指向?qū)W科素養(yǎng)的高中化學項目式學習

【摘要】項目式學習是一種以建構(gòu)主義學習理論為基礎(chǔ)的新型學習模式，是單純學科教學向?qū)W科育人轉(zhuǎn)變的重要方式。文章以人教版高中化學必修1“探究”欄目中“利用覆銅板制作圖案”為例，通過“創(chuàng)設(shè)真實問題情境，引入項目活動；基于項目學習特點，設(shè)計項目環(huán)節(jié)；課內(nèi)課外多方聯(lián)動，實施項目內(nèi)容；關(guān)注素養(yǎng)評價方式，注重建構(gòu)評價”四個角度，闡述項目式學習的設(shè)計、實施及其對學生學科素養(yǎng)發(fā)展的促進作用。

【關(guān)鍵詞】高中化學；項目式學習；學科素養(yǎng)

【基金項目】本文系2021年度天津市教育科學規(guī)劃課題（一般課題）“指向?qū)W科素養(yǎng)的高中化學項目式學習的設(shè)計與實施研究”（課題批準號：CHE210121）的研究成果。

作者簡介：趙艷梅（1974—），女，天津市南倉中學。

《普通高中化學課程標準（2017年版）》明確指出，“宏觀辨識和微觀探析”“變化觀念與平衡思想”等五個維度的化學學科核心素養(yǎng)是學生終身學習和發(fā)展的重要基礎(chǔ)［1］。為促進學科核心素養(yǎng)的落實，課標對化學課程的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容等進行了新的規(guī)劃，并從教師的“教”、學生的“學”及改進評價方式等角度對化學課堂教學提出具體建議，倡導教師要樹立主題式的教學思想，以學生為中心，引導學生積極構(gòu)建知識體系。

項目式學習是一種以建構(gòu)主義學習理論為基礎(chǔ)的新型學習模式，其可以概括為以下要點：挑戰(zhàn)性任務(wù)、真實性情境、親歷性過程、生成性產(chǎn)品、思維可視化、持續(xù)性評價。在高中化學項目式學習中，教師可以以學生為主體，以富有挑戰(zhàn)性的、與學科知識相結(jié)合的學習任務(wù)為驅(qū)動，讓學生在真實的問題情境中去探究、去實踐、去解決、去總結(jié)、去反思，直至找到問題解決的最佳方式，取得最優(yōu)成果。項目式學習的過程，是學生在做中學、在學中做的過程，是學生獲得化學關(guān)鍵能力和學科必備品格的過程，對發(fā)展學生的化學學科素養(yǎng)乃至核心素養(yǎng)都起著重要的作用［2］。

一、創(chuàng)設(shè)真實問題情境，引入項目活動

課標中倡導化學教學要創(chuàng)設(shè)真實問題情境，這是化學教學的本原回歸，也是發(fā)展學生核心素養(yǎng)的現(xiàn)實要求。真實問題情境具有客觀真實性、開放性、隱蔽性等特點，其既可以激發(fā)學生學習的興趣，還可以促使教師將教學內(nèi)容重新做結(jié)構(gòu)化設(shè)計，延伸教學內(nèi)容的寬度和廣度來適應不同學生對學業(yè)的不同需求，是學生學習方式和教師教學方式轉(zhuǎn)變的動力［3］。

