基于科學(xué)思維的線上項目式教學(xué)實踐

陳瓊蘭 許燕 黃雪梅

摘要：以“簡易凈水裝置制作”的線上項目式教學(xué)實踐為例，從教學(xué)主題選取、教學(xué)目標(biāo)確定、項目評價與推進(jìn)、項目成果的分享等方面介紹線上項目式教學(xué)實踐。“簡易凈水裝置制作”線上項式教學(xué)的實施，要引導(dǎo)學(xué)生分析真實問題，形成真實情境下混合物分離的解決思路，注重學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展，體驗和感受線上項目學(xué)習(xí)的完整過程，發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué)；線上項目；教學(xué)實踐

文章編號：1008-0546（2022）12-0025-05

中圖分類號：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2022.12.007

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》[1]倡導(dǎo)“做中學(xué)”“用中學(xué)”“創(chuàng)中學(xué)”，開展項目式學(xué)習(xí)，科學(xué)思維是其核心素養(yǎng)之一。項目式教學(xué)不但能幫助學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識和基本技能，還能培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)知識技能解決實際問題的能力，形成基于實驗事實進(jìn)行證據(jù)推理、建構(gòu)模型的科學(xué)思維能力。[1]新冠肺炎疫情防控的要求，促進(jìn)了線上教學(xué)實踐，引發(fā)了線上教學(xué)問題的深入思考和探索。線上教學(xué)應(yīng)設(shè)法彌補(bǔ)化學(xué)實驗與實踐教學(xué)的短板，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，合理分配實踐教學(xué)與理論教學(xué)，以評促學(xué)，以學(xué)促教，有效地提高課堂教學(xué)效益。[2]基于上述背景，筆者開展了靈活多樣的線上項目式教學(xué)實踐，以此來引領(lǐng)學(xué)生基于科學(xué)思維的化學(xué)學(xué)習(xí)。

一、項目主題內(nèi)容分析

水是《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》[1]規(guī)定的初中化學(xué)學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容，人教版九年級化學(xué)教科書編排在第四單元。[3]學(xué)生在日常生活中對家用的茶漏、網(wǎng)篩、壓榨器、紗布等固液分離的各種工具比較熟悉，但對過濾的原理、操作和注意事項尚不清楚，欠缺物質(zhì)分離基本思路，未能建立水的凈化流程模型。依據(jù)學(xué)生的生活經(jīng)驗、學(xué)習(xí)基礎(chǔ)與課程的學(xué)習(xí)要求，我們決定把線上教學(xué)與線下學(xué)生居家完成實驗結(jié)合起來，以“簡易凈水裝置制作”為題，設(shè)計組織可操作性的項目式教學(xué)。以生活用水的簡易凈水裝置制作為載體開展項目式學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)并應(yīng)用化學(xué)知識，學(xué)習(xí)水的凈化原理，了解凈化的方法和過程，深化對水資源及其水體污染防治的認(rèn)識，體會學(xué)習(xí)化學(xué)的社會價值和應(yīng)用價值，感受化學(xué)對改善人類生活的價值和貢獻(xiàn)。

二、項目教學(xué)目標(biāo)

通過微視頻，學(xué)習(xí)沉淀、過濾、吸附、消毒等常用凈水方法，初步形成利用物質(zhì)性質(zhì)差異對混合物進(jìn)行分離的方法。通過完成“簡易凈水裝置制作”，構(gòu)建凈水流程模型，形成解決真實情境下混合物分離的一般思路，明晰對比思想在實踐探究中的重要作用。通過項目任務(wù)的實施，熟悉項目學(xué)習(xí)的一般步驟，發(fā)展科學(xué)思維、探究實踐、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等化學(xué)核心素養(yǎng)。

三、項目任務(wù)及教學(xué)流程

本項目啟發(fā)于現(xiàn)實問題，立足于生活實際，其教學(xué)流程見圖1。學(xué)生通過完成該項目任務(wù)，既學(xué)會從化學(xué)視角來解決實際問題，又提高了實踐操作能力。

項目教學(xué)過程是依據(jù)項目拆解任務(wù)的知識線、歷史線及關(guān)鍵問題解決的邏輯順序展開。由于線上直播時間有限，部分活動要求學(xué)生在直播課前及課后完成，具體項目任務(wù)、教學(xué)活動及設(shè)計意圖見表1。

四、項目實施過程及學(xué)生學(xué)習(xí)成果匯報

1．聚焦核心知識，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)

