苏州市教育教学“十三五”规划“普通规划”立项课题

《拓展高中化学教材实验，培养学生化学核心素养的实践研究》

中期研究报告

所在单位：苏州工业园区星海实验中学

课题主持人：王素珍  张松树

课题组成员：严明华、季厚鹏、黄益平、崔晓芬、刘和平  孟郊   强春春

报告人：张松树

《拓展高中化学教材实验，培养学生化学核心素养的实践研究》于2017年3月正式批准为苏州市教育教学“十三五”规划“普通规划”立项课题，2017年4月18日进行了课题开题论证。在开题后的一年多时间里，课题组从以下几个方面进行了实践探索与研究，汇报如下：

一、   对课题核心概念的再认识

在课题的实施方案中，我们对课题核心概念的认识和描述属于大量文献的综合借鉴，缺乏独特的个性化认识。开题论证之后，我们课题组针对专家提出的意见，并结合自身的理解，对课题中几个核心概念反复商议论证，我们认为：本课题中的——

高中化学—高中是我国九年义务教育结束后更高等的教育机构，上接初中，下启大学，一般为三年制。中国的高中教育指初中以后高中阶段的教育，包括：普通高中、职业高中、中等专业学校、技工学校等，属于高中教育的范畴。高中化学是指学生在初中接触了一年化学知识之后，进入高中阶段的化学学习，普通高中的化学教材有人教版、苏教版、鲁教版，职业高中等学校教材版本较多。

教材实验—而这里的化学实验是指广义的化学实验，包括一切有利于学生理解掌握各种物质的组成、结构、性质、及其变化规律的所有实验举措，包括普通高中三种版本教材必修和选修（含选修六）教学时的演示实验、学生操作的课堂探究实验、学生课外趣味实验等等。  

实践研究—从学科实践建构高中化学核心素养

化学科学发展至今，化学实验仍然是探索物质奥秘的重要研究方法，也是学生化学学习中进行科学探究的重要途径，是培养学生创新精神和实践能力的重要活动。从化学实验研究的对象看，有物质的合成（转化）与分离、物质组成和结构的表征、物质的性能和应用等；从化学实验研究的过程看，化学实验通过一定的实验技术和方法获取物质及其变化的信息，再从结构与性质相联系、变化与平衡相统一的视角，运用比较分析、归纳概括、证据推理、模型建构等方法对实验现象和事实做出合理的解释，揭示化学变化的规律，形成科学的结论；从化学实验结果看，化学实验获取新的化学知识，揭示未知的化学反应原理和规律，发展新的技术和方法，将新的实验研究成果应用于生产、生活和科学研究实践。因此，从化学实验研究的对象、过程和结果分析可以发现，创新是化学科学探究最重要的特征，化学科学探究最能体现和发展人的创新精神和实践能力、团队协作和合作能力，最能培养人的科学精神和社会责任，“科学探究和创新意识”是化学学科实践的核心要素。

二、研究目标与内容的再确定

2017年4月开题论证结束后，综合专家论证意见和苏州地区高中化学教学实际，课题中心组迅速组织星海实验学校化学组就主要研究内容召开了专门研讨会议，几经筛选、整合与修改，最终确定如下：

1、研究目标：

（1）通过本课题研究，在新课程背景下，结合苏教版和人教版教材的实验内容，拓展和丰富教材上化学实验的内涵，探讨高中教材化学实验探究和创新策略，使化学实验生活化、趣味化、探究化、微型化、绿色化，并将化学实验与现代多媒体技术整合，更好的发挥化学实验的教育功能,激发学生学习的兴趣。 （2）通过本课题研究，培养学生的创造精神和实践能力。让学生参与实验设计和探究，掌握科学过程和科学方法,培养其科学探究能力、创新精神和实践能力，使学生成为高素质的综合性人才。

（3）通过本课题研究，在新课程背景下进一步转变教师教学观念，使教师的教学方法有新的突破，从而提高教师的教育理论水平、教学研究能力和教学实践能力。 

（4））建立“探究高中教材实验教学，提学生化学核心素养的实践”的实施体系、形成评价体系。 

（5）推动学校教材化学实验教学保障体系的建设与完善，初步建立教材化学实验教学与研究的长效机制。

2、为了使研究重点更为突出，保证研究的成效，研究内容由原先的六大方面调整为三大块面：

（1）拓展高中化学教材实验教学与提升学生科学素养和创新能力的实践研究 

通过挖掘化学实验素养的内涵,从化学实验素养的结构、化学实验素养的发展、促进学生化学实验科学素养培养的教学实践以及化学实验素养的评价方式等方面来拓展高中化学必修教材实验和选修教材实验。

