陳 渝

(云南師范大學(xué)，云南 昆明 650500)

1 相關(guān)背景

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)(Project-Based Learning，簡(jiǎn)稱PBL)，源于美國教育家杜威所提出的“從做中學(xué)”的教育理念，后來逐漸發(fā)展演變?yōu)椤绊?xiàng)目學(xué)習(xí)”教學(xué)法[1-2]。項(xiàng)目教學(xué)法就是在老師的指導(dǎo)下，將一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的項(xiàng)目交由學(xué)生自己處理，信息的收集、方案的設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施及最終評(píng)價(jià)都由學(xué)生自己負(fù)責(zé)，學(xué)生通過該項(xiàng)目的進(jìn)行，了解并把握整個(gè)過程及每一個(gè)環(huán)節(jié)中的基本要求?！绊?xiàng)目教學(xué)法”最顯著的特點(diǎn)是“以項(xiàng)目為主線、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體”。具體表現(xiàn)在：目標(biāo)指向的多重性，培訓(xùn)周期短、見效快、可控性好、注重理論與實(shí)踐相結(jié)合。項(xiàng)目教學(xué)法是師生共同完成項(xiàng)目，共同取得進(jìn)步的教學(xué)方法。《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》提出化學(xué)教學(xué)要立足于學(xué)生適應(yīng)現(xiàn)代生活和未來發(fā)展的社會(huì)生活實(shí)際，倡導(dǎo)創(chuàng)設(shè)真實(shí)問題情境，開展以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和解決真實(shí)問題能力[3]。因此，中學(xué)化學(xué)教材中的知識(shí)越來越貼近生產(chǎn)、生活實(shí)際，項(xiàng)目式教學(xué)是未來教學(xué)的必然趨勢(shì)。

高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中提出，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括宏觀辨析與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任等五個(gè)方面。因此，我們?cè)谂囵B(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)時(shí)，應(yīng)基于學(xué)科特質(zhì)與學(xué)科任務(wù)，以培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)為目標(biāo)展開教學(xué)活動(dòng)[4]。教師在中學(xué)化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)中應(yīng)該為學(xué)生提供完整的化學(xué)學(xué)科背景并引導(dǎo)學(xué)生用學(xué)科的知識(shí)視角解決社會(huì)中的真實(shí)問題，以達(dá)到對(duì)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目的。

2 化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)下的項(xiàng)目式教學(xué)流程設(shè)計(jì)

2.1 教材分析和學(xué)情分析

在必修一第三章金屬及其化合物中，鐵與水蒸氣的反應(yīng)出現(xiàn)在科學(xué)探究中，體現(xiàn)了新課標(biāo)的精神。課本要求學(xué)生設(shè)計(jì)一套簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置，使還原鐵粉與水蒸氣反應(yīng),以此為依據(jù)設(shè)計(jì)這節(jié)課。實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的基礎(chǔ),反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)是學(xué)生應(yīng)逐步培養(yǎng)的能力。本節(jié)課是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的一個(gè)很好的平臺(tái)，由于是高中第一節(jié)實(shí)驗(yàn)探究課，需要結(jié)合學(xué)生在初中學(xué)習(xí)到的一些實(shí)驗(yàn)裝置的知識(shí)，把已經(jīng)學(xué)過的零散的知識(shí)進(jìn)行整合，進(jìn)一步提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

學(xué)生在初中已經(jīng)見過一些實(shí)驗(yàn)裝置，如一氧化碳還原氧化鐵、氫氣還原氧化銅及O2、H2、CO2的實(shí)驗(yàn)室制取法的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，具備了完成化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本思路和方法，具備設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)的能力。這些知識(shí)都是本節(jié)課探究性學(xué)習(xí)的前提和基礎(chǔ)。在教學(xué)過程中，以學(xué)生為主體，使學(xué)生成為知識(shí)的積極構(gòu)建者，主要采用讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方式，注重學(xué)生的能力發(fā)展。

2.2 教學(xué)目標(biāo)