教材中“利用覆銅板制作圖案”的探究，簡單介紹了覆銅板是電子工業(yè)中印刷電路板的基礎(chǔ)材料及簡單的利用覆銅板制作圖案的方法，涉及的化學反應原理比較簡單，實驗操作也簡單易學。如果教師只按教材上的內(nèi)容進行教學，學生參與課堂的興趣不高，“探究”欄目本身承載的育人價值就不能得到很好的體現(xiàn)。為此，教師在進行項目設(shè)計時，可以以5G時代為社會背景，融入學生喜聞樂見的網(wǎng)絡(luò)熱詞，如：“有專家預測，5G時代PCB/覆銅板的市場規(guī)模將是4G時代的10倍以上。小小覆銅板居然能占據(jù)C位？PCB是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，在業(yè)內(nèi)素有‘電子產(chǎn)品系統(tǒng)之母’之稱，在某種程度上反映著一個國家電子行業(yè)的發(fā)展水平。PCB行業(yè)的發(fā)展，離不開下游行業(yè)的穩(wěn)步提升，假如你要投資建造一間制作PCB的工廠，你該如何設(shè)計？”教師對真實情境素材的分析，不僅能讓學生體會化學與生活的密切聯(lián)系，以及化學對人類生活和生產(chǎn)所作出的貢獻，喚起學生的愛國情懷，還能借助其中的驅(qū)動問題，激發(fā)學生的好奇心和參與熱情，帶領(lǐng)學生順利開啟項目學習的大門。

二、基于項目學習特點，設(shè)計項目環(huán)節(jié)

項目式學習以學生為中心，教師除了要關(guān)注真實問題情境的創(chuàng)設(shè)，還要關(guān)注項目內(nèi)容設(shè)計的趣味性、進階性，學科知識的系統(tǒng)性，跨學科的綜合性，方法的創(chuàng)新性，評價的延續(xù)性等。因此，項目學習需要結(jié)合主題、學生學情、素養(yǎng)培養(yǎng)目標、知識進階要求等基礎(chǔ)條件，分設(shè)不同的子項目。每個子項目之間層層遞進，都是項目進行的關(guān)鍵，學生需通過不斷“挖寶”來持之以恒地完成項目［4］。

基于以上思考，以教材中“利用覆銅板制作圖案”的探究為基本模板，可以確定指向?qū)W科素養(yǎng)的項目學習主題—蝕刻用氯化鐵溶液再生及銅回收。

【子項目一】假如你要投資建造一間制作PCB的工廠，需要考慮哪些因素？

項目設(shè)計意圖：使學生了解一個化工廠的建設(shè)需要明確廠址的選擇（涉及區(qū)位地理知識）、材料來源、設(shè)備要求、成本高低等多種因素，提升學生對化學科學的社會價值、化學與可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系、化學的應用與規(guī)則意識等學科素養(yǎng)的認識。

【子項目二】PCB的工廠生產(chǎn)過程中涉及的化學知識有哪些？需要控制哪些生產(chǎn)條件？

項目設(shè)計意圖：發(fā)揮物質(zhì)分類、氧化還原反應、離子反應等知識的指導作用，使學生形成基于元素認識物質(zhì)性質(zhì)的核心觀念和關(guān)鍵能力，發(fā)展學生的“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認知”等學科素養(yǎng)。

【子項目三】生產(chǎn)過程中的廢液是否有再利用的價值？如果有，如何處理？

項目設(shè)計意圖：通過探究蝕刻廢液成分，指導學生利用氧化還原原理及物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化等知識，分析、評價真實環(huán)境下化學反應中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化問題，并形成氯化鐵再生和銅的回收的基本思路；通過分析物質(zhì)轉(zhuǎn)化的控制等知識，了解真實化工生產(chǎn)需要控制恰當?shù)臈l件，并形成分析物質(zhì)實際轉(zhuǎn)化的一般思路，提升學生對化學知識實際應用價值的認識，增強學生保護環(huán)境、節(jié)約資源、實驗創(chuàng)新等意識。

【子項目四】在實驗室中模擬PCB工廠的生產(chǎn)，通過微型實驗的方式得到自己的實驗成果。

項目設(shè)計意圖：化學是以實驗為基礎(chǔ)的學科，任務(wù)驅(qū)動型的實驗探究能夠更好地激發(fā)學生的興趣。學生通過閱讀、查閱資料，全面運用化學知識或者跨學科知識設(shè)計實驗方案、交流改進實驗方案、觀察實驗現(xiàn)象、展示實驗成果、分析實驗結(jié)論的過程，是發(fā)展化學思維品質(zhì)的過程，是培養(yǎng)科學精神和社會責任感、形成和發(fā)展正確價值觀的過程。

