基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

李靖

摘 要：本文研究了基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中的作用，針對傳統(tǒng)人才培養(yǎng)方式的不足，探討了如何通過基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效果。本文在基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的一般理論指導(dǎo)下，針對有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)實(shí)際，通過問題驅(qū)動、聚焦目標(biāo)、與人協(xié)作、創(chuàng)制作品的一系列有別于傳統(tǒng)的教學(xué)過程，給出了提高學(xué)生對知識的深層理解的一些措施。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目學(xué)習(xí);有機(jī)化學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué)

一、引言

當(dāng)今世界，科技的發(fā)展日新月異，在不斷改善人們生活品質(zhì)的同時，帶來的問題也越來越多，環(huán)境污染、全球變暖… …，而這眾多問題中很多是由化學(xué)工業(yè)的發(fā)展引起的，而要解決這些問題，也離不開化學(xué)科技的進(jìn)步，以及大批具備高度科學(xué)素養(yǎng)，特別是化學(xué)素養(yǎng)的未來公民。但是在長期的教學(xué)實(shí)踐和相關(guān)調(diào)研中我們發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的以知識傳授為目的，以課堂灌輸為手段的教學(xué)模式在當(dāng)前階段并不能很好的起到培養(yǎng)高素質(zhì)人才的作用。在傳統(tǒng)教學(xué)形式下，學(xué)生學(xué)到的只是一些表層的知識，依靠學(xué)生自己進(jìn)一步對接受到的知識進(jìn)行吸收、整合，從而到達(dá)對知識的深層理解，但這一要求絕大多數(shù)學(xué)生難以獨(dú)立完成，導(dǎo)致培養(yǎng)出的學(xué)生缺乏利用所學(xué)知識解決問題、作出決策、進(jìn)一步學(xué)習(xí)新觀念的能力，出現(xiàn)了大量高分低能，在就業(yè)市場缺乏競爭力，進(jìn)而影響未來的工作生活的畢業(yè)生。

我們認(rèn)為要改變這一現(xiàn)象，首先要打造一支具備現(xiàn)代教育理念，具有利用化學(xué)知識解決現(xiàn)實(shí)問題的思維意識和動手能力的高素質(zhì)的師資隊伍。通過老師的引領(lǐng)示范作用，逐步增強(qiáng)教學(xué)中學(xué)生的參與度，幫助他們發(fā)展對重要觀念的深入理解，獲得整合知識，從而提高化學(xué)教育的質(zhì)量。為了加強(qiáng)對師范生化學(xué)能力素質(zhì)的培養(yǎng)，我們改進(jìn)了師范生有機(jī)化學(xué)課程的教學(xué)模式，遵從基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的理論設(shè)計并實(shí)施教學(xué)，取得了良好效果。

二、理論基礎(chǔ)

主動建構(gòu)。學(xué)習(xí)科學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)學(xué)習(xí)者通過他們與世界的互動經(jīng)驗(yàn)主動建構(gòu)意義時，深層理解才會發(fā)生。而僅僅通過教師、書籍、電腦的單向信息傳輸獲得的只能是表層知識。理解的發(fā)展深化是一個持續(xù)不斷的過程，它需要學(xué)習(xí)者根據(jù)獲得的新信息，新想法，從先有知識和經(jīng)驗(yàn)不斷建構(gòu)及重構(gòu)他們的理解。教師并不能將對知識的深層理解直接灌輸給學(xué)生，他們只有在探索周遭世界，觀察各種現(xiàn)象并與之互動的過程中，才能不斷吸收新思想、建立新觀念，構(gòu)建自己的認(rèn)識和理解。

情境學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)科學(xué)的研究表明，學(xué)習(xí)者身處真實(shí)情景之中時的學(xué)習(xí)最有效。對于化學(xué)課而言，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)學(xué)習(xí)者在實(shí)驗(yàn)室做化學(xué)實(shí)驗(yàn)，或者系統(tǒng)觀察化學(xué)現(xiàn)象，并依據(jù)觀察數(shù)據(jù)做出結(jié)論時，她們的學(xué)習(xí)效率更高。情境學(xué)習(xí)要求學(xué)生參與到科學(xué)實(shí)踐中去，包括設(shè)計方案，解釋數(shù)據(jù)，構(gòu)建模型，闡述觀點(diǎn)，體驗(yàn)科學(xué)研究的全過程。情境學(xué)習(xí)的優(yōu)勢在于，學(xué)生易于看到學(xué)習(xí)活動的價值和意義。當(dāng)學(xué)生被動按照教科書上的步驟重復(fù)一個實(shí)驗(yàn)時，其效果并不比課堂學(xué)習(xí)好多少，只有當(dāng)學(xué)生自主設(shè)計調(diào)查方案，用調(diào)查結(jié)果回答一個對自己和社會都有意義的問題時，他才能體會到科學(xué)在解決現(xiàn)實(shí)中的方式和意義。情境學(xué)習(xí)的另一個優(yōu)勢在于，學(xué)習(xí)者可以將獲得的經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到更多的情境中去。我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生通過背誦得到的無意義、無情境的知識很難被學(xué)生應(yīng)用到新的情境中去，而學(xué)生在有意義的情境中獲得的知識更容易在新的情境中得到應(yīng)用，進(jìn)而加深對知識的理解。