①通過鐵與水蒸氣反應(yīng)的原理，初步形成基于物質(zhì)類別、元素價(jià)態(tài)和原子結(jié)構(gòu)對(duì)物質(zhì)性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè)和檢驗(yàn)的認(rèn)識(shí)模型。培養(yǎng)宏觀辨析與微觀探析、變化觀念與平衡思想的核心素養(yǎng)。②通過查找、閱讀資料，設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單可行的鐵與水蒸氣的實(shí)驗(yàn)裝置，完成實(shí)驗(yàn)操作，觀察物質(zhì)及其變化現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)和提出需要進(jìn)一步研究的問題。發(fā)展學(xué)生良好的解決問題的思維習(xí)慣。培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知、實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)的核心素養(yǎng)。③通過讓學(xué)生體會(huì)到設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)的成就感，增加學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，感受化學(xué)對(duì)生活的重要性。培養(yǎng)科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任的核心素養(yǎng)。

2.3 評(píng)價(jià)目標(biāo)

①通過對(duì)鐵與水蒸氣反應(yīng)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系的討論與點(diǎn)評(píng)，診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化思路的認(rèn)識(shí)水平(孤立水平、系統(tǒng)水平)。 ②通過學(xué)生對(duì)鐵與水蒸氣反應(yīng)裝置設(shè)計(jì)方案的交流與點(diǎn)評(píng)，發(fā)展學(xué)生物質(zhì)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)探究設(shè)計(jì)水平(孤立水平、系統(tǒng)水平)以及診斷并發(fā)展學(xué)生實(shí)際解決問題的能力水平(孤立水平、系統(tǒng)水平)。③通過學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案存在的優(yōu)缺點(diǎn)的討論與點(diǎn)評(píng)，診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)化學(xué)價(jià)值的認(rèn)識(shí)水平(學(xué)科價(jià)值視角、社會(huì)價(jià)值視角、學(xué)科和社會(huì)價(jià)值視角)。

2.4 教學(xué)與評(píng)價(jià)思路

教學(xué)與評(píng)價(jià)思路詳見圖1。

圖1 教學(xué)與評(píng)價(jià)思路示意圖

2.5 項(xiàng)目任務(wù)及設(shè)計(jì)流程

本節(jié)課用項(xiàng)目式教學(xué)的方式，在化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)指導(dǎo)下結(jié)合項(xiàng)目主題“鐵與水蒸氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)”提出驅(qū)動(dòng)性的問題：鐵與水蒸氣反應(yīng)原理是什么？走訪附近工廠以及網(wǎng)上查閱資料，并結(jié)合問題將項(xiàng)目拆分成三個(gè)子項(xiàng)目：①水蒸氣的發(fā)生裝置；②水蒸氣與鐵粉的反應(yīng)裝置；③氣體的檢驗(yàn)或收集裝置。同時(shí)，查閱資料和工廠咨詢四氧化三鐵的工業(yè)制法，了解實(shí)驗(yàn)室制取四氧化三鐵與工業(yè)制取的不同，從而了解實(shí)驗(yàn)室中的實(shí)驗(yàn)裝置選擇特點(diǎn)。在項(xiàng)目一(水蒸氣的發(fā)生裝置探究)中學(xué)生進(jìn)行小組合作，根據(jù)反應(yīng)原理選擇適合的儀器組裝出水蒸氣的發(fā)生裝置，并思考是否符合實(shí)驗(yàn)裝置的選擇特點(diǎn)，進(jìn)行裝置的改進(jìn)。同時(shí)進(jìn)行小組互評(píng)、互相學(xué)習(xí)、共同進(jìn)步。在項(xiàng)目二(水蒸氣與鐵粉的反應(yīng)裝置探究)中學(xué)生查閱相關(guān)資料，討論、交流、分析得出與本實(shí)驗(yàn)反應(yīng)原理相似的初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)。例如，一氧化碳高溫還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)，氫氣還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)等。參考以上實(shí)驗(yàn)裝置，通過不斷修改得出本實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)裝置。在項(xiàng)目三(氣體的檢驗(yàn)或收集裝置)中通過對(duì)初中化學(xué)中氣體的收集與檢驗(yàn)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)資料的查閱結(jié)合本實(shí)驗(yàn)原理，設(shè)計(jì)出本實(shí)驗(yàn)氣體部分的檢驗(yàn)或收集裝置。最后進(jìn)行項(xiàng)目總結(jié)及成果展示，各小組展示設(shè)計(jì)成果，其他小組通過思考與討論，點(diǎn)評(píng)實(shí)驗(yàn)裝置的優(yōu)缺點(diǎn)，總結(jié)出最佳的實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)方案。教師在過程中對(duì)創(chuàng)設(shè)情境、資料支持、實(shí)驗(yàn)支持、方法指導(dǎo)、進(jìn)度監(jiān)控，以及組織交流、評(píng)價(jià)、總結(jié)活動(dòng)。項(xiàng)目學(xué)習(xí)流程見圖2。

