桑蠶文化背景下培育高中學生化學實驗創新能力的問題與對策研究

關鍵詞：桑蠶文化；化學實驗；創新能力；高中化學

課題項目：本文系河池市教育科學“十四五”規劃2024年度課題“依托地方特色文化培育高中學生化學實驗創新能力的實踐研究”（立項編號：2024B035）的研究成果。

桑蠶文化作為中華傳統文化的重要組成部分，蘊含豐富的科學實踐智慧，為化學實驗教學提供了獨特的文化載體和跨學科融合場景。以桑葚中的花青素為例，其提取工藝、功能等不僅涉及化學知識，還與生物學、歷史等多元領域相關。桑蠶文化源于現實生活，不僅是中華民族優秀傳統文化的重要內容，也是培育高中學生化學實驗創新能力和化學學科核心素養的優秀素材。

近年來，教育界倡導將非遺技藝、傳統工藝融入學科教學。當前高中化學實驗教學還存在創新思維培養不足、學科融合不佳等問題，難以激發學生的主動探究意識[1]。本研究聚焦桑蠶文化背景下的實驗教學改革，旨在探索以文化驅動創新、以實踐培養能力的可行路徑，為高中化學實驗教學提供兼具人文性與科學性的方案。利用傳統文化資源開展學科實踐活動是新時代鑄魂育人工作的重要內容，有利于學生形成鄉土情懷和家國認同感，繼承和弘揚民族優秀文化，樹立正確的價值觀。

一、桑蠶文化與高中學生化學實驗創新能力培養的契合點

（一）融入文化元素，激發實驗探究興趣

桑蠶文化具有豐富的內涵，能為化學實驗教學提供情境化支撐。教師在教學中可結合桑葚中花青素作為天然色素的應用案例，幫助學生構建認知橋梁。在學生接觸桑樹種植與蠶絲紡織的相關內容時，教師可引入桑甚在傳統染色工藝中的應用案例等，激發學生對花青素結構特性的探究興趣。例如，教師可讓學生觀察桑葚汁液在不同酸堿環境中的顯色差異，引導學生設計實驗驗證酚羥基的解離規律。又如，教師可將花青素提取流程中的溶劑選擇、溫度控制等步驟轉化為開放性課題，讓學生自主探究，以此突破教材固定實驗內容的局限，激發學生的實驗探究興趣。

（二）關聯傳統工藝，深化知識理解

桑蠶產業涉及的巢絲、染色等工序蘊含豐富的化學知識。桑葚中的花青素可作為絲織品的天然染料，教師引入對這一天然染料穩定性的研究，能將傳統經驗與現代理論緊密聯系起來。學生通過分析古法染色流程，能發現桑葚提取液在遇金屬媒染劑時產生的顏色變化現象，進而產生探究配位鍵形成對色素固著效果的影響機制的興趣。在構建“提取一改性一應用”這一完整的實驗鏈時，學生需要綜合運用薄層色譜法判斷花青素純度，并用紫外分光光度計測定其降解速率。這樣的實驗將有機化合物性質的知識與實際工藝需求緊密結合，能加深學生對相關知識的理解。此外，教師可對傳統工藝中隱含的化學問題進行拓展延伸，讓學生在多步驟實驗中構建物質轉化與能量代謝的立體認知框架。

（三）豐富實驗資源，拓展實驗創新空間

不同生長階段的桑葚果實能為花青素含量測定提供梯度樣本，實驗資源較為豐富。學生在采集不同生長階段的桑葚進行對比實驗時，需自主設計提取方案并優化測定條件。該過程涉及離心轉速調整、緩沖溶液配制等精細化操作。基于桑蠶產業鏈的完整資源體系，教師可將桑皮纖維改性、蠶沙堆肥處理等環節轉化為跨學科課題，從而拓展實驗創新空間。