學(xué)習(xí)任務(wù)2：引導(dǎo)學(xué)生線上交流學(xué)習(xí)課程的核心知識（平臺直播）

本次直播在釘釘軟件中已建立起的釘釘班級群發(fā)起，為有效進(jìn)行師生互動，直播過程開啟連麥功能。

【引課】水是生命之源。水的品質(zhì)直接影響生活的品質(zhì)，凈水的歷史可以追溯到古代，在唐代便有了凈水器——漉水囊。有興趣的同學(xué)可以查閱相關(guān)資料，了解漉水囊的凈水原理。

【情境】展示東圳水庫及木蘭溪不同年代的對比圖片。

結(jié)合微視頻闡述木蘭溪的歷史演變過程，讓學(xué)生了解木蘭溪成為“民生之河、生態(tài)之河、發(fā)展之河、幸福之河”的緣由。強(qiáng)調(diào)東圳水庫建設(shè)是水利建設(shè)史上的奇跡，激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的民族自豪感和求知欲，充分體會到學(xué)習(xí)水的凈化的必要性和重要性。

【問題1】東圳水庫里的水是如何變成家中的自來水？

大部分學(xué)生能夠根據(jù)課前自學(xué)的內(nèi)容得到答案，少數(shù)學(xué)生直接畫出類似于教材的自來水廠凈水過程圖。

【追問】（1）自來水生產(chǎn)過程中為什么要加絮凝劑？（2）沉淀池有什么作用？經(jīng)過沉淀池的水流是快好還是慢好？（3）活性炭吸附池與前置的過濾池可以對換位置嗎？（4）教材圖4-17活性炭凈水器示意圖口]為什么是下進(jìn)上出？粒狀活性炭的大小、高度與濾水效果有關(guān)嗎？等等。

【問題2】固液分離的關(guān)鍵步驟是過濾，實驗室是如何進(jìn)行過濾操作的？

教師匯總學(xué)生的答案，并結(jié)合視頻介紹過濾需用到的各種實驗儀器的名稱及其功能，強(qiáng)調(diào)過濾操作應(yīng)注意的要點：一貼二低三靠。同時要求學(xué)生用紙張對折2次再打開，感受濾紙一層與三層的區(qū)別。

【思考】閱讀圖2，分析造成濾液渾濁的可能原因？

教師逐圖拆解，學(xué)生線上回答，并把原因標(biāo)在圖片下方。緊接追問，過濾出來的水是硬水還是軟水？如何判斷？等等。由表及里，層層推進(jìn)，把學(xué)生引到家用凈水器的工作原理。

2．匯報項目成果，驅(qū)動創(chuàng)新發(fā)展。

學(xué)習(xí)任務(wù)4：學(xué)生代表線上匯報凈水材料的選擇、凈水裝置的設(shè)計、制作與實踐

匯總學(xué)生上傳的作品，展示比較有代表性的部分作品，見圖3。

初中學(xué)生受到化學(xué)專業(yè)知識的限制，創(chuàng)新有限。筆者在匯總歸類裝置時，發(fā)現(xiàn)學(xué)生選擇的材料雖有所不同，但主要局限于礦泉水瓶、飲料瓶、玻璃杯、紙杯、口罩、沙子、小石頭、棉花、活性炭、紗布、紙巾等，創(chuàng)作的思路受限于人教版九年級上冊教材第77頁的課外實驗。[3]待凈化的渾濁水有：生活污水、池塘濁水、淘米水等。上傳的作品中，較多的裝置如圖3中的（2）和（5），少數(shù)（3）和（4），極少數(shù)（1）和（6）。作品（6）采用的是校本課程中“自動過濾紗布”及其“毛細(xì)現(xiàn)象”，有創(chuàng)意，但不實用。該創(chuàng)作的優(yōu)勢在于多維度思考和探索作品的來源和有效性。作品（1）較為實用，利用下進(jìn)上出，使渾濁水得到充分靜置，獨立的進(jìn)水與出水裝置，可以實現(xiàn)可持續(xù)凈水。本作品反映學(xué)生已具備化學(xué)學(xué)習(xí)的科學(xué)思維方法，懂得利用凈水原理制作簡易凈水模型，此時可以引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)深入思考——如何清理裝置底部的濁液？比如，在底部增加排污口等，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

