核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的高中化學(xué)項目式教學(xué)研究

宋玥

摘 要：在新課程改革不斷深入的背景下，高中化學(xué)教學(xué)的主要任務(wù)與目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，主張為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實的問題情境，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用化學(xué)知識解決實際問題的能力以及深度學(xué)習(xí)的素養(yǎng)。基于此教育形式，教師需要不斷更新自身的教學(xué)理念與教學(xué)方法，能夠基于核心素養(yǎng)目標(biāo)開展項目式教學(xué)，有效地促進(jìn)學(xué)生形成化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。文章以“探秘食品脫氧劑”為項目式教學(xué)的主題，讓學(xué)生在真實的情境中探究脫氧劑的成分、脫氧劑的反應(yīng)原理，并嘗試自制脫氧劑并測試脫氧劑的脫氧效果，在教師的引導(dǎo)和幫助下完成對應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)，建構(gòu)以氧化還原反應(yīng)為核心概念的鐵元素及原電池反應(yīng)的知識網(wǎng)絡(luò)，同時認(rèn)識到化學(xué)在生產(chǎn)生活中的重要作用與價值，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用化學(xué)知識解決復(fù)雜真實問題的能力，全面提升學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：真實情境；高中化學(xué)；項目式教學(xué)；復(fù)雜問題解決

一、研究背景

在當(dāng)前教育事業(yè)不斷改革與創(chuàng)新背景下，隨著各學(xué)段新課標(biāo)的相繼出臺，“課程內(nèi)容項目化”“課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化”“大單元教學(xué)”等新名詞已經(jīng)不斷地走進(jìn)了教師的視野。依據(jù)《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》[1]以及國內(nèi)外最新的教學(xué)研究表明，相比于傳統(tǒng)的教學(xué)方式，項目式教學(xué)能夠更加有效地提升學(xué)生解決復(fù)雜問題的能力，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行深度思考[2]，并且能夠在項目式教學(xué)實施的過程中發(fā)展學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)[3]。項目式教學(xué)的實施，需要教師圍繞教材內(nèi)容以及學(xué)生的實際學(xué)習(xí)情況，設(shè)計一個真實的、具有學(xué)科價值并且能夠不斷深入研究的問題，引導(dǎo)學(xué)生在復(fù)雜真實問題解決的過程中，不斷地去挖掘與探索知識的內(nèi)涵，在以解決真實問題為核心目標(biāo)的項目式教學(xué)中，使學(xué)生形成完整的知識體系，完成知識的結(jié)構(gòu)化，同時有效地提升學(xué)生的認(rèn)知水平和學(xué)科素養(yǎng)。在項目式教學(xué)中，教師的角色不再是一個單純的知識傳授者，而是整個教學(xué)活動中的引導(dǎo)者和幫助者，教師不是直接將知識內(nèi)容講授給學(xué)生，而是讓學(xué)生在一系列的項目式探究活動，引導(dǎo)他們正確地探究方向，設(shè)計和提出驅(qū)動性問題，推動學(xué)生在正確的方向上不斷地進(jìn)行深入思考和探索，從建構(gòu)主義理論來講，就是要求教師在項目式教學(xué)中作為一個類似“腳手架”的幫助者，在探索知識的過程中幫助他們完成知識的建構(gòu)。

二、高中化學(xué)開展項目式教學(xué)的重要意義

真實情境下高中化學(xué)項目式教學(xué)，主要是讓學(xué)生圍繞著具有學(xué)科意義的學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生在真實情境中應(yīng)用化學(xué)知識解決復(fù)雜的化學(xué)問題，深化對化學(xué)科學(xué)及其價值的認(rèn)識，樹立學(xué)習(xí)化學(xué)和研究化學(xué)的興趣和理想。項目式教學(xué)是一種以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)方式，通過參與學(xué)術(shù)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)項目，學(xué)生在收獲知識的同時，也能夠?qū)W會批判地思考、分析信息的可靠性、創(chuàng)造性地解決問題。在化學(xué)教學(xué)中，運用項目式教學(xué)，可以幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用化學(xué)知識，提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力[4]。

在高中化學(xué)教學(xué)中，教師通過設(shè)計一系列的項目，讓學(xué)生更好地理解化學(xué)知識，同時提高學(xué)習(xí)興趣。在此過程中，教師建立起了化學(xué)知識與生活實際之間的聯(lián)系，使學(xué)生更好地感受化學(xué)知識的實用性，提升對學(xué)習(xí)的動力，讓學(xué)生在實踐中學(xué)習(xí)和應(yīng)用化學(xué)知識，同時培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新思維能力。并且在真實情境下進(jìn)行項目式教學(xué)，學(xué)生需要親自動手進(jìn)行實驗和探究，這有助于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力。通過實際操作，學(xué)生可以更深入地理解化學(xué)原理，掌握化學(xué)實驗技能，為今后的學(xué)習(xí)和工作打下堅實基礎(chǔ)。這種教學(xué)方法不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力，還能夠培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、綜合素質(zhì)，增進(jìn)對化學(xué)科學(xué)的認(rèn)識，有利于學(xué)生的全面發(fā)展。

