上购买类似过滤茶叶渣的袋子）

4基于项目学习的高中化学家庭实验实施后的研究

在化学科学发展的历史进程中，每一个重大的理论进展、每一个重要的发现和发明都是基于实验研究或经过实验事实检验的。可见开设实验教学，学生积极参与实验是培养其科学素养的最佳途径。从高中化学课程对学生发展核心素养的贡献量表即可明了。在学生发展核心素养的20个基本要点中化学实验教学对提升学生发展核心素养占比为45%。实验作为科学研究的主要方法，从各国的课程指导思想和内容选择取向的一致性都能说明其的重要性。如德国的化学课程将化学实验和研究方法作为目标明确列出。如英国的科学课程将科学探究作为学生学习的核心内容。《普通高中化学课程标准》从理念到内容，均强调以实验为主的科学探究的重要性。

通过开设系列高中化学家庭实验后，学生对化学学科的兴趣明显增加，团队合作意识明显提升，制作视频的能力大幅度提升，学生个性化元素得以展示。学生自我学习的能力得以发展，运用知识的能力明显提升，学生的创新能力得以培养，学生学科成绩明显提高。如任教班级的学生学科成绩明显提高（标注黄色的为任教班级），用以下量表说明：

总之，高中化学家庭实验的开设，旨在培养学生的自主学习，合作交流，动手能力，观察能力，能独立解决一系列复杂的、综合的、实际问题的能力。

参考文献：

[1]普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）解读 北京：高等教育出版社，2020

[2]陈进前．核心素养导向下的化学教学[J]．中学化学教学参考，2017．（1-2）：1-4

[3] 王磊等．化学学科能力及其表现研究[J]．教育学报，2016．（8）：46-56

[4]夏雪梅.项目化学习设计：学习素养视角下的国际与本土实践[M].北京：教育科学出版社，2018.