基于創客教育理論的化學課外實驗設計

路文博 薛亞婷 李含 趙聘

摘要：依據創客教育理論，以我國的非物質文化遺產——花絲鑲嵌工藝為素材設計了化學課外實驗，使學生在造物活動中鍛煉動手操作能力和創新能力，在實驗過程中深化內化所學化學知識，并主動思考實驗過程中出現的問題，按照科學探究步驟積極解決問題。

關鍵詞：創客教育；花絲鑲嵌；化學實驗

文章編號：1008-0546（2022）12-0093-03

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/i.issn.1008-0546.2022.12.023

一、課外實驗在培養學生核心素養中的重要性

化學是一門以實驗為基礎的學科。對于中學階段的學生而言，化學實驗也是落實其核心素養的重要手段，發揮著理論教學無法代替的作用。新課標中同樣強調化學實驗在教學中的作用，主張開展以化學實驗為主的多種探究活動。但目前中學的化學實驗能力培養方式仍以演示實驗和視頻實驗為主，這樣的教學方式過于單一片面，既忽略了學生的主觀能動性，也無法培養學生的實驗能力和探究能力。

教育的“生態環境”是一個廣闊的環境。[1]朱永新認為：學校教育只是教育的一部分．真正的教育應該是全方位、全過程的。[2]除了在課堂等正式環境中學習，非正式環境中的教育正逐漸走進人們的視野，課外實驗即是其中之一。由于課外實驗的選題不拘泥于化學教材，創新性和趣味性強于教材中的實驗，能有效拓寬學生的科學視野。跨學科的實驗選題除了幫助學生從實證角度鞏固所學，還能提升學生解決綜合性問題的能力。面對課外實驗中出現的問題，學生還可以自行設計實驗方案進行探究，進而提升其科學探究能力。

二、創客教育理論

創客教育在本質上是一種素質教育，側重培養學生創新能力與跨學科解決問題的能力。我國教育部在十三五規劃中明確提出要積極探索創客教育等新教育模式的應用。對于中學化學教師而言，將創客教育融人課堂教學中，可以激發學生的創作欲望，起到傳統教學達不到的效果。

將創客教育融人化學實驗，在創客教育理念下，學生運用所學知識造物，將自己的想法作品化。在造物過程中鍛煉自己的動手操作能力，并在實驗過程中深化、內化所學知識。對于活動中出現有探究價值的問題，學生還可以自行設計方案進行實驗探究，進而培養其科學探究與創新意識，滿足學生多樣化的發展需求，符合課程標準的理念。

三、花絲鑲嵌中蘊含的化學教學資源

古法花絲鑲嵌工藝是將金銀等貴金屬拔成直徑1-2 mm的細絲，再將細絲經過掐、填、堆、編、焊、攢等傳統技法組裝成形，其成品工藝復雜，審美價值極高。[3]由花絲鑲嵌工藝制成的藝術品，大眾往往從歷史文化的角度去贊賞，從藝術的角度去欣賞，從人文風貌的角度去關注，很少了解其制作技藝及背后涉及到的化學知識。其實從選擇花絲鑲嵌工藝的原料開始就已經運用到合金材料的化學知識，僅焊接這一流程就涉及到鹽類水解、氧化還原的綜合性知識。制作一個簡單的花絲成品，在腦力上需要調動學生綜合性的化學知識儲量，在實驗操作能力上也對學生提出了較高的要求。學生能在觀賞花絲工藝品和動手制作花絲成品的過程中感受到化學的有趣、有用、有益。

四、基于創客教育理論的化學課外實驗設計

1．實驗目的

（1）培養學生的創新意識和探究能力

花絲成品沒有固定的模型，學生可以大膽嘗試、放開手腳設計自己喜歡的圖案和紋樣進行制作。面對實際操作中出現的問題，學生可以自行設計方案進行科學探究，在問題的解決過程中提升自己的探究能力。

（2）提升學生綜合性化學問題解決能力

在花絲鑲嵌工藝的體驗中，學生會面臨單一學科知識無法解決的問題，例如“使用什么方法能又好又快地掐絲？”“焊接產生的痕跡是什么？該如何去除？”“明礬無法去除焊接痕跡該怎么辦？”等，這些問題的解決不僅需要單一化學知識，更需要學生在更廣闊的學科背景下搜集信息，歸納總結所學知識，綜合運用化學和其他學科的知識分析解決問題。