（2）高中化学教材实验改进和创新的角度和策略研究

高中实验创新的“五化”研究视角，即生活化、生态化、生动化、微量化、定量化。

高中化学实验的创新策略和途径：优化实验方式、优化实验装置、优化实验条件、调整实验试剂、增补教材实验

（3）高中化学教材实验改进和创新课堂实践案例研究

3、研究思路的再调整

原来的研究思路从教师和学生两个方面考虑。

教师—教师主动研究教材实验并设计一系列实验教学方案。

(1)把验证性演示实验转化成探究性演示实验；

(2)把验证性演示实验转化成探究性学生实验；

(3)将验证性学生实验设计成探究性学生实验。

学生—学生在实践中体验探究的成功 

(1)创建开放式化学创新实验室。在这个实验室里除配有高中化学所需的常见仪器、药品（非危险药品），同时配有较多大学实验室的仪器，如：数字传感仪、红外光谱仪、电子分析天平等； 

(2)学生根据教材、课题组编写的高中化学配套校本实验书以及其他参考书，自主学习理论（老师起主导作用）。化学课或课外活动时间学生都可以进入实验室，获取高中化学部分知识。 

现在将研究的思路再微调为：以教师的教材实验创新和设计为主，学生的课外研究为辅，本课题我们构建了“主持人—课题中心组—实验学校”的研究网络，自上而下，由下至上，进行“调查分析—形成课题—理性思考—创新设计—反思总结—实践重建”的螺旋式上升的实证研究：在调查分析当前高中化学教材实验教学的现状，诊断并发现存在的问题；同时对课题中的核心概念、价值追求、框架策略、实践线索等作思辨性研讨，系统构架本课题研究的框架、主线；找准课题研究切入点、生发点和创新空间，探索高中教材实验设计和创新的的基本策略和基本角度；在研究过程中重视问题的自我分析诊断，做好观察与分析（运用课例的微格研究），注重评价考核；定期交流课题研究和实践的阶段性成果；交替运用行动研究、案例研究、叙事研究等方式，引导教师边实践、边研究、边总结，切实有效地进行课题探索。

四、课题研究进程与初步成果

1.制定“高中教材创新实验设计用表”

2.开展“拓展高中化学教材实验”专题研讨活动

3.进行高中教材实验的创新和设计的课例的探索

4.高中教材实验设计和探究的思考

5、阶段性成果：

（1）课本实验的拓展和改进后的课堂研究

（1）刘和平老师—《基于化学核心素养培养的STEM教学实践与探索》，参与本次探究活动的是高一学生，他们在初三和高一的前阶段学习中已经对二氧化碳有了较为深刻的认识，同时，二氧化碳也是他们生活中特别常见的物质之一，但是在某些方面，学生们对它的了解可能还仅局限于课本和生活常识，所以以二氧化碳为实验的主要探究对象更能引起学生的好奇心。

现阶段的中学化学实验无论是学生分组实验还是教师演示实验，一般多停留在传统的试管、烧杯等仪器基础上，对于信息化的融入程度还有待提高。所以，课题组根据教师对数字化实验的了解，设计了关于二氧化碳四个角色的探究实验：“空气家族成员”“呼出气体成分”“雨水宿主”和“舞台效果助推器”。

（2）强春春老师—苏教版必修二《乙醇》，现行普通高中课程标准实验教科书，必修2教材没有该实验，而化学“有机化学基础”(选修5)，第52页实验3-2，介绍了乙醇被酸性重铬酸钾溶液的氧化，说明乙醇具有一定的还原性。这是新教材增加的演示实验。同时，最开始用于检查汽车酒后驾驶也是利用了这个反应的原理。在教材里，该实验介绍比较笼统，只是粗略的说了乙醇在重铬酸钾的酸性溶液中会变成蓝绿色，对于重铬酸钾溶液浓度以及酸性溶液的浓度没有详细的介绍。因此本小组成员想通过实验探究重铬酸钾最佳浓度以及酸性溶液的最佳浓度，检验所加硫酸的量对实验现象有何影响。由此得出实验的最佳反应条件。

基于化学学科核心素养的教学设计苏教版必修2《乙醇》的课题创造性的在必修2补充了一个自制的酒精检测仪，强老师让学生直观感受到了酒精的还原性。

（2）对化学核心素养的再研究

核心素养体系的构建是提升我国人才培养的关键环节，而学生核心素养培养的最主要形式是学科教学，因此学科核 心素养的设计成为了重中之重。使用概念映射和对应分析的方法，了解我国高中科学学科核心素养形成的特点及差异，认识科 学学科核心素养与学生发展核心素养的关系，探讨通过科学学科教育来实现学生发展核心素养的部分目标的方式和途径。