以“探秘鐵系脫氧劑”為主題，開展項目式教學(xué)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實的問題情境，使學(xué)生在探究過程中，系統(tǒng)建構(gòu)含鐵元素物質(zhì)間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，并從元素化合物和電化學(xué)兩個維度加深對氧化還原反應(yīng)的理解和深度認(rèn)識，促進(jìn)學(xué)生已有知識的結(jié)構(gòu)化與系統(tǒng)化。

三、基于真實情境的項目式教學(xué)設(shè)計

（一）項目教學(xué)目標(biāo)

1.通過探秘食品脫氧劑成分的探究任務(wù)，指導(dǎo)學(xué)生基于鐵元素的“價類二維關(guān)系”設(shè)計實驗方案，發(fā)展學(xué)生應(yīng)用氧化還原及元素化合物知識解決實際問題的能力，完成對鐵元素相關(guān)知識內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化認(rèn)識，并通過實驗實施鞏固物質(zhì)檢驗的基本方法，在提升學(xué)生的實驗技能的同時，鍛煉學(xué)生的實際操作與團(tuán)隊合作能力。

2.通過探究脫氧劑的脫氧原理，使學(xué)生從元素化合物的性質(zhì)和電化學(xué)兩個角度深化對氧化還原反應(yīng)的認(rèn)識和理解，建立以氧化還原反應(yīng)為核心認(rèn)識角度的化學(xué)認(rèn)識思路，進(jìn)一步完成已有認(rèn)識的系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)化。

3.通過設(shè)計制作脫氧劑并對脫氧劑的脫氧性能進(jìn)行傳感器實驗操作，使學(xué)生直觀地體驗知識應(yīng)用的過程，體會現(xiàn)代實驗儀器在化學(xué)中學(xué)習(xí)中的重要應(yīng)用，并體會化學(xué)對生產(chǎn)生活的貢獻(xiàn)，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

（二）項目教學(xué)任務(wù)與實施

項目任務(wù)一 探秘脫氧劑的組成成分

【學(xué)生的課前調(diào)查】收集和發(fā)現(xiàn)生活中常見的食品脫氧劑、食品防腐劑，將食品防腐劑或者脫氧劑包裝上的信息在課前完整地記錄在學(xué)案上。

【教師的提示】教師將某食品中的脫氧劑包裝袋呈現(xiàn)在課堂上，提出問題——如果你作為食品生產(chǎn)廠家，想要通過脫氧劑包裝向消費者展示哪些內(nèi)容，理由是什么。

【學(xué)生的分析】根據(jù)自己收集到的或者教師所提供的包裝信息，分析這些信息的含義與作用，思考如果自己作為食品生產(chǎn)廠家想要通過脫氧劑包裝向消費者展示哪些內(nèi)容。

【學(xué)生觀點1】每種脫氧劑/防腐劑的包裝上都標(biāo)有警示性信息，比如“不可食用”“不可放入水中”“不可拆開包裝”等，這些內(nèi)容主要的意義在于防止人們在食用食品時誤食脫氧劑，可能會導(dǎo)致中毒等事件。

【學(xué)生觀點2】有較少的脫氧劑上標(biāo)示了脫氧劑的主要成分，但有一些標(biāo)注并不完整，有些成分用“等”這樣的詞語代替，所以無法了解到脫氧劑的完整組成。

【教師的幫助】基于學(xué)生的觀察，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)可以探究的問題：當(dāng)前的脫氧劑包裝袋中基本上標(biāo)記了脫氧劑不可食用的提示，但是并沒有詳細(xì)介紹脫氧劑成分的信息。并引導(dǎo)學(xué)生明確本節(jié)課項目式教學(xué)的基本驅(qū)動性任務(wù)：探秘脫氧劑的成分；探究脫氧劑的反應(yīng)原理；依據(jù)反應(yīng)原理動手自制脫氧劑；脫氧劑的脫氧效果測試。

【學(xué)生活動】在任務(wù)的驅(qū)動下，學(xué)生查詢相關(guān)資料文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)脫氧劑的類型多種多樣，其中包括了主劑、活性劑、填充劑等。主劑包括了有機與無機兩種，有機脫氧劑是葡萄糖氧化酶脫氧劑與抗壞血酸型脫氧劑，而無機類常見的為鐵系脫氧劑與亞硫酸鹽系脫氧劑等。

