创客教育下高中化学实验教学新模式浅析

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[摘要]创客教育是一种提倡创新、团结协作并融合多种学科进行综合教育的新型教育模式，将其用于高中化学实验模式的变革之中，为实验教学模式的改变注入新鲜的能量。本文对如何运用创客理念进行实验教学模式的改变提出了三种方法，包括仪器创新，注重过程；自行组织，合作探究；课外延伸，发散思维。希望通过对具体的案例分析，为高中化学实验的改革提出一些可行性建议。

[关键词]实验教学；创客教育；高中化学；创新；实验改革

随着国家对创新型人才的需求大幅增加，以及教育相关文件中的具体要求，“创新”已成为教育系统中被提及最多的一个词汇。然而，如何在教育上创新、如何改革教学范式，也正在成为每个教师都必须思考的问题。教育不仅要教会学生知识，而且还要培养学生的能力，有必要培养学生的多面性发展。但在具体的教育实践中，这项要求的落实情况并不理想。学校盲目地为了提高成绩而剥夺了学生的实验时间使得化学实验室的使用效率低且学生对于化学实验知识的参与感不强，不能及时、适当地教给学生所需的知识与技能，从而减弱了教育效果。化学教育中最重要的就是如何改革化学实验模式。在这种需要除旧布新的大环境下，创客教育作为一项融合了科学、数学、工程等多种技术的新兴教育模式，开始在越来越多的学校里彰显出独特魅力。创客教育是将创客文化与教育结合在一起，从学生的兴趣出发，在使用多种工具进行集体合作的教学模式下，培养学生解决多学科融合的问题、团队合作、创新能力的一种优质教育。在创客教育概念的影响下，怎样有效创新高中化学实验教育模式值得探讨。

1高中化学实验教学现状分析

1.1师资短缺，观念落后

据了解，很多学校由于师资力量不足，对于化学这门学科的教学时长仅为每周两到三节课。对于正常的教学任务来说，这么短的时间都尚且不够，何来给学生进行动手实验的时间。因此，对于一些探究性的实验只能转变为理论课的学习。但这仅仅是一方面，更重要的是面对着升学的压力、“唯分数论”，仅凭一些探究性实验无法在短期内大幅提高学生的化学成绩，所以最后只能采取这样的冷处理办法。但实际上，探索性实验的目的是提高成绩，同时培养学生自己分析和解决问题的能力、实验后进行反思的能力以及和同学团结协作的能力等等，这些都是在书本中无法学到的。而这些额外获得的能力，才是对学生来说真正需要的。

1.2场地有限，设备不足

对于一些偏远的地区，教室可以说是稀缺的资源，对实验室的投入力度更小，就导致很多学生在读完了高中三年之后，连实验器材都没有碰过。稍微好一点的地方，也会因为各种原因难以开展实验教学，如：缺少教育经费、实验药品不足、没有足够经验的化学实验员等等。现阶段，大多数学校对于高中阶段的化学实验讲解都是依靠演示实验。

1.3模式单一，缺乏创新

由于高中化学教学课时有限，通常大多数教师会采用演示实验的方式，在这个过程中，教师是绝对的领导者与组织者，一方面与“以学生为主体”的教学理念相悖，一方面也抹杀了学生在化学实验中的创造性与积极性，导致学生对于化学实验的体验感极差。不得不提的是，对于教科书上墨守成规的实验，学生也会产生厌烦的情绪。这时，如果不利用创新和探索性的经验来激发学生的好奇心和求知欲，学生认知学习的效果就会大打折扣。

2创客教育理念概述

创客教育是一种以“教育就是生活”为理念的创客空间生态系统，“线上+线下”、“虚拟+现实”、“学校+家庭+社区+社会”的学习场景对于学生来说是全新的。这是一种以知识的跨学科融合为载体，保持工匠精神，保持创作者思维，转变教学方式为主线，发展创作者文化，实现全人发展目标的教育新形式[cu。创客教育是一种充满着开放性、实践性与未知性的教育，教师通过引导学生在学习中运用多种渠道进行综合性学习，并将学生在日常学习中的发散性思维整合到一起，形成一套系统完整的学习模式。创客教育提倡创新、推崇合作，理念的核心就是使每个孩子的想象力变成现实，培养多面立体的魔方型人才。

