基于培養學生創新能力的化學社團 項目式學習研究

陳穎 宋曉萌 李喆 金新穎 秦蕾

【摘 要】進入21世紀，全球科技創新呈現新的發展態勢和特征，這對我國人才的培養目標產生了深遠影響。項目式學習作為一種新穎的教學方式，學生在相對開放的環境中，自主學習、討論，形成問題的解決方案。北京市八一學校化學社成功地開展了系列項目式學習活動，學生的知識遷移能力、綜合問題解決能力、創新思維得到很大提高。

【關鍵詞】項目式學習;化學社團;創新能力

【中圖分類號】G434? 【文獻標識碼】B

【論文編號】1671-7384（2022）04-079-03

科學探究與創新意識是高中化學學科五大核心素養之一，即認識科學探究是進行科學解釋和發現、創造和應用的科學實踐活動;能發現和提出有探究價值的問題;能從問題和假設出發，確定探究目的，設計探究方案，進行實驗探究;在探究中學會合作，面對“異常”現象敢于提出自己的見解[1]。“科學探究與創新意識”素養立足高中生的化學學習過程，從實踐層面激勵創新。如何在化學教學和活動中培養學生的創新能力，成為一線教師需要深入思考和探索的重要課題。

中小學生創新能力培養的研究現狀

1.創新能力教學現狀

創新能力是指學生在發現和解決問題的過程中能夠產生出具有新穎性（個體意義上）和恰當性產品的能力。創新能力是知識技能、創新思維和創新人格共同構成的一種復合能力，三個維度對創新能力的形成和發展都是不可缺少的[2]。

目前，學生創新能力的培養主要在初中、高中已有國家課程的學科教學中完成，大多數采取情境教學模式，鼓勵學生大膽質疑，培養學生創新能力和創新思維。但受既定的學習內容、時間、教學內容和考試形式的限制，培養的途徑有限，缺乏學科知識間的融合，不能滿足個性化的要求，不利于學生的創新能力和創新思維的培養[3]。

2.社團活動對學生創新能力的培養

中學社團是開展校園特色文化、實現精品化教育的重要載體[4]。社團活動不僅有利于激發學生的創新意識，還有利于培養他們的動手實踐能力[5]。科技社團屬于學術型社團，以深入學習和實踐某一科技項目為主要目的，有助于學生階段知識水平的提高、問題意識的培養、研究與實踐能力的提升;社團成員在進入高校后，表現出較強的研究意識和創新潛力[6]。目前社團面臨一些共性的問題，比如活動形式豐富多樣，但缺乏長線持續的活動，不利于學生創新能力及核心素養的培養。

3.項目式學習對學生創新能力的培養

項目式學習在學生問題解決能力、學生參與度、學習興趣及合作和解決沖突技能等方面有很大的促進作用[7]。我校化學組開展了“酸雨”“為我的易拉罐材料代言”等項目式學習，極大地調動了學生的學習積極性，學生的創新能力有了很大的提高。但受課時、教學內容的限制，項目的開放度大大降低。社團活動不受場地限制，學生可以經歷一個更加真實、完整的研究過程。袁贛濤等在中小學機器人社團進行項目式學習實踐，學生選擇感興趣的項目，在教師指導下不斷完善、實施方案，充分鍛煉學生動手實踐能力，提高創新能力[8] 。

化學社團項目式學習對促進創新能力發展的研究

北京市八一學校化學社是一個致力于創新思維培養的專業研究性社團，兩位指導教師具有豐富的項目式教學經驗。化學社在過去幾年里成功舉行了“化學殺”“中藥口罩”“微重力滅火”等項目活動。社團老師在項目推進過程中起引領和保障作用，而學生在教師指導下有目標地開展活動。現按照項目式學習的四個環節，提煉出促進學生創新能力發展的關鍵步驟，并對學生的創新表現給予評價。選用的評價標準參考了新課程標準中關于“科學探究與創新意識”水平等級、北京師范大學化學學院王磊教授的學科能力指標體系等[9]。

