教育部2017年颁布的《中小学综合实践活动课程指导纲要》明确指出，综合实践活动课程在我国是与学科课程具有同等地位的必修课程。《义务教育化学课程标准（2022年版）》（以下简称“课标”）强调课程围绕核心素养构建，并明确指出：学生应在化学课程的实验探究及学科与跨学科实践活动中，形成相应的学习能力，并能综合运用化学等学科知识与方法，解决真实情境中的问题，进而完成综合实践任务。此外，“课标”还明确将“化学与社会·跨学科实践”列为学习主题之一，强调综合实践活动能推动学生形成运用多学科知识与技术解决问题的系统思维，从而助力核心素养的培养。在普通高中化学实验教科书中，“实践活动”以实际问题为载体呈现，引导学生运用所学知识解决问题，最终实现知识的升华。国内一些学者围绕实践活动展开了相应研究。例如：邱丹
［1］基于项目式学习开发了高中STSE综合实践活动；胡和
［2］在STEM教育理念指导下设计了化学综合实践活动；严水玲
［3］则立足核心素养开发了初中化学跨学科实践活动。这些学者基于中学化学实验，开发并应用了一系列以实践活动为形式的教学方案。一个值得关注的现象是：虽然一线教师最了解学生需求，但他们自主开发的化学实践活动却寥寥无几。
中学化学教学离不开实验，但当前实验教学多以演示或分组形式开展，实验因此常被当作教学的辅助手段，这直接导致实验教学的弱化。笔者认为，我们在教学中可将中学化学实验升级为包含具体情境与问题的实践活动，引导学生在完成活动任务的过程中，深入分析实验蕴含的问题，科学解析实验数据，合理迁移应用实验结果。通过这类具有挑战性的实践活动，助力学生实现知识学习、能力培养与科学思维的提升。
1 化学实践活动的设计
笔者从科学思维角度出发，开发了覆盖基础实验技能（基础层面）、实验思维方法（深度层面）及科学研究型（综合层面）的一系列化学实践活动（
表1）
［4］。设计的每个实践活动内容聚焦一个主题，包括主题选择、探究问题和内容设计。
2 化学实践活动的实施
化学实践活动的实施包括“教学方案设计”“实践活动设计”和“科学思维测试”共3个步骤。笔者以“淀粉遇碘显色”为例，介绍化学实践活动在教学中的实施过程。
2.1 教学方案设计
（1） 教学目标：①通过实验探究掌握淀粉遇碘显色的微观原理，能从内外因角度分析淀粉遇碘显示不同颜色的原因；②通过实验的设计与实施，掌握开展实验探究必备的归纳演绎、类比推理、假设验证等科学实验方法；③通过实验结果的科学总结及思辨性的讨论、分析，树立严谨的科学态度和不拘泥于传统思维的科学精神。
（3） 教学活动设计方案：以问题为驱动，针对每个教学问题设计若干个活动任务，如
表2所示。
2.2 实践活动设计
（1） 实验背景。淀粉遇碘反应是经典的显色实验，存在诸多可探究的问题，包括：不同淀粉遇碘显色情况的不同、I-对显色的影响、外界条件对显色的影响、淀粉与碘结合的可逆性、显色实验的半定量化改造等。
（2） 提出问题。①问题1：碘单质还是I-与淀粉发生显色？②问题2：不同淀粉遇I2-KI溶液显色的差异性如何？③问题3：如何将淀粉遇碘显色实验进行定量化改进？④问题4：淀粉与碘结合的可逆性如何验证？
（3） 方案设计（含结果及分析）。①实验1：探究I
-对淀粉遇碘显色实验的必要性，如
表3所示；②实验2：探究影响直链及支链淀粉遇碘显色的内外因，如
表4所示；③实验3：淀粉与碘结合成复合物的可逆性及定量分析，如
表5所示。
（4） 实验结论。①在淀粉与碘结合的实验中，I-的加入能促进显色，加入H2O2并加热后会造成褪色，可能是I-被氧化为IO3-；②不同淀粉与碘的结合力不同，相较于支链淀粉，直链淀粉与碘的结合力可能更强；③淀粉遇碘显色的颜色深浅与淀粉浓度有一定关系，该过程可能为可逆结合。
（5） 实验拓展。探究通过乙醇等不良溶剂获取淀粉与碘包合物晶体的可能性。
2.3 科学思维测试
（1） 试题设计。
①试题1（原创）：淀粉溶液可用于检验碘单质的存在，淀粉遇碘会显特征颜色。有研究人员发现如
图2所示的直链淀粉会呈现螺旋结构
［5］，形成一个“空腔”，而碘可以钻入该空腔形成淀粉-碘包合物。