圖2 項(xiàng)目學(xué)習(xí)流程

2.6 項(xiàng)目實(shí)施過程

【問題情境】鐵和水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)難度非常大，長(zhǎng)期以來很多人做不出這個(gè)實(shí)驗(yàn)。原因是這個(gè)實(shí)驗(yàn)用時(shí)長(zhǎng)，成功率低，不安全。希望學(xué)生能解決這個(gè)難題，設(shè)計(jì)出安全性強(qiáng)、易于操作、成功率高的實(shí)驗(yàn)裝置。

【設(shè)計(jì)意圖】通過了解鐵與水反應(yīng)實(shí)驗(yàn)難度大的現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，調(diào)度學(xué)生的積極性，提高本堂課的參與度。

【生活聯(lián)系實(shí)際】以小組為單位網(wǎng)上查閱或走訪工廠進(jìn)行咨詢，建立實(shí)驗(yàn)裝置分步設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)模型。同時(shí)根據(jù)本實(shí)驗(yàn)反應(yīng)原理將項(xiàng)目拆分為三個(gè)子項(xiàng)目：1)水蒸氣的發(fā)生裝置；2)水蒸氣與鐵粉的反應(yīng)裝置；3)氣體的檢驗(yàn)或收集裝置。教師與學(xué)生共同總結(jié)出實(shí)驗(yàn)反應(yīng)裝置的選擇特點(diǎn)：節(jié)省原料；安全性強(qiáng)；裝置簡(jiǎn)單；操作方便。

【設(shè)計(jì)意圖】通過鐵與水蒸氣反應(yīng)的原理，初步形成基于物質(zhì)類別、元素價(jià)態(tài)和原子結(jié)構(gòu)對(duì)物質(zhì)性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè)的認(rèn)識(shí)模型。將實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)拆分為三個(gè)子項(xiàng)目，有利于降低實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的難度，以便于實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的順利進(jìn)行。同時(shí)學(xué)生通過查閱資料等方式自學(xué)、探索、發(fā)現(xiàn)來獲得知識(shí)。學(xué)生是學(xué)習(xí)的主導(dǎo)者，使學(xué)生以極大的熱情投入到整個(gè)學(xué)習(xí)過程中，提高學(xué)習(xí)效率，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和解決問題的思維習(xí)慣。

【科學(xué)探究】結(jié)合本實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)原理，以小組為單位分別進(jìn)行三個(gè)子項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)，并采取小組互評(píng)的方式，進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)評(píng)價(jià)以及提出改進(jìn)建議。(如表1實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)匯總)

表1 實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)匯總

【設(shè)計(jì)意圖】充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，以體現(xiàn)自主探究、合作交流的學(xué)習(xí)過程，讓學(xué)生體會(huì)到設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)的成就感，增加學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，感受化學(xué)對(duì)生活的重要性，培養(yǎng)科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任的核心素養(yǎng)。同時(shí)，采用成果展示和小組點(diǎn)評(píng)結(jié)合的方式，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考、積極發(fā)言，表達(dá)自己的想法，并在互相交流、互相學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上構(gòu)建自身對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)模型。培養(yǎng)能夠適應(yīng)終生發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。

【最終成果】綜合學(xué)生的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)以及教師的評(píng)價(jià)與建議最終設(shè)計(jì)出如下實(shí)驗(yàn)裝置，并借助多媒體播放演示實(shí)驗(yàn)視頻。

【實(shí)驗(yàn)過程】點(diǎn)燃酒精燈，使大試管均勻受熱，然后定點(diǎn)在靠近濕棉花附近的鐵粉加熱，觀察到鐵粉逐漸紅熱，蒸發(fā)皿內(nèi)的肥皂液液面產(chǎn)生氣泡并不斷擴(kuò)大，伸入一根點(diǎn)燃的木條置于肥皂泡上方，觀察到氣泡破裂、氣體燃燒、發(fā)出輕微爆鳴聲。鐵與水蒸氣在加熱的條件下發(fā)生反應(yīng)，生成氫氣和四氧化三鐵。(如圖3鐵粉與水蒸氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì))

