開展項(xiàng)目式學(xué)習(xí) 獲得高階思維的研究 *——以“霧霾揭秘”項(xiàng)目學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)為例

王仁陽

(福建省廈門市湖濱中學(xué) 福建 廈門 361000)

1.問題的提出

如何實(shí)現(xiàn)“發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”這一主旨。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是一種值得探索的教學(xué)模式，它是基于建構(gòu)主義理論的學(xué)習(xí)模式，通過活動(dòng)任務(wù)優(yōu)化教學(xué)過程和基于真實(shí)情境的項(xiàng)目式化學(xué)學(xué)習(xí)，可以獲得高階思維，從而提高教學(xué)質(zhì)量。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是做好“素養(yǎng)為本”化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)，由于項(xiàng)目資料及其分析通常涉及到大學(xué)內(nèi)容，要求老師重拾大學(xué)所學(xué)；這對(duì)一線教師而言這無疑極具挑戰(zhàn)性。老師們遇到的主要問題有：(1)如何在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中突出學(xué)習(xí)的過程性與實(shí)踐性，運(yùn)用核心化學(xué)知識(shí)解決問題。(2)如何在項(xiàng)目學(xué)習(xí)中達(dá)成培養(yǎng)創(chuàng)新人才的根本目的，使核心素養(yǎng)的培養(yǎng)真正落地。針對(duì)這些問題筆者以“霧霾揭秘”項(xiàng)目學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)為例，對(duì)相關(guān)問題的進(jìn)行了研究。

2.霧霾揭秘項(xiàng)目學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)方案

2.1 應(yīng)用教育心理學(xué)理論指導(dǎo)項(xiàng)目學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)。德國心理學(xué)問題解決專家鄧克爾認(rèn)為解決問題的過程包括一般范圍、功能性解決和特定性解決三個(gè)階段。把項(xiàng)目學(xué)習(xí)問題設(shè)置主要在功能性解決階段和特定性解決階段，學(xué)生可以更深入具體地思考問題，提出實(shí)現(xiàn)某途徑的各種可行的方案，從而促成主動(dòng)學(xué)習(xí)。通過討論、實(shí)踐和教授他人達(dá)到深度學(xué)習(xí)的目的。所以設(shè)計(jì)讓學(xué)生通過完成霧霾的形成與消除項(xiàng)目學(xué)習(xí)的問題解決達(dá)到培養(yǎng)化學(xué)核心素養(yǎng)目的。

項(xiàng)目學(xué)習(xí)的目標(biāo)是幫助學(xué)生深度認(rèn)知化學(xué)核心知識(shí)、提升化學(xué)核心素養(yǎng)、錘煉綜合思維能力，在課堂上讓學(xué)生親歷問題解決的過程是關(guān)鍵。教學(xué)設(shè)計(jì)上宜采用以變化觀念入手從不同視角對(duì)紛繁復(fù)雜的化學(xué)變化進(jìn)行分類研究，逐步揭示霧霾中各類變化的特征和規(guī)律；預(yù)測(cè)在一定條件下霧霾成分可能發(fā)生的化學(xué)變化。用證據(jù)推理的核心認(rèn)知視角去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究檢驗(yàn)霧霾離子的存在、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明在復(fù)雜體系中(有多種干擾離子的情況下)某種離子的存在，并形成離子檢驗(yàn)問題解決的思維模式。用信息獲取和化學(xué)動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)等高階視角分析霧霾的成因與消除問題，形成科學(xué)家式的解決問題的能力，并培養(yǎng)了社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

2.2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路與學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成。

(1)霧霾形成原因分析與消除方法研究(從元素守恒觀、離子反應(yīng)觀、氧化還原觀、反應(yīng)機(jī)理觀證據(jù)推理觀的視角揭示霧霾中各類變化的特征和規(guī)律，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)精神)

(2)通過親歷問題解決的過程達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)(深度學(xué)習(xí)化學(xué)核心知識(shí)、提升化學(xué)核心素養(yǎng)、錘煉綜合思維的能力。)