社會交互。學(xué)習(xí)科學(xué)的一個重大發(fā)現(xiàn)是社會交互對學(xué)習(xí)的重要作用。最好的學(xué)習(xí)往往源自教師、學(xué)生、社區(qū)成員在共同的情境活動中建構(gòu)和分享知識，在分享、應(yīng)用、交流討論的過程中，學(xué)習(xí)者更容易獲得對知識的深層理解。

認(rèn)知工具。學(xué)習(xí)科學(xué)的研究表明，認(rèn)知工具在學(xué)習(xí)過程中有重要作用，如圖表、數(shù)據(jù)分析軟件、數(shù)據(jù)可視化軟件等等。很多任務(wù)沒有合適軟件工具的幫助是無法完成的。我們要求學(xué)生掌握幫助完成下述任務(wù)的軟件工具：1. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集與處理;2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可視化;3.設(shè)計、構(gòu)建、檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?4.展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論。

三、基于項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的做法

我們認(rèn)為傳統(tǒng)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的問題在于淺層次的覆蓋了眾多主題，教學(xué)中心放在對知識術(shù)語的了解上，缺乏對真實(shí)世界中的問題現(xiàn)象的連貫解釋，沒有為學(xué)生提供利用所學(xué)知識親身解釋各種科學(xué)現(xiàn)象的機(jī)會。即便在教學(xué)中加入了實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，但這種實(shí)驗(yàn)也是一種“菜譜”式的過程，學(xué)生只要按部就班的去做即可，無助于學(xué)生深化理解。針對上述問題，在學(xué)習(xí)理論的指導(dǎo)下，結(jié)合我們的教學(xué)實(shí)踐，我們認(rèn)為改進(jìn)有機(jī)化學(xué)教學(xué)效果的核心挑戰(zhàn)在于如何在課堂中營造一種利用科學(xué)方式解決實(shí)際問題的情境，為學(xué)生提供探究真實(shí)而有意義的問題的機(jī)會，讓學(xué)生體驗(yàn)到科學(xué)家實(shí)際研究過程是什么樣的。想要達(dá)成上述目標(biāo)，我們認(rèn)為要做好以下幾點(diǎn)。

問題驅(qū)動。基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的標(biāo)志性特點(diǎn)是問題驅(qū)動式的學(xué)習(xí)。一個對學(xué)習(xí)者而言有意義且重要的問題是基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的核心。在設(shè)計每個課堂實(shí)驗(yàn)時，我們以某個真實(shí)情境為錨點(diǎn)（anchor），用對學(xué)生意義的問題來組織并推動項(xiàng)目的前進(jìn)，學(xué)生在給定的情境中可以探究學(xué)習(xí)的目的，并進(jìn)行科學(xué)實(shí)踐，這樣可以使的整個學(xué)習(xí)過程連貫、一致。好的驅(qū)動問題可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的欲望，教師應(yīng)維持學(xué)生對驅(qū)動問題的注意力，并將學(xué)生探究的各個觀點(diǎn)聯(lián)系起來。一個好的問題具有以下特點(diǎn)：1.可行性：與學(xué)生當(dāng)前的認(rèn)知水平相適應(yīng)，學(xué)生能夠憑借自身的能力設(shè)計方案、操作實(shí)驗(yàn)、回答問題;2.價值性：包含豐富的化學(xué)知識，符合科學(xué)家研究的方式;3.情境性：真實(shí)而有重要價值的情境;4.意義性：問題應(yīng)對學(xué)習(xí)者有意義且重要;5.道德性，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不應(yīng)對個人和環(huán)境造成危害。

通常課程的前半部分我們向?qū)W生提供設(shè)計好的問題，而后半部分我們和學(xué)生一起選擇更為他們所關(guān)心的問題，共同設(shè)計驅(qū)動問題。

聚焦教學(xué)目標(biāo)。教學(xué)大綱規(guī)定了學(xué)生應(yīng)達(dá)到的科學(xué)水準(zhǔn)及相應(yīng)的評價標(biāo)準(zhǔn)。為了使得基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)課程符合教學(xué)大綱所提出的要求，我們用學(xué)習(xí)績效細(xì)化了教學(xué)大綱的要求。我們將學(xué)習(xí)績效看作設(shè)計驅(qū)動問題、任務(wù)和評價的指南。1.從課程大綱中選出重要的觀念，包括概念、思想、方法等。在設(shè)計基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)環(huán)境時，確保學(xué)生聚焦于這些重點(diǎn)的觀念。為此，我們首先選取核心觀念，然后剖析核心觀念，最后設(shè)計用于檢查學(xué)生是否達(dá)到認(rèn)知目標(biāo)的學(xué)習(xí)績效;2.接著我們將核心觀念分解為更基本的組成部分，確定哪些部分是在課程設(shè)計中必須加以考慮的本質(zhì)內(nèi)容，并在這一過程中不斷深化對核心觀念的認(rèn)識;3.我們編寫了用于衡量學(xué)生對核心觀念的掌握程度的學(xué)習(xí)績效手冊，其中給出了各種程度學(xué)生所應(yīng)具備的學(xué)習(xí)表現(xiàn)。