二、桑蠶文化背景下培育高中學生化學實驗創新能力存在的問題

（一）實驗設計拘泥于傳統模式，學生創新思維受限

目前，基于桑蠶文化開展的化學實驗教學仍拘泥于教材固有范式，這限制了學生對花青素的多維度探究。現有實驗多聚焦于驗證性操作，學生在實驗中僅能機械記錄現象，而無法自主設計變量對照實驗。在涉及花青素提取工藝優化的內容時，目前的實驗教學多集中于對乙醇濃度、浸提時間等單因素的探究，未能結合傳統染色工藝中的復合變量展開研究[2]。這種程式化設計導致學生難以突破“提取一分離一檢測”的線性思維框架，在面對如“桑葉發酵對花青素穩定性的影響”等開放性課題時，無法進行路徑創新。

（二）實驗材料選擇單一，學科交叉融合程度不足

當前以桑葚花青素為核心的化學實驗，所選材料基本都是成熟的桑葚果實，較少探究桑蠶文化產業鏈中其他具有研究價值的資源。一方面，在提取花青素的實驗中，學生大多使用新鮮成熟的桑葚果肉，未將未成熟的青果納入研究范疇，因此錯過了對比不同成熟度桑葚成分差異的機會。另一方面，學生較少將蠶沙、蠶絲等桑蠶產業相關產物與花青素研究聯系起來，未能構建跨學科研究場景。例如，在分析花青素結構特性時，學生未能融入生物學、物理等學科的知識，難以從多學科視角深入探究桑葚花青素的應用價值。

（三）教學資源開發不足，文化融合深度不足

目前，用于支撐桑蠶文化與化學實驗教學融合的資源體系尚不完善，制約了學生創新能力的發展。在教學資料方面，關于桑蠶文化融入化學實驗教學的案例較少，教師在設計實驗課程時，難以獲取將桑葚花青素提取工藝與古代染色技法相結合的詳細資料。在校園實驗設施方面，針對花青素結構分析的高端儀器相對不足，導致學生無法開展深入研究。在多媒體資源方面，關于桑葚花青素應用的動態演示視頻與虛擬仿真實驗資源較少，導致學生難以直觀了解傳統工藝與現代技術之間的聯系［3]

（四）評價重結果輕過程，對創新能力缺少關注

現有評價機制過度強調花青素提取率、顯色反應準確度等顯性指標，忽視了對實驗過程中學生創新思維的質性評價。除此之外，目前一些過程性評價工具存在結構性缺陷，如實驗記錄本僅要求填寫標準化數據，未設置異常現象分析專欄，導致桑甚發酵等引發的色素降解現象無法轉化為學生的探究性學習課題。同時，評價反饋過于關注操作規范性，未能針對學生提出的桑樹品種差異對花青素結構的影響等前瞻性課題展開延伸討論，限制了學生批判性思維的發展。

三、桑蠶文化背景下培育高中學生化學實驗創新能力的對策

（一）重構實驗教學模式，搭建分層創新實踐平臺

在化學實驗教學中，教師要重構實驗教學模式，搭建分層創新實踐平臺，以培養學生的創新思維。

第一，教師可將實驗教學內容劃分為基礎驗證、拓展探究、創新設計三個層次。基礎驗證層次要求學生在掌握桑葚花青素基本性質與提取原理的基礎上，完成相應的基礎實驗；拓展探究層次的內容要具有一定的開放性，能引導學生圍繞花青素提取工藝中乙醇濃度與浸提時間的交互影響等問題展開探究；創新設計層次要求學生結合桑蠶文化中的染色工藝，自主提出研究問題，自行設計實驗方案并開展實驗。

第二，教師可引入項目式學習理念，以桑蠶文化中的傳統染色技術為背景，設計“結合桑葚花青素開發天然染料”等綜合項目。在項目實施過程中，學生需要查閱文獻、設計實驗、開展實驗并分析結果，全程參與到實驗探究中。教師則要根據學生的實際水平提供差異化指導，幫助學生突破線性思維框架，提升自主設計實驗的能力。

第三，教師可建立實驗成果展示與交流機制，組織實驗成果匯報會，讓學生展示自己在實驗過程中的創新點與收獲，以此激發學生的創新熱情與競爭意識，營造良好的創新氛圍[4]