三、課內(nèi)課外多方聯(lián)動，實施項目內(nèi)容

項目學習被拆分為子項目之后，學生的學習任務(wù)就變得更加明確。項目實施大致可以分為四個階段，一是項目介紹，教師要結(jié)合項目主題，集中介紹項目學習目標和評估方法，發(fā)放相關(guān)參考資料，適當細化項目要求的內(nèi)容。二是學生小組解讀參考資料，根據(jù)興趣、能力等不同特點進行分工，制訂有效的實施方案。教師可以為學生小組提供必要的知識講解并集中進行項目實施方案的展示和交流，通過生生互評、師生互評，不斷完善學生小組項目實施方案。三是學生小組進行實驗探究，收集實驗數(shù)據(jù)，在失敗的實驗中不斷優(yōu)化方案，不斷探索，直至實驗完成。四是項目成果展示過程，展示可以是完善的項目實施方案展示、實驗產(chǎn)品實物欣賞，也可以是研究報告或小論文展示，每一種方式都是檢驗學生化學學科素養(yǎng)水平的途徑。

四、關(guān)注素養(yǎng)評價方式，注重建構(gòu)評價

學生的化學學科核心素養(yǎng)是通過化學學習過程逐漸形成的。化學問題的發(fā)現(xiàn)與提出、開放性的化學問題的解決、生生之間的討論與爭論、實驗探究方案的設(shè)計和評價、尋找支持化學結(jié)論的證據(jù)等外顯行為表現(xiàn)，都能反映出學生化學學科核心素養(yǎng)水平。因此，在項目學習中，教師要結(jié)合不同子項目內(nèi)容對學生進行多方式、多角度的評價，構(gòu)建符合項目式學習的評價體系。

（一）注重肯定性評價

如針對子項目一，由于學生較少有實地參觀工廠的經(jīng)歷，因此他們往往是從單一或簡單的幾方面考慮建造工廠涉及的因素。基于此，教師要盡量予以學生肯定的評價，促使學生能在不斷的交流、分享和肯定中，從廠址選擇、安全措施、設(shè)備選擇、生產(chǎn)成本、副產(chǎn)品回收、廢物循環(huán)利用、環(huán)境保護等多角度綜合考慮工廠的設(shè)計，形成“1+1>2”的評價效果。

（二）注重思想評價

如針對子項目三，筆者讓學生探究生產(chǎn)過程中的廢液是否有再利用的價值。學生經(jīng)過探究與查閱資料，能夠發(fā)現(xiàn)廢液中含有可回收的氯化鐵和銅，進而繼續(xù)探究如何回收氯化鐵和銅。教師要肯定學生的這一行為，不斷提升學生對化學知識實際應用價值的認識，增強學生保護環(huán)境、節(jié)約資源、實驗創(chuàng)新等意識。

（三）注重建構(gòu)評價

基于化學學科核心素養(yǎng)的評價是一種“以建構(gòu)為核心”的評價，建構(gòu)的意義就是通過創(chuàng)設(shè)科學、恰當?shù)脑u價任務(wù)情境，觀察學生在項目學習中的具體、有意義的表現(xiàn)，進而推測出學生化學學科核心素養(yǎng)的水平層次。