【教師的幫助】為學(xué)生提供相關(guān)資料和文獻(xiàn)，讓學(xué)生通過閱讀分析提取相關(guān)信息，了解脫氧劑的有效成分，明確本節(jié)課的研究目標(biāo)——鐵系脫氧劑。

設(shè)計意圖：脫氧劑作為學(xué)生生活中比較容易接觸到的物質(zhì)，教師從實際生活的角度出發(fā)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個真實的情境，讓學(xué)生通過收集生活中的信息、查閱文獻(xiàn)資料中的內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)問題并提出需要解決的具體問題，充分培養(yǎng)學(xué)生的信息收集與信息處理能力，發(fā)展學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和提出解決方案的能力。

項目任務(wù)二 探究并檢驗?zāi)撤N鐵系脫氧劑的具體成分

【學(xué)生活動】閱讀脫氧劑包裝袋信息，記錄其中屬于鐵系脫氧劑的主要成分；小組討論，應(yīng)用所學(xué)化學(xué)知識分析物質(zhì)的性質(zhì)，從物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)兩個維度設(shè)計合理的實驗驗證脫氧劑的三種成分，基于鐵元素的“價類二維圖”提出盡可能多的實驗方案與設(shè)計思路，并進(jìn)行課堂匯報交流；以小組為單位基于之前的實驗設(shè)計方案實施實驗，并選擇合適的實驗試劑，驗證自己的猜想，并反思實驗結(jié)果（如溶液中二價鐵離子的變質(zhì)和檢驗問題等），基于氧化還原反應(yīng)，構(gòu)建含鐵元素物質(zhì)間相互轉(zhuǎn)化的知識網(wǎng)絡(luò)。并同時復(fù)習(xí)氯離子的檢驗方法以及鈉離子的焰色試驗，全面檢驗脫氧劑中的每種成分。

【教師的幫助】為學(xué)生提供某市場上糕點所運用到鐵系脫氧劑，其主要成分為還原鐵粉、活性炭以及氯化鈉。教師指導(dǎo)學(xué)生分組討論，選擇對應(yīng)的試劑驗證包裝袋中的還原鐵粉、碳粉以及氯化鈉。其中，在檢驗脫氧劑中的鐵時，教師要提出一些驅(qū)動性的問題幫助學(xué)生進(jìn)行深度思考，如“如何確定黑色的粉末是金屬鐵？選擇酸溶解黑色粉末時用什么酸，分別會有什么現(xiàn)象，對接下來的實驗又有什么影響？可以如何檢驗溶液中的二價鐵離子？溶液中只有二價鐵離子嗎，為什么？黑色的粉末中還可能有其他物質(zhì)嗎？”主要引導(dǎo)學(xué)生基于鐵的“價類二維圖”設(shè)計多樣化的鐵元素檢驗方案，從溶液中二價鐵和三價鐵的多種存在形式出發(fā)設(shè)計實驗方案，完成有關(guān)含鐵元素物質(zhì)之間相互轉(zhuǎn)化關(guān)系的知識結(jié)構(gòu)化。

設(shè)計意圖：任務(wù)二是本次項目式教學(xué)的核心環(huán)節(jié)，主要目的在于讓學(xué)生基于鐵元素的“價類二維圖”設(shè)計多樣化的實驗方案來檢驗脫氧劑中的“鐵”，應(yīng)用“鐵-二價鐵-三價鐵”之間的相互轉(zhuǎn)化來解決真實問題，完成鐵元素相關(guān)知識的結(jié)構(gòu)化。并復(fù)習(xí)其他相關(guān)離子檢驗的方法，從多個維度提升學(xué)生對物質(zhì)檢驗問題的理解。

項目任務(wù)三 探究脫氧劑的脫氧原理

【學(xué)生活動】從物質(zhì)的氧化性與還原性的角度分析脫氧劑的脫氧原理，進(jìn)一步完善氧化還原概念的相關(guān)認(rèn)識，能夠基于元素的化合價理解物質(zhì)的性質(zhì)，并體會性質(zhì)決定應(yīng)用的化學(xué)觀念；思考氯化鈉與碳粉的存在意義，從原電池電化學(xué)的角度深度思考脫氧劑的工作原理，體會利用電化學(xué)手段控制反應(yīng)速率在實際生產(chǎn)生活中的重要意義；（書寫相關(guān)的電化學(xué)方程式，復(fù)習(xí)電化學(xué)知識與金屬腐蝕內(nèi)容的相關(guān)知識，再次整理和建構(gòu)原電池的認(rèn)識模型。

【教師的幫助】提出問題：脫氧劑如何“脫氧”？引導(dǎo)學(xué)生思考添加氯化鈉與碳粉的意義，從電化學(xué)的視角深度思考脫氧劑的脫氧原理。為學(xué)生建構(gòu)整理原電池的認(rèn)識模型，升華學(xué)生對氧化還原反應(yīng)大概念的認(rèn)識和理解。