五、研究困惑、反思及下一阶段计划

1.困惑与反思

通过一年多的课题研究与实践，我们虽然取得了不少经验和成果，但随着研究的深入，我们发现在研究中仍存在着诸多问题：

（1）课题组参与人员大都为学校一线教师，自身教育教学工作繁重，教学研究及教研组活动围绕教学目标的达成的多，研究课程目标背后深层次影响学生素质的少。在课题研究过程中大多数教师还是仅仅停留在“参与”的层面，研究的主动性和积极探索、研究的精神不够，研究过程中明显带着管理层的行政干预行为。

（2）迫切需要提升教师的认识和研究的能力，促进教师内涵发展。在下阶段的研究中，要注意指导把课题研究与教学实际紧密相连，多学习，多研讨，多交流，追求课题研究的实效，发挥课题研究的真正作用。

（3）我们的困惑是采取什么样的科学评价方式说明该课题的研究的确促进了学生学科素养的提升，评价体系的设置还不能立即落实，尤其要能找到一个对照样本来进行实验显得特别有必要。

2、下一阶段计划

1、制定实验创新设计的评价指标体系

在课题研究到一定阶段后，通过反思，课题组认为应该对高中生学科素养包含的内容和评价问题做出适合我校特色的解读，为此，接下来我们将指导本课题老师围绕这个问题展开研究，教师们将通过查阅学术期刊、网络等媒体和收集本课题相关资料，在此基础上从四个维度对学生学科素养进行评价并设计评价表。

2、继续开展高中生学科核心素养文献研究，进一步理清对课题内涵的理解。

组织课题组成员增加理论的学习，如对布鲁纳结构主义课程论的再认识、布卢姆“掌握学习”、人本主义与教学、加德纳的“多元智能理论”，建构主义理论对课堂教学的启示，加涅的教学设计思想等。进一步搜集与本课题有关的资料，研究国内外开展相关研究的成功做法，以及教改实践前沿经验，对课题文献要不断进行扩充，博采众长，形成文献研究成果。这些都作为课题实施的理论支撑，使课题组成员在提高理论水平和研究能力的基础上，力求用正确的理论支撑教育教学行为。

3、不断完善课题实施方案，加强课题管理

本课题研究之所以滞后，一个重要的原因是对课题产生不同的校本解读和认识，课题组核心成员在多次研讨中认识到如果将学科组、骨干教师、课题参与积极分子进行有机组合，将可以起到来自学科组长行政方面组织的课题普及学习和全员参与，又可以获得骨干教师的引领以保证课题研究的质量，又激励年轻教师参与课题的热情。接下来，我们还要不断梳理课题研究方案，理清研究思路，分工明确，细化到个人。加强学科组的核心课题建设工作，让学科课题引领学科组成员在主题性建构指引下，开展富有主线的教研活动，不仅提升教育教学的专业研修目标，也提高教师课堂教学的主体性、针对性和本土性，获得教研新亮色、研修一贯性、活动群体性。

4、引导学生参与课题的研究，自制小实验装置，激发学生的化学学习热情。

5、提出解决问题的策略，坚持个案研究、自我反思、实践改进的研究思路

加强课题组成员的理论学习和实践经验的借鉴，加强研究者的个案研究、自我反思、实践改进是课题研究的思路。课题研究教师的学习、反思、改进，要贯穿实验过程的始终；要个人学习和校本研修相结合，将理论思考与实践探索有机结合，课题研究与行动改善相结合。继续坚持以常规教学为载体，以课堂行为为保证的研究方法，加强对教材的研究，准确理解教材编排意图，充分利用教材资源，创造性地设计教学活动。根据有效备课的预案，组织有效课堂教学，勤于反思课堂教学，大胆改进课堂教学。

6、研究积累与课题总结

课题组成员要将教育教学与课题研究相结合，积极撰写教育论文、教学案例等，并实现发表或参加相关评奖。教科室要及时对各学科各阶段研究加强管理，做好研究资料的管理归档，做好活动记录和第一手资料的准备工作边研究边积累资料，如个案、教案、课例等。

为完成结题做好充分的材料整理工作。课题组要将对学生进行学科素养培育的成功案例和课例，装订成册，形成《课题成果集》，并将研究成果汇编成具有指导意义与借鉴作用的校本教材，形成我校对学生学科素养的校本评价。

“拓展高中化学教材实验，培养学生化学核心素养的实践研究”课题组

2018.5.24

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附1：

《拓展高中化学教材实验，培养学生化学核心素养的实践研究》

“高中教材创新实验设计用表”（试行）

附2：

课题组核心成员课例和论文的统计