針對子項目四，學生實踐的核心是模擬覆銅板的制作、反應后的“蝕刻液”（即氯化鐵溶液）的再生及銅的回收。首先，學生要將設(shè)計好的圖案按照教材中指導的方法轉(zhuǎn)移到銅片上，放入“蝕刻液”中，控制時間、溫度等實驗要素，觀察實驗效果、分享實驗產(chǎn)品。其次，學生要結(jié)合實驗方案的設(shè)計，對反應后的“蝕刻液”進行再生處理及銅的回收。這部分實驗以定性為主、定量為輔。通過學生對該實驗方案的設(shè)計和改進，教師可以判斷學生實驗探究的水平（定性水平、定量水平）；通過學生對該實驗中涉及的氧化還原反應的判斷和分析，可以判斷學生對氧化還原反應的認識水平（知識水平、應用水平、綜合分析水平）；通過觀看學生進行溶解、過濾等物質(zhì)分離提純基本實驗操作，可以判斷學生是否掌握使用化學儀器進行物質(zhì)檢驗及分離提純的方法（實驗基本技能、科學探究方法）。

關(guān)于“蝕刻液”的再生效果及銅的回收率是定量測定。由于高一學生尚未掌握更多的定量測定的方法，教師可以利用相關(guān)素材進行簡要的介紹，主要目的是培養(yǎng)學生“證據(jù)推理與模型認知”“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養(yǎng)，讓學生感悟定量分析的方法在生產(chǎn)中的重要作用。教師通過對定性和定量實驗方案的討論和點評，能夠判斷并提升學生對學科價值的認知水平（學科價值視角、社會價值視角）。

（四）注重延續(xù)性評價

項目式學習是促進學生學科核心知識再構(gòu)建的過程。教師以項目式學習為基礎(chǔ)，以任務(wù)為主線，用驅(qū)動性的問題來推動學生的思維進階性發(fā)展，幫助學生實現(xiàn)深度學習。教師需重視對學生的延續(xù)性評價，推動學生在項目學習中不斷進行探究。比如，子項目四的實驗如果要達到預期目標需要考慮氧化劑的選擇、實驗條件控制兩大化學核心實驗知識。鑒于學生的學情，教師在項目總結(jié)階段可以用文字材料的方式介紹工業(yè)生產(chǎn)中的流程：“先測定蝕刻廢液中Fe3+，Cu2+的含量，結(jié)合數(shù)據(jù)向廢液中加入理論量1.2倍的鐵粉還原Fe3+，加入理論量2倍的鐵粉置換出銅，控制恰當?shù)臏囟群蜁r間后過濾，在濾液中加入1倍體積的35%H2O2和35%HCl的混合液（1 ∶ 1），于100℃水浴條件下進行0.5小時的反應，最終廢液經(jīng)濃縮、酸度調(diào)整處理后可作為蝕刻液的補充循環(huán)使用。”材料中涉及現(xiàn)代化分析儀器的使用、詳細的數(shù)據(jù)分析、生產(chǎn)中實時的數(shù)據(jù)監(jiān)控、生產(chǎn)投入及產(chǎn)出等相關(guān)學科及跨學科綜合知識，對學生未來發(fā)展具有持續(xù)性的引導功能。

結(jié)語

項目式學習是高中化學教學的重要方式，是培育學生化學核心素養(yǎng)的重要途徑。化學學科素養(yǎng)落實的主要場所是課堂教學，化學教師在課堂教學實踐中開展項目式學習，是實現(xiàn)學生知識、能力、素養(yǎng)培養(yǎng)相統(tǒng)一的重要手段。教師應基于課標要求、學生經(jīng)驗及認知水平設(shè)計項目，將項目問題的解決主動權(quán)交給學生，引導學生從宏觀的視角辨析化學問題，從微觀的角度進行探析，激發(fā)學生學習興趣，促進學生學習方式的轉(zhuǎn)變，引導學生將學科知識和方法用于解決真實的項目問題，更好地落實學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

【參考文獻】

［1］中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）［M］.北京：人民教育出版社，2018.

［2］羅濱.項目式學習給學生帶來了什么 ［J］.北京教育（普教版），2018（8）：26-27.

［3］江合佩.基于真實情境的項目式化學教學［M］.濟南：山東科學技術(shù)出版社，2019.

［4］嚴金花.基于真實問題情境的教學：以氧化還原反應的教學設(shè)計為例［J］.化學教與學，2020（11）：45-48，44.