2.3 項(xiàng)目學(xué)習(xí)任務(wù)與活動(dòng)達(dá)成目標(biāo)設(shè)計(jì)。確立項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)→設(shè)置以霧霾介紹作為情境的項(xiàng)目導(dǎo)引→進(jìn)入學(xué)習(xí)任務(wù)。

【任務(wù)1】霧霾中可溶性離子成分的檢驗(yàn)(目標(biāo)：“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的培養(yǎng)，以離子檢驗(yàn)的思維模型培養(yǎng)為落腳點(diǎn)。)

活動(dòng)1：討論復(fù)雜體系中離子的檢驗(yàn)(目標(biāo)：形成離子檢驗(yàn)的思維模型)

試樣溶液：(1)選擇合適試劑反應(yīng)條件;(2)將離子分離在不同狀態(tài)中;(3)再次分離在不同狀態(tài)中;(4)尋找證據(jù)并逐一檢出。

活動(dòng)2：了解色譜法對(duì)離子的定性、定量檢驗(yàn)(目標(biāo)：認(rèn)識(shí)現(xiàn)代科學(xué)儀器檢驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)，培養(yǎng)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”)

【任務(wù)2】霧霾形成的機(jī)理分析(目標(biāo):化學(xué)變化觀與“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的培養(yǎng))

活動(dòng)1：從所給的信息圖中找出霧霾形成的污染源與最終的污染物(目標(biāo):用元素線查找復(fù)雜的信息體系中物質(zhì)變化的過程)

活動(dòng)2：SO2與NOX如何形成大氣顆粒物(目標(biāo):用元素守恒、離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)的視角分析物質(zhì)變化)

活動(dòng)3：討論霧霾離子成分形成的“隱藏”的元兇(目標(biāo)：善于發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵問題的能力培養(yǎng))

(1)為什么有學(xué)者認(rèn)為，在初步控制硫化物、氮氧化物排放后，如果不能控制氨氣排放，治霾的成效會(huì)打折？

(2)為什么北方比南方易形成霧霾？

活動(dòng)4：對(duì)NOX與VOCs等形成光化學(xué)煙霧的分析(目標(biāo)：從大學(xué)反應(yīng)機(jī)理視角分析問題的能力培養(yǎng)，形成讀取信息并利用關(guān)鍵信息解決問題的能力，本活動(dòng)選取坐標(biāo)圖信息、VOCs形成危害的反應(yīng)機(jī)理、能量圖信息等。)

【任務(wù)3】霧霾的消除方法(目標(biāo)：問題解決要從根源入手的觀念培養(yǎng))

活動(dòng)1：討論霧霾污染源汽車尾氣凈化原理(目標(biāo)：學(xué)會(huì)從反應(yīng)機(jī)理視角對(duì)三元催化轉(zhuǎn)化技術(shù)的分析)

活動(dòng)2：煙氣脫硫脫硝(目標(biāo)：學(xué)會(huì)從化學(xué)動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)視角分析問題)

活動(dòng)3：討論現(xiàn)階段自己力所能及的治理霧霾建議(目標(biāo)：培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任意識(shí))

【項(xiàng)目梳理】

(1)消除建議(污染源頭、建議討論、科學(xué)精神、社會(huì)責(zé)任)。(2)離子檢驗(yàn)(設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)象分析、獲取證據(jù))。(3)霧霾原因(成因機(jī)理、元素守恒、氧化還原、變化守恒觀)。達(dá)成核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

3.教學(xué)小結(jié)與反思

項(xiàng)目學(xué)習(xí)以思想正能量，社會(huì)問題需要化學(xué)解決它的理念來設(shè)計(jì)。通過對(duì)“霧霾揭秘”項(xiàng)目學(xué)習(xí)的案例研究的深度挖掘，試圖設(shè)計(jì)出具有相對(duì)開放性和思維性的學(xué)習(xí)任務(wù),突出學(xué)習(xí)過程性與實(shí)踐性，嘗試將核心素養(yǎng)的培養(yǎng)作為探究主題，在課堂上讓學(xué)生親歷問題解決的過程,使項(xiàng)目式學(xué)習(xí)真正行之有效。