（二）挖掘桑蠶特色資源，構建多元材料體系

依托桑蠶產業鏈構建化學實驗材料體系，能為創新實驗設計提供豐富的研究資源[5]。第一，教師可建立涵蓋桑樹各組織器官的材料庫，收集桑葉提取物、桑枝木質素、桑皮纖維素等衍生資源。其中，桑葉黃酮類物質的測定可與花青素研究形成對比實驗模塊。第二，教師可開發基于傳統工藝的現代提取技術，對溫控浸提法、酸堿梯度分離法等基礎方法進行改良，設計符合中學實驗室條件的操作規程。在儀器有限的條件下，教師可指導學生采用目視比色法定量分析色素濃度，利用家用白醋與食用堿調配緩沖體系以替代精密的pH計。第三，教師可根據實驗需要建立學科知識與桑蠶文化要素的聯系通道，將巢絲廢水處理、蠶沙堆肥等生產場景轉化為講解化學平衡、氧化還原反應等知識的教學案例。在構建多元材料體系時，教師要確保資源具有多樣性，并引入桑蠶文化元素。同時，在構建多元材料體系時，教師應結合“感知一解構一重組”的路徑，先引導學生認知材料的自然屬性，再讓學生解析材料的化學成分，最后幫助學生完成跨學科的創新應用設計。

（三）整合桑蠶文化資源，開發校本特色實驗課程

為解決教學資源匱乏與文化資源開發不足的問題，教師可依托桑蠶文化資源，結合地方特色和現有教學條件，開發具有校本特色的實驗課程。一方面，化學教師可與歷史、語文等學科的教師組成課程開發團隊，深入挖掘桑蠶文化資源，將桑蠶養殖過程中的物質變化、古代染色工藝中的化學原理等內容轉化為適合高中生的實驗教學素材。另一方面，教師要充分考慮本地區的教學實際，多設計符合本地區教學情況的實驗項目。在課程實施過程中，教師可引導學生通過查閱地方桑蠶文化資料、走訪當地桑蠶養殖戶等方式，收集實驗所需信息，將桑蠶文化與化學實驗緊密結合，讓學生在學習化學知識的同時，感受到桑蠶文化的魅力，進而提升文化自信和實驗創新能力。

（四）完善過程評價機制，建立多維創新能力評價標準

目前，部分學校的評價體系過于重視結果，忽視了學生創新能力的發展。對此，教師要構建更完善、科學的過程評價機制，以準確評估學生在化學實驗中的創新能力發展水平。首先，教師要重新制訂實驗評價標準，在保留必要結果性評價指標的基礎上，增加一些實驗創新要素方面的評價指標，如實驗設計思路的新穎性、實驗方法的獨特性、對異常現象的分析處理能力等。其次，教師在教學過程中，應詳細記錄學生在實驗準備、實驗操作、數據分析等環節的表現。最后，教師要引入多元評價主體，應用教師評價、學生自評、學生互評等方式，從不同角度對學生的實驗過程進行評估，以此培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。通過完善過程評價機制，建立多維創新能力評價標準，教師能更好地評估學生在化學實驗中的創新能力發展情況，引導學生注重探索與創新，培養學生的批判性思維和實踐能力。

四、結論

通過對桑蠶文化背景下高中化學實驗教學進行探究，筆者發現以桑甚花青素為核心，構建分層實驗教學模式和多元材料體系，開發校本課程及完善評價機制，能有效培養學生的實驗創新思維。在未來的研究中，相關教師可進一步探索桑蠶副產物在新型功能材料開發中的應用潛力，積極建設區域性桑蠶資源數據庫，開發配套的移動端實驗指導系統。同時，重視實驗安全規范與文化傳承，通過項目式學習促進學生科學素養與人文素養的協同發展。

[參考文獻]

[1］葉承名.創新高中化學實驗教學，提升學生實踐能力[J].課堂內外（高中版），2025（7）：60-61.

[2］孫衛中，夏向東.聚焦高中化學實驗教學，提升學生創新思維能力［J].上海課程教學研究，2024（2）：28-32.

[3］王喜東.高中化學實驗教學中學生創新能力培養的途徑與方法［J］.數理化解題研究，2024（15）：115-117.

[4］張祖志，黎泓波，吳承旺，等.通過數字化實驗培養中學生探索創新能力研究：以高中化學“化學反應速率測定”為例［J］.理科考試研究，2021，28（17）：58-60.

[5］申鴻雁.談高中化學實驗教學學生創新思維的培養［J].才智，2020（7）：10.