3创客理念下高中化学实验教学模式的政策导向

创客教育倡导创新、实践、协作，秉承“开放创新、探索体验”的教育理念，以“在创意中学习”为主要学习方式，以培养多元化人才为目标，进而提高学生的基本素养。[2]化学实验是学习化学不可缺少的部分，往往需要学生自己动手进行实验以解谜。2ols年9月，教育部在《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见(征求意见稿)》中提到，要“探索STEAM教育”、“创客教育”等新型教育模式，使学生逐渐增强信息意识与创新意识，养成数字化学习习惯[[3]2016年5月，中共中央国务院印发的《国家创新驱动发展战略纲要》[4]提出了国家创新驱动发展的三步走目标，要求推动教育创新、改革人才培养模式。教育部颁布的《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》[5]指出，“多样化的高中化学教学模式中，应以科学探究实验为主，着力培养学生的创造性思维和实践探究能力”。在教学过程中，以促进学生全面发展的教育思想为指导，可以有效提高学生的学习效率，调动学生学习化学实验的积极性，帮助学生掌握这些实验知识。创客教育使学生在对于化学实验操作的过程中运用自己的知识体系去类比去创新，达到举一反三、融会贯通的学习高度，这样才能使教科书的知识更加生动，给学生提供实际的发挥空间。

4创客教育理念下高中化学实验教学模式的革新方法

4.1仪器创新，注重过程

现阶段很多学校的化学实验无法开展是由于仪器等设备的缺乏，在创客理念的指导下，教师在组织化学实验教学活动时，可以不拘泥于死板的教学模式，可以通过引导学生观察生活，使其自主利用生活资源来收集素材，用常见品代替实验仪器，有时甚至会收获更好的效果。如何改善有毒气体参与的化学反应，是体现绿色化学理念化学教学的重要内容。比如，在进行硝酸的强氧化性实验时，由于生成物中含有空气污染物成分-NO2，因此可以充分利用注射器，利用注射器注入浓硝酸来与木炭反应生成NO2、CO2气体，之后再用注射器吸出NO2、CO2气体注射入NaOH的溶液中进行尾气处理，这样就防止了在拆卸装置时NO2的逸出，不仅可以是实验操作更简便、现象更明显，而且可以减少污染、节约药品，培养学生的节约意识、环保意识和创新意识，同时与传统的吸收尾气方法相比产生的污染更少。按照这样的方法，就可逐步训练学生的创新性学习能力，也对尾气吸收装置有更深层次的认知。除此之外，对于铜与氯气的反应也同样可以采用类似的方法来进行实验。该实验首先要利用注射器收集制好的氯气并在注射器针尖处插上针头护帽用于密封备用，实验仪器有石英玻璃管、一根事先去掉绝缘皮的铜导线(将铜导线里面的一束细铜丝团成球状)、酒精灯。将团好的铜丝球放在石英玻璃管中间，依次连接装置并检查装置的气密性。实验开始首先点燃酒精灯给铜丝球加热，用注射器的针尖刺入石英玻璃管左侧的胶塞，缓缓推动活塞将氯气推入，反应一段时间之后可以观察到铜丝球变为红热状，并且在管内产生大量棕黄色的烟。将氯气全部推净后将针头拔掉，并再次按顺序重复上述步骤：快速将空气推进玻璃管中，从而把刚才管中反应所产生的烟压入盛有少量蒸馏水的具支试管中，并轻轻用力摇动使其溶解，溶液呈蓝绿色。此时缓缓拉动活塞，使少量的氢氧化钠溶液吸进具支试管之后，发现产生了蓝色絮状沉淀。学生在进行实验的过程中，能主动提出多种操作方法，并详细记录实验现象，同时做好实验记录。在实验仪器的创新中也达到了学生化学实验思维的创新。上述的仪器只是可利用的一小部分，在生活中还有很多类似的仪器可以用来改进实验，这就需要老师和学生共同探索未知的世界，让学生养成“人人争当小创客”的实验意识，不局限于书本中的实验操作，而是利用发散性思维将化学实验的重要性完全发挥出来。