小結(jié)1.由于化學(xué)核心素養(yǎng)有5個(gè)維度，故每個(gè)活動(dòng)重點(diǎn)突出其中某個(gè)維度的培養(yǎng)。

小結(jié)2.項(xiàng)目學(xué)習(xí)可以讓學(xué)生本來點(diǎn)狀知識(shí)體系連成網(wǎng)絡(luò)，認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為當(dāng)聯(lián)結(jié)點(diǎn)越多，知識(shí)的調(diào)用就會(huì)越順利，學(xué)習(xí)就會(huì)越深入，從而提高了復(fù)雜和綜合的問題解決能力。

小結(jié)3.項(xiàng)目學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)時(shí)注重應(yīng)用認(rèn)知心理學(xué)理論，活動(dòng)過程通過信息輸入與嘗試輸出，建立了思維模型，再應(yīng)用此思維模型解決問題，訓(xùn)練應(yīng)用思維模型的信息輸出能力。通過進(jìn)一步深度學(xué)習(xí)，達(dá)到思維系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化，學(xué)會(huì)用科學(xué)家的思維方法解決問題，達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新思維的目的。

但在項(xiàng)目學(xué)習(xí)實(shí)踐中的也有以下幾點(diǎn)值得反思。

3.1 項(xiàng)目前沿要對(duì)“核心素養(yǎng)”的培養(yǎng)提供落地幫助，而非只是科普。盡量避免只是掛一個(gè)項(xiàng)目情景的架子而行知識(shí)學(xué)習(xí)之實(shí)，對(duì)項(xiàng)目學(xué)習(xí)之精華——“學(xué)科思想”的培養(yǎng)卻沒有落實(shí)。這里要求老師提供有效素材來實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的問題解決提供幫助。

3.2 項(xiàng)目學(xué)習(xí)必需的“三高”條件。(1)學(xué)生素質(zhì)高;(2)教師素質(zhì)高;(3)項(xiàng)目內(nèi)容選材高。這注定項(xiàng)目學(xué)習(xí)只是培優(yōu)的學(xué)習(xí)模式。一般水平的學(xué)生可能不適應(yīng)項(xiàng)目學(xué)習(xí)。

3.3 項(xiàng)目學(xué)習(xí)內(nèi)容常要從工業(yè)和科研實(shí)際問題解決入手：要多角度思考問題的解決方案。如從電化學(xué)、熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)、工業(yè)效率，環(huán)境保護(hù)等。這倒逼老師要恢復(fù)大學(xué)的化學(xué)視角，以免出現(xiàn)科學(xué)性錯(cuò)誤。教學(xué)相長，開展項(xiàng)目學(xué)習(xí)對(duì)提高老師的素質(zhì)是很有幫助。

總之，通過項(xiàng)目學(xué)習(xí)培養(yǎng)的核心素養(yǎng)是高效的，項(xiàng)目學(xué)習(xí)內(nèi)容要精選，問題鏈層次與難度要針對(duì)學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)來設(shè)置，項(xiàng)目主要是提供一種問題解決的思路與方法，并依此找到學(xué)習(xí)內(nèi)容。要使核心素養(yǎng)的真正落地，要形成“用真實(shí)情境→通過承載核心素養(yǎng)的問題設(shè)置→組織問題解決的課堂活動(dòng)→獲得高階思維能力”的任務(wù)型教學(xué)流程的設(shè)計(jì)理念。在具體的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)中，要努力做到形散神不散，“形”是項(xiàng)目學(xué)習(xí)的具體內(nèi)容，“神”是培養(yǎng)核心素養(yǎng)的高階思維，是可遷移應(yīng)用和有創(chuàng)新意識(shí)的。所以“神”是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的靈魂，是創(chuàng)新的源泉，“形”是核心素養(yǎng)能力在具體應(yīng)用的體現(xiàn)。