3．優(yōu)化項目作品，改革評價方案

學(xué)習(xí)任務(wù)5：反思優(yōu)化凈水裝置，創(chuàng)新評價方案

通過本項目的學(xué)習(xí)，學(xué)生對凈水知識的理解與應(yīng)用得到有效的進(jìn)階。通過成果匯報及教師點評，充分認(rèn)識到選擇制作凈水裝置材料與凈水效果的關(guān)系，及時摒棄定勢思維，促進(jìn)科學(xué)思維的發(fā)展。例如，有學(xué)生將醫(yī)用口罩直接綁在水龍頭出水口上，由于醫(yī)用口罩中層熔噴布顆粒徑較小，水流不易透過。后經(jīng)教師點撥，該學(xué)生把口罩3層分開逐一實驗后，發(fā)現(xiàn)確實不可行。改用洗衣液瓶，切掉上半部，還把去掉中層的醫(yī)用口罩的里層與外層當(dāng)作紗布用，從大口進(jìn)小口出，有效綜合教材圖4-22與圖4_17[3]的工作原理，見圖4。雖然沒有做出突破性的成品，但對于初中的學(xué)生來說，已經(jīng)非常了不起，說明該學(xué)生已初步具備對比思想和知識遷移能力。

為了更好地關(guān)注線上項目學(xué)習(xí)各個環(huán)節(jié)的有效性，關(guān)注個體差異和綜合評價，實現(xiàn)評價指標(biāo)的多元化。[5]制定線上項目學(xué)習(xí)評價指標(biāo)，見表2。

線上項目學(xué)習(xí)評價方式以學(xué)生自評、互評和教師評價相結(jié)合。首先，由學(xué)生根據(jù)評價指標(biāo)進(jìn)行自我評價；其次，同學(xué)之間互評（類似信息2.0，評2位同學(xué)）；最后，教師綜合學(xué)生自評、互評與線上學(xué)習(xí)的現(xiàn)場表現(xiàn)．給予最終的評價，并將評價結(jié)果反饋給學(xué)生。既鍛煉了學(xué)生管理與評價能力，又通過交流彌補(bǔ)不足，讓評價更真實、更可靠、更權(quán)威。多元化的評價方式進(jìn)一步激活了學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力。

五、項目教學(xué)反思及改進(jìn)建議

1．項目教學(xué)反思

通過教學(xué)實踐，發(fā)現(xiàn)本項目最大的亮點在于通過真實可操作的項目主題來吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高實踐動手能力，緩解了學(xué)生長時間線上學(xué)習(xí)的疲勞感，實現(xiàn)教學(xué)任務(wù)和項目實施相結(jié)合的教學(xué)方式改革，提高了線上教學(xué)的實踐性和有效性。[6]具體而言，主要包括以下幾個方面：

（1）在理論學(xué)習(xí)方面，利用微視頻與自主查閱資料，使學(xué)生充分了解水的凈化歷史進(jìn)程與社會發(fā)展的動態(tài)需求，提高自主學(xué)習(xí)能力和文本信息的抽取能力。

（2）在實際應(yīng)用方面，針對線上化學(xué)實驗教學(xué)不足的問題，提出將課堂教學(xué)內(nèi)容與項目融合，通過學(xué)生代表線上匯報多樣化的項目成果，增強(qiáng)生師之間的良性互動和溝通，引導(dǎo)學(xué)生從項目需求出發(fā)去發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，從而解決問題。

（3）在教學(xué)評價方面，采用與線上項目教學(xué)模式相對應(yīng)的多元化創(chuàng)新評價方式，有效地促進(jìn)線上教學(xué)的生師互動，客觀真實地反映了教學(xué)評一致性的目標(biāo)。

（4）在教學(xué)成效方面，學(xué)生獨立自主進(jìn)行實踐探究，多維度地理解知識的豐富內(nèi)涵及其與想象、經(jīng)驗的內(nèi)在聯(lián)系，有效地增進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新思維、實踐動手與科學(xué)研究能力，具有一定的實際應(yīng)用價值。

2．改進(jìn)建議

通過線上項目教學(xué)，發(fā)現(xiàn)了線上教學(xué)依然存在一定局限性，它缺少了線下教學(xué)的陪伴性、體驗感、互動性，學(xué)習(xí)氛圍、學(xué)習(xí)效果無法得到有效保證。但線上教學(xué)可以覆蓋更多的人群，可以彌補(bǔ)時間和地域上的差距，可以重復(fù)回看。若能探索推進(jìn)線上線下混合式教育資源融合，給學(xué)生更大的自主性和選擇性空間，[7]形成家校合作育人新生態(tài)，將有效支撐教育高質(zhì)量發(fā)展。

項目式教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生知行合一的有效手段，是走進(jìn)高效課堂的“金鑰匙”，而項目展示是解決學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力的最好手段。當(dāng)線上教學(xué)模式逐漸成為一種新的教學(xué)趨勢，真正實現(xiàn)線上線下相融合，更能激發(fā)學(xué)生積極主動地去思考、去汲取，提高解決實際問題的能力。筆者將繼續(xù)挖掘更多適合線上教學(xué)的項目主題，進(jìn)一步促使核心知識結(jié)構(gòu)化，核心素養(yǎng)具體化，更好地發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。

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