設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)教師引導(dǎo)學(xué)生從物質(zhì)的氧化性還原性和電化學(xué)的兩個維度來理解脫氧劑的脫氧原理，在雙重視角下完成對脫氧劑工作原理的探究，加深并升華了學(xué)生對氧化還原反應(yīng)大概念的系統(tǒng)性認(rèn)識，進(jìn)一步豐富了氧化還原反應(yīng)的知識體系。

項目任務(wù)四 自制脫氧劑并測試脫氧效果

【學(xué)生活動】了解脫氧效果的傳感器測試裝置；依據(jù)任務(wù)三中分析的脫氧劑反應(yīng)原理，自己動手設(shè)計制備脫氧劑，并通過實驗儀器檢驗脫氧效果；為自己制作的脫氧劑設(shè)計說明書包裝，討論脫氧劑使用的注意事項，進(jìn)一步加深對氧化還原反應(yīng)的認(rèn)識。

【教師的幫助】 為學(xué)生介紹測試脫氧效果的傳感器實驗裝置。為學(xué)生提供實驗合適的實驗藥品，讓學(xué)生嘗試制備食品脫氧劑，同時利用儀器檢驗脫氧效果，反思和改進(jìn)設(shè)計方案。在脫氧劑說明書的制作的過程中，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步完善與氧化還原反應(yīng)相關(guān)的知識內(nèi)容，提升學(xué)生對氧化還原的認(rèn)識。

設(shè)計意圖：讓學(xué)生動手自制脫氧劑并利用現(xiàn)代化儀器測定脫氧效果，使學(xué)生親身經(jīng)歷與體驗知識的應(yīng)用過程，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中體會學(xué)習(xí)的樂趣，并感受現(xiàn)代化實驗在化學(xué)教學(xué)中的重要意義。制作說明書任務(wù)進(jìn)一步豐富氧化還原知識的相關(guān)知識理論，更深層地促進(jìn)知識的結(jié)構(gòu)化與系統(tǒng)化。在此過程中學(xué)生也認(rèn)識到化學(xué)對生產(chǎn)生活的貢獻(xiàn)，創(chuàng)新意識也顯著提升，全面地培養(yǎng)了學(xué)生設(shè)計解決實際問題的綜合素養(yǎng)。

四、教學(xué)效果與反思

本次項目式教學(xué)在任務(wù)探究的過程中，通過對真實問題背景下的一系列任務(wù)探究，教師充分地幫助學(xué)生體會化學(xué)思維和化學(xué)實驗是如何有效地解決生活中的實際問題，并幫助學(xué)生對已有知識進(jìn)行整理，實現(xiàn)知識的結(jié)構(gòu)化和系統(tǒng)化。因為項目式教學(xué)不僅僅是對某個知識點進(jìn)行認(rèn)識的過程，而是讓學(xué)生應(yīng)用知識來解決復(fù)雜真實問題，由于問題的真實性與復(fù)雜性，在解決問題的過程中需要的知識內(nèi)容就不是單一的、指向明確的，而是多種知識的融合與糅雜，這就需要教師對這些知識點進(jìn)行整合與系統(tǒng)化處理，能夠從“大概念”“大觀念”的視角為學(xué)生完成知識結(jié)構(gòu)化與系統(tǒng)化的認(rèn)識。通過課后訪談和課后問卷，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，通過這次項目式的學(xué)習(xí)，學(xué)生對于鐵元素相關(guān)知識有了更加清晰的結(jié)構(gòu)化和系統(tǒng)化的認(rèn)識，對于氧化還原反應(yīng)的理解也更加全面和豐富；同時還發(fā)現(xiàn)通過本次項目式教學(xué)，學(xué)生對于如何應(yīng)用化學(xué)知識解決實際問題已經(jīng)有了基本的思路和方法，并期待可以在生活中繼續(xù)挖掘值得探究的化學(xué)問題，應(yīng)用已有知識加以解決，學(xué)生對于化學(xué)學(xué)習(xí)的熱情也有顯著的提升。

結(jié)束語

圍繞教學(xué)內(nèi)容為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實情境，布置相關(guān)的學(xué)習(xí)任務(wù)，促使學(xué)生在項目化的驅(qū)動下進(jìn)行深入探索與分析，學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的同時也會收獲不一樣的學(xué)習(xí)體驗。通過這樣的方式，讓學(xué)生參與到課堂學(xué)習(xí)中，不僅提高了整個教學(xué)的效率與質(zhì)量，切實全面地培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，也幫助學(xué)生建立了學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣與樂趣。

參考文獻(xiàn)

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