（3）體悟化學對人類的價值

通過學習花絲鑲嵌工藝的前世今生，使學生感悟到化學與社會文明的緊密聯系，加深對化學文化價值的體會。不僅物質生活離不開化學，以人類文化遺產為代表的精神生活也離不開化學的發展。學生在制作花絲成品過程中，也能感受到化學的人文溫度，體會化學的有趣、有用、有益。

2．實驗內容

“資料”和“課后研究”部分講述了花絲鑲嵌的前世今生，花絲鑲嵌工藝從萌芽走到巔峰離不開工匠們精益求精的精神，但橫向對比同時期的琺瑯工藝，花絲鑲嵌工藝由盛轉衰的巨變與皇家的壟斷脫不開聯系。隨著花絲工藝流人民間，這項瀕臨失傳的手藝短暫地煥發出生機，后又因為戰爭等諸多原因再度陷入絕境。直到新中國成立后情況有所好轉，但現今仍然面臨著年輕人才流失、國家級傳承人老齡化和產品創新不足等傳承保護問題。這些資料將以科普閱讀和課后研究的方式呈現給學生，科普閱讀的內容簡單易懂，主要是吸引學生的興趣，增進學生對我國非物質文化遺產的了解。課后研究的內容有一定深度，學生需要動腦思考花絲工藝的數次興衰背后不同的原因，感悟人民在傳承發展中的力量，培養自覺保護文化遺產的責任心。

“原理”部分主要解釋了花絲工藝中涉及到的化學知識。即便是技藝精良的傳承人自己也很難從化學角度解釋花絲工藝背后的原理，但這一部分知識與高中化學知識重疊程度較大，包含涉及到合金知識、氧化還原知識、水解知識和復分解反應等（見表1）。學生在這樣一個真實具體的情境中運用所學，不僅能糾正舊知在腦海中的錯誤偏差，還能自然地將知識內化。

實驗操作部分可供學生發揮其創造性，充分體現了創客教育理念。“掐絲”步驟中學生可以選擇教師為他們提供的花絲圖案，也可以自己設計喜歡的圖案并想辦法實施（見表1）。在“填絲”步驟中也不必遵循傳統花絲工藝的紋樣，可以大膽嘗試改造創新?；ńz工藝的“焊絲”和“酸洗”步驟沒有具體的量化標準，需要學生根據自己半成品的大小、復雜程度，調整焊藥的質量和明礬等酸洗溶液的濃度。

3．實驗評價

本次實驗的評價方式由兩方面構成，其一是學生花絲成品的完成度，其二是過程性評價。花絲成品的完成度由學生自我打分和小組打分構成。過程性評價則由教師評價、學生評價和組內評價構成（見表2）。

4.實驗反思

創新、實踐、共享是創客教育的精神。本實驗給學生一定的留白空間以發揮其創新能力，在學生將想法作品化的實踐過程中鞏固運用所學知識，在小組成員的交流中實現合作共享。但本實驗也存在些許不足，古法花絲鑲嵌工藝步驟復雜，筆者簡化了其中步驟，僅保留與化學聯系密切的操作，學生無法體驗完整的花絲鑲嵌工藝。學生動手實踐能力有所欠缺，在制作過程中會遇到多次焊接不成功等情況。但學生也表示這次實驗非常新奇，特別是運用自己曾經學過的知識創造出獨一無二的 成品時內心充滿喜悅。由此可見，創客教育下的化學課外實驗對學生學習化學具有很大的價值，學校和教師也應當提高對創客教育的重視，靈活運用到教學中。

參考文獻

[1] 王曉東，耿毅，王偉群，非正式環境下的化學探究學習一以 博物館為例[J].化學教育（中英文），2020，41（1）;2-5.

[2]朱永新。 家校合作激活教育磁場一新教育 實驗“家校合作共育”的理論與實踐[J].教育，2017（Z2）：4-33.

[3] 鄒蓓，李慶，張為，黃俊.傳統手工藝類非物質文化遺產的保護與傳承一以 花絲鑲嵌工藝為例[J].天工，2021（10）：54-55.