開展項目式學習 獲得高階思維的研究 *——以“霧霾揭秘”項目學習設計為例

王仁陽

(福建省廈門市湖濱中學 福建 廈門 361000)

1.問題的提出

如何實現“發展學生化學學科核心素養”這一主旨。項目式學習是一種值得探索的教學模式，它是基于建構主義理論的學習模式，通過活動任務優化教學過程和基于真實情境的項目式化學學習，可以獲得高階思維，從而提高教學質量。項目式學習的關鍵環節是做好“素養為本”化學教學設計，由于項目資料及其分析通常涉及到大學內容，要求老師重拾大學所學；這對一線教師而言這無疑極具挑戰性。老師們遇到的主要問題有：(1)如何在項目式學習中突出學習的過程性與實踐性，運用核心化學知識解決問題。(2)如何在項目學習中達成培養創新人才的根本目的，使核心素養的培養真正落地。針對這些問題筆者以“霧霾揭秘”項目學習設計為例，對相關問題的進行了研究。

2.霧霾揭秘項目學習設計方案

2.1 應用教育心理學理論指導項目學習的設計。德國心理學問題解決專家鄧克爾認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階段。把項目學習問題設置主要在功能性解決階段和特定性解決階段，學生可以更深入具體地思考問題，提出實現某途徑的各種可行的方案，從而促成主動學習。通過討論、實踐和教授他人達到深度學習的目的。所以設計讓學生通過完成霧霾的形成與消除項目學習的問題解決達到培養化學核心素養目的。

項目學習的目標是幫助學生深度認知化學核心知識、提升化學核心素養、錘煉綜合思維能力，在課堂上讓學生親歷問題解決的過程是關鍵。教學設計上宜采用以變化觀念入手從不同視角對紛繁復雜的化學變化進行分類研究，逐步揭示霧霾中各類變化的特征和規律；預測在一定條件下霧霾成分可能發生的化學變化。用證據推理的核心認知視角去設計實驗探究檢驗霧霾離子的存在、設計實驗證明在復雜體系中(有多種干擾離子的情況下)某種離子的存在，并形成離子檢驗問題解決的思維模式。用信息獲取和化學動力學與熱力學等高階視角分析霧霾的成因與消除問題，形成科學家式的解決問題的能力，并培養了社會責任意識。

2.2 項目設計思路與學習目標達成。

(1)霧霾形成原因分析與消除方法研究(從元素守恒觀、離子反應觀、氧化還原觀、反應機理觀證據推理觀的視角揭示霧霾中各類變化的特征和規律，培養創新意識和科學精神)

(2)通過親歷問題解決的過程達成學習目標(深度學習化學核心知識、提升化學核心素養、錘煉綜合思維的能力。)

2.3 項目學習任務與活動達成目標設計。確立項目學習目標→設置以霧霾介紹作為情境的項目導引→進入學習任務。

【任務1】霧霾中可溶性離子成分的檢驗(目標：“證據推理與模型認知”的培養，以離子檢驗的思維模型培養為落腳點。)

活動1：討論復雜體系中離子的檢驗(目標：形成離子檢驗的思維模型)

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

活動2：了解色譜法對離子的定性、定量檢驗(目標：認識現代科學儀器檢驗的優勢，培養“科學探究與創新意識”)

【任務2】霧霾形成的機理分析(目標:化學變化觀與“宏觀辨識與微觀探析”的培養)

活動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:用元素線查找復雜的信息體系中物質變化的過程)

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

活動3：討論霧霾離子成分形成的“隱藏”的元兇(目標：善于發現關鍵問題的能力培養)

(1)為什么有學者認為，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，治霾的成效會打折？

(2)為什么北方比南方易形成霧霾？

活動4：對NOX與VOCs等形成光化學煙霧的分析(目標：從大學反應機理視角分析問題的能力培養，形成讀取信息并利用關鍵信息解決問題的能力，本活動選取坐標圖信息、VOCs形成危害的反應機理、能量圖信息等。)

【任務3】霧霾的消除方法(目標：問題解決要從根源入手的觀念培養)

活動1：討論霧霾污染源汽車尾氣凈化原理(目標：學會從反應機理視角對三元催化轉化技術的分析)

活動2：煙氣脫硫脫硝(目標：學會從化學動力學與熱力學視角分析問題)

活動3：討論現階段自己力所能及的治理霧霾建議(目標：培養社會責任意識)

【項目梳理】

(1)消除建議(污染源頭、建議討論、科學精神、社會責任)。(2)離子檢驗(設計實驗、現象分析、獲取證據)。(3)霧霾原因(成因機理、元素守恒、氧化還原、變化守恒觀)。達成核心素養的培養。

3.教學小結與反思

項目學習以思想正能量，社會問題需要化學解決它的理念來設計。通過對“霧霾揭秘”項目學習的案例研究的深度挖掘，試圖設計出具有相對開放性和思維性的學習任務,突出學習過程性與實踐性，嘗試將核心素養的培養作為探究主題，在課堂上讓學生親歷問題解決的過程,使項目式學習真正行之有效。

小結1.由于化學核心素養有5個維度，故每個活動重點突出其中某個維度的培養。

小結2.項目學習可以讓學生本來點狀知識體系連成網絡，認知心理學認為當聯結點越多，知識的調用就會越順利，學習就會越深入，從而提高了復雜和綜合的問題解決能力。

小結3.項目學習設計時注重應用認知心理學理論，活動過程通過信息輸入與嘗試輸出，建立了思維模型，再應用此思維模型解決問題，訓練應用思維模型的信息輸出能力。通過進一步深度學習，達到思維系統網絡化，學會用科學家的思維方法解決問題，達到培養創新思維的目的。

但在項目學習實踐中的也有以下幾點值得反思。

3.1 項目前沿要對“核心素養”的培養提供落地幫助，而非只是科普。盡量避免只是掛一個項目情景的架子而行知識學習之實，對項目學習之精華——“學科思想”的培養卻沒有落實。這里要求老師提供有效素材來實現對學生的問題解決提供幫助。

3.2 項目學習必需的“三高”條件。(1)學生素質高;(2)教師素質高;(3)項目內容選材高。這注定項目學習只是培優的學習模式。一般水平的學生可能不適應項目學習。

3.3 項目學習內容常要從工業和科研實際問題解決入手：要多角度思考問題的解決方案。如從電化學、熱力學與動力學、工業效率，環境保護等。這倒逼老師要恢復大學的化學視角，以免出現科學性錯誤。教學相長，開展項目學習對提高老師的素質是很有幫助。

總之，通過項目學習培養的核心素養是高效的，項目學習內容要精選，問題鏈層次與難度要針對學生的最近發展區來設置，項目主要是提供一種問題解決的思路與方法，并依此找到學習內容。要使核心素養的真正落地，要形成“用真實情境→通過承載核心素養的問題設置→組織問題解決的課堂活動→獲得高階思維能力”的任務型教學流程的設計理念。在具體的項目式學習設計中，要努力做到形散神不散，“形”是項目學習的具體內容，“神”是培養核心素養的高階思維，是可遷移應用和有創新意識的。所以“神”是項目式學習的靈魂，是創新的源泉，“形”是核心素養能力在具體應用的體現。