項目：中藥口罩

提出問題

霧霾作為空氣主要污染物，成為困擾民眾的大問題。現有口罩層數較多，透氣性受影響;保健功能開發得不充分。

規劃方案

將中藥藥液涂在無氣閥口罩上，利用口罩上中藥的抗菌、抗病毒作用以及對于自身的修復功能，達到抗霾的效果。

解決問題

研發一種中藥參與的新型口罩產品，從結構上，新加入擾流層，利用空氣的擾流作用，增加吸入空氣與中藥的接觸時間;從材料上，新加入中藥修復層和抗菌、抗病毒層，修復受損的呼吸系統，提升肺功能，抵抗口罩佩戴中的細菌、病毒滋生，防止污染。

評價反思

（1）項目成果評價。中藥的引入和擾流層的設計，有效起到防霾作用。

（2）項目參與者評價反思。

學生——提高了學科應用能力、創造力、解決問題的能力和團隊合作意識;形成了專業論文，大學接觸相關項目時，總能有一些獨特想法。

教師——學生應用生物、化學、物理等學科知識，和專家學習很多醫學知識，幫助研究小組成員確定專業方向。學生遷移創新能力得到了發展，“科學探究與創新意識”核心素養達到水平4。

項目成果

（1）“中藥抗霾口罩”獲兩項國家專利;（2）在核心期刊發表相關論文。

學生在各環節中創新能力都有不同程度地提高。提出問題時，學生根據已有認知、資料，提出感興趣、有價值的問題，這是創新的第一步;規劃方案時，經過查閱資料，小組成員不斷討論，形成初步方案;項目實施中，面臨新問題時，需要將已有知識和從資料、專業人士、指導教師那里學到的新技能遷移運用到項目中，創新能力得到進一步提升;評價與反思必不可少，評價已有項目的優缺點，可能會萌生更多更好的想法，創新能力進一步得到提高。

培養學生創新能力的社團活動實踐

借鑒了已有項目經驗，2020年化學社采用線上+線下、課內與社團活動相結合等形式，開展了系列項目活動。在項目實施中，學生真正參與提出方案、動手實踐、評價反思等環節，創新能力和創新思維得到不斷提高。

1.項目的方案規劃有助于學生提高解決綜合問題能力

化學社圍繞氯化鐵設計了系列的實驗探究類活動，均由高一和高二學生共同參與。活動1是探究氯化鐵和草酸鉀的反應，由高二學生提出問題、規劃方案，帶領其他學生一起實驗探究;活動2是探究氯化鐵和碘化鉀的反應，高一和高二學生基于已有基礎，提出了不同方案。學生通過查資料完善認識的角度，將已有知識和資料結構化，使得規劃方案更加科學系統，有助于不斷提出創新的想法。

2.解決問題的過程有助于提高學生創新思維和批判性思維

2020年是全民抗疫的一年，居家學習期間，化學社舉行了線上的系列科學防疫活動，包括如何科學使用消毒液、如何辨別口罩類別等。該項目從化學視角解讀日常生活用品，既體現化學學科的價值，也發揮學生知識遷移、再加工和創新的能力。以“如何科學使用消毒液”為例，學生學習不同消毒劑的使用方法，并且在使用過程中學會反思;學生看到因混用消毒劑造成事故的新聞時，能夠從原理上去分析事故原因，提出避免事故發生的方法。

3.項目完整實施有助于學生提高真實問題解決能力

化學社國慶期間組織學生完成“探秘膨松劑”的微項目。學生不僅完成了蒸饅頭的勞動教育活動，而且完整地經歷了項目的整個流程，從方案的規劃、實施，到異常現象的解決。學生不僅明白了膨松劑的作用原理，而且嘗試定性和定量地分析解釋現實生活中的真實問題，對于學生開拓思維，提高創新思維非常有幫助。

注：本文系北京市海淀區教育科學“十三五”規劃一般課題“基于項目式學習的化學社團創新能力培養研究”（課題編號：HDGH20190341）階段性研究成果

參考文獻

中華人民共和國教育部. 普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）[M]. 北京：人民教育出版社，2020.

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王磊等. 基于學生核心素養的化學學科能力研究[M]. 北京：北京師范大學出版社，2017.