4.2自行组织，合作探究

创客教育提倡推陈出新、躬行实践、通力合作、互惠共赢，在这个过程中，教师应该鼓励学生充分理解他们所学的知识。在日常的学习中学生会遇到一些难以处理的问题，一个人的力量或许难以解决，但“一根筷子容易折，十根筷子难折断”说的就是这个道理。教师要在具体的实验方案安排上，突出学生为主体，引导学生自行组织探究实验，切实培养学生在化学学习中的自主发现意识与合作探究意识，培养学生的协作能力，进而培养学生的创新精神。对于学生的不同想法要给予帮助和支持，不能一味扼杀，这样才能使化学实验教学发挥出最大的价值。比如在学习“焰色反应”的时候，在正常情况下选用的都是铂丝，但是由于铂丝的价格较为昂贵，并非每个学校的实验室都会配有，就算是有的话数量也不会太多。而考虑到现在学校里各班级的人数，学生在做分组实验时就很难做到每个人都有机会尝试，也就很难达到实验设计的目的。为此，老师引导学生们利用所学知识，创造出更好地办法来解决实验危机。同学们集思广益，对焰色反应实验做了以下的改进：准备一个点滴板，先在上面放置所需要进行颜色反应的固体物质，状态可以是粉末状或晶体状，再用家里药箱里常备的酒精棉球蘸取少量药品放到酒精灯外焰上点燃并迅速移开，就可以非常清晰的看到各种颜色的火焰，尤其是钾的化合物，不需要透过蓝色钴玻璃就能清楚地看见紫色的火焰。在小组合作的过程中，不仅解决了实际实验中的问题，还有的同学提出疑问：刚开始的前几秒为什么火焰呈淡蓝色，这个颜色会不会影响焰色反应？老师在让大家小组讨论之后，整合学生的讨论情况来给出最终解释。前几秒火焰呈淡蓝色是由于酒精蒸气要先进行燃烧，这时候还不是金属的焰色反应所显示的颜色。但是在过了几秒种之后酒精蒸气消耗殆尽，导致刚开始所产生的淡蓝色逐渐消失，才开始显示出金属焰色反应的颜色。创客教育不只是一种宏观的教学理念，它也可以渗透进我们实际教学的每一个知识环节。对于提出问题和给出代表性回答的同学，老师要在讲解之后提出表扬；在实验操作的过程中，对于和他人友好协作的同学也要给予鼓励和肯定，在创客教育理念下运用榜样教学法能让学生对于化学实验知识的学习更有兴趣。

4.3课外延伸，发散思维

当然，教材是高中化学实验教学设计的主要参考。然而在实际教学过程中，书本中枯燥的实验往往会破坏学生的兴趣。这时就需要教师运用自己的专业技能，将实验与学生的实际生活相联系，把化学实验从实验室迁移到生活的各个角落。比如在讲解“氯的化学性质”的过程中，教师通过引导学生自主设计实验计划，向学生提出一些有关于漂白剂的一些问题，希望学生能够用自己所学来解释漂白剂失效的原理。在实验的过程中，有些同学会发现漂白剂外包装上标有一些不能用其漂白的物质，为了探究其中的反应原理，学生尝试独立使用化学语言进行创新实验并解释他们在生活中面临的问题。课堂之外的化学知识远远多于课本中所体现的，因此老师要引导学生将化学实验与生活中的常见物质相联系。比如家庭中经常用到的防止蛀虫的樟脑丸，就可以用来进行有趣的化学实验。实验用品就是学生家里拿来的樟脑丸，在一个直径比较大的试管或者量杯之中放入10毫升的36%的醋酸溶液，将一粒樟脑丸放入仪器中，观察到樟脑丸立即下沉。此时，再向反应容器中加入20毫升的18%的碳酸钠溶液，此时观察到液体中出现气泡，刚才沉在下面的樟脑丸也立即浮起来。随着时间的推移，只见它时而浮起，时而沉降，时而翻转，时而又静止不动。这都是由于樟脑丸的密度略大于醋酸溶液，碳酸钠的加入导致醋酸与其发生化学反应并生成气体。随着反应的不断进行，气泡不断地附在樟脑丸表面，因而樟脑丸和气泡这个整体的密度又会小于液体的密度，从而樟脑丸在这样的作用下又浮起来。当樟脑丸漂浮在液体表面的时候，樟脑丸表面上所附带的气体就会逸散到空气之中使气泡减少，因此樟脑丸又沉了下去，如此循环往复，就出现沉浮反转的现象。学生在这个实验的过程中体现出了强烈的兴趣，并主动去探寻实验现象背后蕴藏的“玄机”，从而真正的将化学实验课堂融入生活，而不是让化学理论与实际相脱节。在创客理念的指导下，将会有越来越多有趣的化学实验被创造出来。在这个过程中，学生将真正成为课堂的主人。

5结语

在目前的高中化学实验中，由于固有模式的影响，使得许多实验教学只是徒有其表。创客教育理念在高中化学实验的引入是一次有关新旧理念的强有力碰撞，给实验改革带来了新的方向。在高中化学实验过程中贯彻建设性创客教育理念，培养学生的自主创新意识和科学探究意识，为学生未来的发展奠定基础，使得学生在之后的学习中能找准方向，从而成为对国家、对社会有用的人才。教师要结合化学培养的教育方针，找准创客教育与化学实验的融合点，优化实验教学模式，培养学生的创客精神。

作者:王熙溪 王良 单位:吉林师范大学化学学院