摘要： “学习活动建议”是《义务教育化学课程标准（2022年版）》化学课程内容重要组成部分之一。加强信息技术的应用，创新内容呈现形式，探索开发数字化教材，提供更加丰富的教学资源与多样化的学习方式，是新课标对教材内容的组织与呈现要求之一。在对教材进行二次开发时，教师应利用“学习活动建议”中安排的“实验探究活动”“调查与交流活动”“项目式学习活动”等内容，引导学生开展定量的科学探究，借助可视化的数据认识化学问题的本质，培养他们多视角收集证据解决化学问题的能力。
关键词：化学；课程标准；学习活动建议；手持技术；教材二次开发
《义务教育化学课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）以促进学生核心素养发展为导向，设置了五个学习主题，每个学习主题的教学提示，包括教学策略建议、情境素材建议和“学习活动建议”。新课标提供核心素养发展导向的学习机会和学习环境建议，旨在优化课程目标和学业质量在每个学习主题中的实现途径，促进教学方式和学习方式的转变[1]。在明确了“教什么”“教到什么程度”的同时，新课标还强化了“怎么教”的具体指导。化学教材是化学课程重要的物化形态与文本素材，是实现化学课程目标的重要载体，是开展化学教学的主要资源之一[2]。“如何使用教材（教科书），是‘教教材还是‘用教材教，这是区分教师专业化程度的标尺”[3]。教师“用教材教”的能力实际上就是教师的 “教材二次开发能力”，它也是教师应具备的关键能力之一[4]。教师在教学中，应坚持核心素养导向的课程资源观，充分发挥课程资源开发和利用的主体作用，加强信息技术的应用，创新内容呈现形式，探索开发数字化教材，为学生提供更加丰富的教学资源与多样化的学习方式[5]，促进全面育人目标的实现。如何以新课标中“学习活动建议”为依据，推动数字化实验在化学教材[6]开发中的应用？下面，笔者谈谈自己的认识和做法。
一、对“学习活动建议”的理解
“学习活动建议”是义务教育化学课程内容重要组成部分之一，是学生参加化学学习活动重要内容。教学中，教师不仅要让学生学习新课标里规定的“所要达到的最基础的学习要求”，而且还要根据“学习活动建议”，明确探究和实践任务，放手让学生探究和实践，鼓励学生以自主与合作方式参与活动，并给予必要的指导与支持。
（一）研究“学习活动建议”有利于探寻实践思路与方法
“学习活动建议”建立了学生活动的标准，规范了学生“怎么学”，指导着教学评一体化学习任务的设计。任务是开展探究实践的主体，有了任务才能激发学生去探究思考并设计方案，积极观察、分析，形成探究实践的思路与方法。教师参考“学习活动建议”设计任务，指导学生探究才具有有效性和权威性。另外，“学习活动建议”提出了活动的实施方案，为教与学指明了方向。
（二）落实“学习活动建议”有利于激发学生的探究欲望
义务教育化学课程作为一门自然科学课程，具有基础性和实践性[7]。学生应像“科学家一样思考问题”，学习化学。教师呈现“学习活动建议”，让学生探寻自己喜欢的学习内容和适合自己的学习方法，逐渐增强探究兴趣。
“学习活动建议”对探究实践素养的培养具有重要的作用。在教学中，教师应吃透新课标中“学习活动建议”，在利用教材内容的基础上，应用信息技术并使之与化学实验深度融合，切实做好化学教材二次开发工作。
二、对教材二次开发的认识
（一）科学使用化学教材
对于教材内容的呈现，教师应领会新课标的内涵及要求，不能简单堆砌事实材料，而应注重内容的内在联系，体现学科思想和方法。但受篇幅影响，教材给予的素材往往只是诸多素材中的一部分。
化学课程内容具有趣味性、基础性，教学内容体系也充分符合学生的认知发展规律，满足学生在不同水平上的进阶发展需求。孔子说“不愤不启，不悱不发”。“愤”和“悱”二字诠释了学生在学习中，会产生“认知冲突”，经历“平衡—不平衡—新平衡”的学习过程。教师应该根据学生的实际情况和教学需要，积极钻研如何有效地对教材进行创造性开发和使用。教师对教材的二次开发，也充分体现了教师的教学智慧和教学创新[8]。
教材[9]突出了学科特点，考虑到不同区域、不同学生的发展需求，留有一定的弹性和灵活性，便于教师的创造性教学和学生的个性化学习[10]。如教材给出了用灼烧火柴梗来判断蜡烛燃烧外焰、内焰和焰心温度高低的方法。该实验是学生正式学习化学后接触的首个探究性实验，对于培养学生的科学思维、科学探究与实践等化学核心素养、敏锐观察能力、严谨科学思维有着重要作用[11]。再如，教材中采用红磷燃烧法“测定空气里氧气的含量”，该实验的设计思想源于拉瓦锡着名的“12天实验”[12]。教材编写者如此设计，尊重并沿用拉瓦锡实验思路，且实验易操作，现象明显。教材中“探究”和“实验”等栏目都是重要的教学资源，但教师平时使用教材中的这些资源时，不能只是一味地“拿来”，还应该学会分析实验内容编写与实际教学中存在的“不一致”[13]，对教材进行二次开发，更加合理、有效地使用教材。
（二）改变学生学习知识方式
在《初中化学教学设备配置标准》的科学探究主题中，专门列出了数字化探究实验的专题。该文件建议学校选配计算机、数字采集器、软件及多种传感器在内的计算机数据采集处理系统，并根据不同的传感器类型，给出了一系列活动建议。