圖3 鐵粉與水蒸氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)

[教師]實(shí)驗(yàn)裝置(圖3)是否還存在缺點(diǎn)？還可以怎么改進(jìn)？

[學(xué)生]濕棉花含水量有限，若較長(zhǎng)時(shí)間加熱，水被蒸干后棉花易燒焦影響實(shí)驗(yàn)，還可以替換為其他吸水性強(qiáng)且不易燒焦的材料。

[教師]布置作業(yè)：請(qǐng)同學(xué)課后查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解本實(shí)驗(yàn)裝置的缺點(diǎn)及改進(jìn)意見，互相交流討論。

【設(shè)計(jì)意圖】培養(yǎng)學(xué)生崇尚科學(xué)真理，不迷信書本和權(quán)威的科學(xué)探究與創(chuàng)新精神。同時(shí)培養(yǎng)問題意識(shí)，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和探討實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的不足之處并提出改進(jìn)意見，解決實(shí)際問題

3 總結(jié)與展望

本研究基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)在項(xiàng)目式教學(xué)法中的落實(shí)，特別關(guān)注學(xué)生在項(xiàng)目式教學(xué)中培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，以學(xué)科化學(xué)核心素養(yǎng)的角度去培養(yǎng)學(xué)生信息的收集、合作交流、方案的設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施及最終評(píng)價(jià)的分析解決問題的能力。

本課例以鐵與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置探究為素材，建立了實(shí)驗(yàn)反應(yīng)裝置的選擇特點(diǎn)為節(jié)省原料，安全性強(qiáng)，裝置簡(jiǎn)單，操作方便的思維模型。教學(xué)流程設(shè)計(jì)既注重發(fā)揮學(xué)生的主體性地位，同時(shí)又注重教師的引導(dǎo)作用，達(dá)到教學(xué)相長(zhǎng)，教師更好地教、學(xué)生更好地學(xué)的互相促進(jìn)作用。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置的過程，注重學(xué)生運(yùn)用知識(shí)遷移的方式將以往所學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)思路遷移到本實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)中，有利于培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)互相融合解決實(shí)際問題的能力和化學(xué)視角解決實(shí)際問題的素養(yǎng)。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程中注重小組交流，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作，共同解決實(shí)際問題的能力，以達(dá)到培養(yǎng)能夠適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力的素養(yǎng)為本的教學(xué)目標(biāo)。

高中化學(xué)新課程的基本理念中提到：“通過以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，強(qiáng)化科學(xué)探究意識(shí)，促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力”?？茖W(xué)探究的目的是讓學(xué)生在獲得結(jié)論的同時(shí)，體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，了解科學(xué)探究的方法，所以本實(shí)驗(yàn)用科學(xué)探究的方式進(jìn)行有一定的必要性。但本實(shí)驗(yàn)難度非常大，對(duì)于剛進(jìn)入高中的學(xué)生來設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)難度更大，所以本文將這個(gè)科學(xué)探究利用項(xiàng)目教學(xué)法拆分成三個(gè)較為簡(jiǎn)單的子項(xiàng)目，從而防止學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生畏難情緒，降低學(xué)習(xí)化學(xué)熱情的可能性的產(chǎn)生。項(xiàng)目式教學(xué)法強(qiáng)調(diào)在解決問題中發(fā)展出技能和能力，同時(shí)注重將項(xiàng)目拆分成多個(gè)子項(xiàng)目的方式教學(xué)，化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)是學(xué)生必備的科學(xué)素養(yǎng)，高中化學(xué)的學(xué)習(xí)應(yīng)倡導(dǎo)創(chuàng)設(shè)真實(shí)問題情境，開展項(xiàng)目式教學(xué)的探究活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和解決真實(shí)問題能力。因此在教學(xué)過程中，教師應(yīng)注重開發(fā)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為本的項(xiàng)目式教學(xué)設(shè)計(jì)，積極探索在中學(xué)化學(xué)知識(shí)中落實(shí)核心素養(yǎng)的有效途徑。