與他人協(xié)作。我們會要求學(xué)生對他人的觀點(diǎn)進(jìn)行評價，提供反饋。幫助學(xué)生在與他人的協(xié)作中分享對科學(xué)觀念的理解。學(xué)生在課堂中往往不會自發(fā)的與他人協(xié)作，這就需要老師發(fā)展他們與人合作的技能。包括傾聽、尊重他人的見解。由于學(xué)生缺少合作的技巧和經(jīng)驗(yàn)，因此老師的全程指導(dǎo)對學(xué)生建立合作關(guān)系就顯得格外重要。我們要求學(xué)生首先寫成他們的觀點(diǎn)，然后和同伴一起對比各自的觀點(diǎn)，并闡述觀點(diǎn)間的異同。在這一過程中培養(yǎng)協(xié)作能力。

創(chuàng)制作品。學(xué)習(xí)科學(xué)的研究表明學(xué)生學(xué)習(xí)最有效率的時刻是他們創(chuàng)制作品時，學(xué)習(xí)者的創(chuàng)制品是他們知識建構(gòu)的外在表現(xiàn)。學(xué)生的作品包括化學(xué)制成品，調(diào)查報告，研究論文等等。對學(xué)生創(chuàng)制品的關(guān)注，源于以下幾方面的考慮：1.學(xué)生思考、創(chuàng)作作品的過程，也是他們不斷的建構(gòu)與重構(gòu)他們對知識的理解的過程，是主動運(yùn)用科學(xué)思想方法的過程。2.學(xué)習(xí)過程不是一個線性的、行知分離的過程。不應(yīng)只圍繞一些單獨(dú)的、細(xì)小的知識點(diǎn)來評價學(xué)生的認(rèn)知水平。通過學(xué)生的創(chuàng)作品，教師可以從一個更高的認(rèn)知層次對學(xué)生掌握認(rèn)知目標(biāo)的程度進(jìn)行整體的，全面的評價。3.由于學(xué)生需要公開展示他們的作品，因此這會激勵學(xué)生創(chuàng)制可以被他人理解的作品。同時由于作品是直觀而具體的，因此易于得到他人清晰的反饋。

四、挑戰(zhàn)與機(jī)遇

我們面臨的主要挑戰(zhàn)在于學(xué)生習(xí)慣了講授-接受模式的課堂文化，一開始并不愿花力氣主動探究，而是坐等老師告訴他們正確答案，教師有時也不自覺的會回到舊的教學(xué)套路，直接告訴學(xué)生答案。我們需要將觀念的轉(zhuǎn)變貫穿于整個課程教學(xué)。想要克服舊的教學(xué)模式的影響，教師必須堅信“如何才能真正促進(jìn)學(xué)生的理解力”。

在教學(xué)設(shè)計過程中，我們面臨的主要挑戰(zhàn)在于：1. 如何引導(dǎo)學(xué)生處理真實(shí)情境下可能遇到的各種復(fù)雜問題，這些問題可能教師本人都未曾遇到過，也不知如何解決;2. 如何讓學(xué)生領(lǐng)會通過這些實(shí)驗(yàn)所要傳遞的基本原理、基本能力;3. 如何協(xié)調(diào)所需的大量時間和資源。

針對上述問題，我們在教學(xué)設(shè)計中遵循以下基本原則：1. 努力將實(shí)驗(yàn)整合到課程中，讓學(xué)生帶著目的去學(xué)，通過有意義的實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)基本原理的興趣，通過基本原理的學(xué)習(xí)運(yùn)用解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問題。這要求我們精心選擇和教學(xué)內(nèi)容相配套的實(shí)驗(yàn)題目。2. 盡最大程度減少實(shí)驗(yàn)題目的復(fù)雜性，并為學(xué)生提供腳手架，幫助他們解決核心要素意外的困難，是學(xué)生的精力主要投放在希望學(xué)生掌握的關(guān)鍵點(diǎn)上。

雖然有了基本原則，但如何實(shí)現(xiàn)上述想法是一個需要不斷探索，不斷完善的過程。基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)是今后我們教學(xué)改革的重要支點(diǎn)，值得我們繼續(xù)深入研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]Atkin， J. M.， & Coffey， J. E. （2003）. Everyday assessment in the science classroom （sci- ence educators essay collection）. Arlington， VA： National Science Teachers Associations.