研究发现，糖单体数量与淀粉-碘包合物显示的颜色密切相关，随着糖单体数量逐渐增多，包合物颜色由红色向蓝色转变。试结合
图2分析支链淀粉遇碘显无色（或红色）的原因：_________________________。
②试题2（原创）：已知
图3是某淀粉与碘包合物的吸收光谱图
［6］，
表6为各种可见光的波长数据。请分析吸收光谱特点并预测该淀粉-碘包合物的可能颜色
。
③试题3（原创）：参照淀粉大分子链形成螺旋结构这一思路，科学家发现环状结构的环糊精也能吸附水分子、多碘离子等微观离子（
图4）
［7］。已知：有效碘浓度指水溶液中能够发挥碘单质化学性质的碘的质量，占体系总碘质量的百分比，则有：
Ⅰ.有效碘通常采用Na2S2O3标准溶液滴定法进行测定，请写出测定原理的离子方程式：_________。
Ⅱ.将1.0 g的I
2溶解在不同量KI溶液中得到
图5所示的曲线，请解释为什么当KI用量高于1.6 g时，溶液中有效碘含量基本不再增大：_______________________。
Ⅲ.在测定料液比对有效碘影响实验时，会在含1.0 g I
2、2.0 g KI的溶液中加入不定量的环糊精，目的是测定不同料液比（环糊精与碘的物质的量之比）对应的有效碘浓度及包合率，最终得到
图6所示的曲线。请解释溶液中有效碘浓度减少的可能原因：
。
（2） 试题参考答案。
①试题1：由于支链淀粉卷曲结构上糖单体数量很少，难以形成有效空腔吸附碘，因此通常显示红色或无色；②试题2：从谱图可知，该包合物对绿色光吸收较强（530 nm达到最大吸收量），因此会显示为红色；③试题3：I.I2+2S2O32-=2I-+S4O62-；Ⅱ.因为I2+I-⇌I3-的离子反应是可逆反应，则当KI的用量高于一定浓度时，反应已达最大限度；Ⅲ.开始时环糊精含量较少，环糊精、I-竞争I2，环糊精消耗掉一部分I2可能促进I2+I-⇌I3-向左移动，从而有更多I2与S2O32-反应；随着环糊精含量的增加，会导致大量I2转化为环糊精-碘包合物，从而测得有效碘浓度下降。
（3） 测试结果分析。
授课后，对部分学生进行了科学思维水平测试。结果显示，在试题1的答题中，94%的学生能正确区分直链、支链淀粉结构差异对其显色的影响；在试题2的答题中，83%的学生能正确分析淀粉-碘包合物的吸收光谱图并准确预测包合物颜色；在试题3第I题的答题中，只有约50%的学生能正确解答，第Ⅱ题只有极少数学生能从平衡角度分析有效碘的溶解曲线，而第Ⅲ题则有个别学生能创新性地提出环糊精与多碘离子结合对平衡的影响，但大多数学生只能合理解释有效碘浓度下降的原因。这一测试结果说明，学生对淀粉的微观结构与性质的关系虽能得出科学解释，但无法很好地运用平衡思想动态、定量分析环糊精与碘微粒的结合与分离。
3 化学实践活动的成效
将中学教材常规实验升级为一系列主题式、探究性的化学实践活动，大大丰富了中学化学实验内容体系。这些化学实践活动相较于传统化学实验有明显优势，具体体现在以下3个方面：一是整合多维度探究，促进知识深度理解；二是培养学生实验设计、数据分析等科学思维能力；三是联系生活实际，提升迁移应用能力。
在“淀粉遇碘显色”教学中，引导学生先从微观角度分析淀粉遇碘显色的机理，再从宏观角度探究淀粉用量、外因（温度、浓度、pH等）对显色效果的影响，最后从定量和平衡角度深入探讨淀粉遇碘显色实验的原理。此外，笔者还自主编制科学思维测试题并对学生的科学思维水平进行评价。测试结果表明：学生的学业表现良好，基础科学思维显著提升。然而，实践过程中也暴露出一些不足：受课时限制，45min内难以完成全部教学内容，“科学思维测试”环节不得不延伸至课余时间；此外，学生创造性思维的培养仍需加强。未来，笔者将进一步优化化学实践活动的设计及实施，引导学生建构系统思维，在真正理解科学探究本质的过程中，实现科学思维的全面发展。
教育部福建师范大学基础教育课程研究中心2024年度开放课题“科学思维视域下系统化学实践活动开发与实施”(KCA2024120)
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