教学中，教师应坚持以“以融合促发展”的思想，即依托教材又不依赖教材，突破教材的限制，挖掘数字化实验资源，对教材进行二次开发。这样不仅能充分发挥传统实验蕴含的教学价值，而且能对该实验有效扩展，让学生获得更为丰富的科学探究体验，提高实验教学效率。
教师将数字化实验应用于教学中，有助于增强学生获取、加工、处理信息的能力。在教学中科学开展数字化实验有利于开阔学生的视野，丰富学生的知识体系，为学生知识体系的建构提供强大的技术支持，提高学习效率[14]，促进学习方式的改变，有效实现深度学习。在手持技术的支撑下，教师能更好地实现“学生为主、教师为辅”的教学方式，将以往“教师提供问题和方法，学生通过实验结果得出结论”的教学过程转化为数字化环境下的“教师创设情境，学生发现问题，主动找出方法，最后讨论得出结论”的教学过程，让学生体验实验乐趣，提高主观能动性[15]。
三、手持技术和教材开发深度融合的实践
笔者结合新课标中“科学探究与化学实验”“物质的性质与应用”“物质的组成与结构”“物质的化学变化”“化学与社会·跨学科实践”五个学习主题，依据“教学提示”中“学习活动建议”的内容，整理出手持技术数字化实验在初中化学教材编写内容基础上的拓展内容，有效推动教材深度开发。下面，以“学习活动建议”中“探究铁钉生锈的条件”和“探究常见酸溶液、盐溶液与金属发生的置换反应及规律”两个活动在教材开发中应用为例介绍如何将手持技术和教材二次开发深度融合。
（一）探究铁钉生锈的条件
按照教材给出的探究方案，学生需要课前用1周左右的时间准备，以对照、观察的方式探究铁制品锈蚀的原因（发生反应的条件）。在教学中，有学生提出能不能缩短实验时间并且实现氧气、水的变化情况可视化。为了满足学生的学习需求，笔者对该实验进行改进：用还原性铁粉和取暖贴等代替铁钉，在密闭容器中，用湿度传感器、氧气传感器、温度传感器等实时监测容器中水分、氧气和温度的变化情况。这样不仅缩短了实验时间，而且便于学生根据曲线判断铁生锈氧气、水的变化情况，了解该反应放热的特点。同时，学生对反应快慢的影响因素和“铁生锈”的应用有了新的认识。
在开展传统实验时，学生观察到用植物油液封的水中铁钉锈蚀了。为了探究用油膜法能否制造无氧环境，笔者采用定性和定量研究相结合的方式，设计严谨的实验方案，用山泉水、大豆油、铁钉等做实验（如图1）。实验过程中，在去除溶解氧的水中倒入大豆油，同时插入光学溶解氧传感器、不锈钢温度传感器，连续采集3天水中溶解氧的数据[16]（如图2）。学生展开定性、定量研究，查阅文献，根据溶解理论判断，用油膜法无法制造水中无氧环境，进而提出了对传统实验的改进方案。
（二）探究常见酸溶液、盐溶液与金属发生的置换反应及规律
以“铁与硫酸铜溶液反应”为例。教材设计了“反应前后物质的质量关系”的探究内容，对于其中的方案二用“铁与硫酸铜溶液”在密闭容器中反应，有学生提出疑问，“从反应原理分析，没有气体参加反应也没有气体生成，为什么要在密闭环境中进行”。为了答疑解惑，笔者用pH试纸检测硫酸铜溶液的酸碱度，让学生知道溶液显酸性且酸性较强。学生根据“酸溶液与金属”发生置换反应的特点，知道该反应有氢气生成，对为何设置密封装置有了正确的认识。随着认知水平的提高，学生又提出疑问，“溶液中的pH应该逐渐变大，为何用pH传感器测定发现结果恰恰相反，溶液的酸性不降反升”。笔者继续和学生一起分析。学生根据反应体系的特点，提出“有可能氧气参加了反应”，用溶解氧传感器测定，发现溶解氧在不断地减少。为了进一步验证上述措施能否真正排除氧气对此实验的干扰，师生改用去氧蒸馏水配制成的硫酸铜溶液，放入铁钉后用pH传感器测定（如图3），发现 pH没有再下降而是上升（如图4）。这说明控制住氧气这一干扰因素后，铁与硫酸铜溶液反应的现象回归“正常”[17]。笔者融合手持技术开展数字化实验，从定性定量相结合的视角，促进了学生高阶思维的发展。
除了上述两个案例外，教师可全面结合“学习活动建议”在教材开发中融入数字化实验开展初中化学教学（扫码查阅表格）。
四、总结
教育家叶圣陶先生说：“教材只能作为教课的依据，要教得好，使学生受益，还要靠老师的善于运用。”
对教材的二次开发，应在保证科学性的前提下开展。教师要注意学生的可接受性，在叙述和描述时注意语言通俗、承接顺畅、逻辑清晰；应正确理解课程改革精神，结合新课标中的“学习活动建议”，促进数字技术和化学教学深度融合，真正实现教材开发的创新；应努力将大概念的建构、思路方法的形成、态度责任的养成与化学核心知识的学习、科学实践活动的开展有机融合，促进学生核心素养有效提升；应利用数字化实验装备改进传统实验，让学生借助可视化的数据认识化学反应本质，培养学生多视角收集证据解决化学问题的能力[18]，实现数字技术在教材开发中的高效应用。
参考文献
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（作者系江苏省昆山开发区青阳港学校化学特级教师、正高级教师）
责任编辑：祝元志
