基于微項目學習的高中化學實驗教學設計研究

摘 要：在實際的教學過程中，可以借助微項目學習完善化學實驗教學設計，將知識以情境化與項目化的方式結合化學核心知識點，以此來提高化學實驗教學的整體質量與實際效果.化學教師要利用微項目學習的優勢，創新化學實驗教學的形式與內容，這樣才能在有限的時間內盡可能地傳授學生實驗技能，讓學生深入掌握化學實驗方法，提高化學知識應用能力.

關鍵詞：微項目學習；高中化學實驗教學設計；含義特點；應用優勢；設計研究

中圖分類號：G632"" 文獻標識碼：A"" 文章編號：1008-0333（2024）21-0127-03

微項目學習是以項目為基礎的綜合學習方式，在高中化學實驗教學中，教師可以借助微項目學習將化學知識分散為多個小項目，以問題情境為導向讓學生在短時間內完成更多實驗探索項目，以便掌握更多化學應用知識.基于微項目學習的高中實驗教學設計應遵循融合與創新原則，在教材內容的基礎上融合更多實驗方法，創新化學實驗的形式與內容，這樣才能更好地激發學生學習探索興趣，讓學生可以積極主動地參與到化學實驗當中，并在微項目中鍛煉自身實驗操作能力與化學思維能力.

1 微項目學習的含義與特點

項目化學習是以學生為中心將教學知識設計成項目任務的學習方式，而微項目學習則是將項目化學習進行適當調整，分散成多個小項目的高效學習方法.微項目學習除了以學生為中心以外，還具有短時間、高效率等特點，教師在教學的過程中通過設置真實化教學情境以及小組合作等方式，能夠強化學生的學習效果，提升課堂教學質量，讓學生在微項目中鍛煉自身能力，從而更全面掌握知識應用方法，強化自身綜合能力.

2 基于微項目學習的高中化學實驗教學設計與研究——以“制作簡單的氫氧燃料電池”實驗為例

2.1 明確教學目標，設計合理實驗裝置

以“制作簡單的氫氧燃料電池”實驗為例的微項目學習，在高中化學實驗教學設計中，教師需要明確教學主題與實驗目標，將實驗內容與教材緊密結合，并根據學生的實際學習情況與實驗能力，制定目標明確且可操作的實驗計劃，這樣才能提高學生的實驗操作能力，提升化學實驗教學的實際效果.

2.1.1 教學目標

教學設計以核心素養為重點，通過實踐化學實驗“制作簡單的氫氧燃料電池”來培養學生的多方面能力.

學生將理解燃料電池的基本原理，并學會設計和制作出可有效工作的燃料電池.在操作實驗時，他們將掌握基本的實驗技巧和數據記錄方法，培養實踐能力和問題解決能力.在小組合作中，學生將共同思考解決問題的最佳方法，并通過分享和討論提高團隊合作和溝通能力.通過親自動手制作燃料電池，增強學生對科學實驗的興趣和環保意識，培養其積極探索和環境保護的意識[1].此教學設計不僅提供科學知識和實踐技能，更重要的是培養學生的核心素養，包括實踐能力、創新思維、團隊合作精神和環境意識，為他們的綜合發展打下堅實基礎.

2.1.2 實驗裝置的設計

結合學生實際情況進行分組，引導學生利用不同裝置制作簡單氫氧燃料電池.如小組1將提前制得的氫氣與氧氣，以體積比為2∶1通入裝置中（見圖1），圖1所示裝置就成為一只氫氧燃料電池.另一組利用電源、電解質溶液、發光二極管、多孔炭棒等組裝為圖2所示.在實驗過程中，燃料電池具有正負極，應當正確判斷其正負極，防止二極管的電極接反，最終導致其不能發光.發光二極管燈腳有正、負極之分，長腳為正極，短腳為負極.如不能識別，可直接用燃料電池接試，如不發光，說明接反了，交換一下電極即可.由于普通碳棒表面較為光滑，所以在電解過程中難以吸附較多的氫氣和氧氣，導致發光二極管發光時間較短，實驗效果不明顯，所以要把普通炭棒置于高溫火焰上灼燒到發紅，立即投入冷水中使其表面變得粗糙多孔，使其在電解水時可吸附較多的氫、氧氣體.

之后，引導學生進行實驗裝置的比較分析，這是一個關鍵的教學策略.教師需要組織學生分享各自小組的實驗過程和結果，確保每個小組都有機會表達自己的想法和發現.接著，教師應該引導學生討論不同裝置的優缺點，幫助學生深入理解實驗中涉及的化學原理和技術細節.通過這樣的討論，學生可以從對比中學到更多，包括裝置設計的影響、材料選擇的重要性以及操作技巧的差異[2].最后，教師可以總結討論的結果，強調裝置2的實驗效果更好的原因，并鼓勵學生思考如何改進裝置設計以進一步提高實驗效果.

2.2 增強實踐探究，完善項目實驗過程

按照圖2，教師引導學生將實驗的過程進行合理的微項目劃分，讓學生可以在小組合作中完成微項目學習，這既能鍛煉學生的實驗操作能力，也能增強學生的合作學習能力.在“制作簡單的氫氧燃料電池”的實驗設計中，教師可以按照實驗過程將實驗分成三個微項目.

微項目一：試劑與儀器的準備.學生首先需要試劑與儀器，然后要去了解如何安全地完成實驗，可以準備多種相同濃度電解質溶液（如硫酸、硫酸鈉、氫氧化鉀溶液及純水），對比實驗效果.在這一階段的微項目學習中，教師需要強調安全操作的重要性，并引導學生掌握每個電解質溶液的電極方程式的書寫.

微項目二：燃料電池的組裝與測試.在這個微項目中，學生按照圖2完成電池的組裝，這一過程需要學生了解電池的構成與工作原理，能夠正確地連接電極與電解質，在電池組裝完成后，學生還需要進行測試，記錄電池的性能參數（如圖3）.教師要引導學生理解燃料電池的工作原理，并鼓勵學生嘗試采用不同電解質溶液完成實驗任務.

微項目三：結果分析與討論.學生需要比較不同電解質溶液下的燃料電池性能，理解影響電池性能的因素，并探究如何優化燃料電池的設計[3].利用微項目學習創新化學實驗教學的形式與內容，不僅能有效增強化學實驗教學的實踐與探究效果，也能最大程度地發揮微項目學習作用，完善實驗教學的整體設計，讓學生可以在實驗中增強對化學知識的理解，從而提升自身綜合學習能力與科學素養.

2.3 創新實驗模式，提高實驗教學效果

與傳統的實驗教學模式相比，基于微項目學習的高中化學實驗教學設計更具有趣味性與實效性.教師需創新實驗教學的模式與方法，提高實驗教學的質量與效果，以此來增強學生的實驗探究興趣，培養學生實驗操作能力.在進行“制作簡單的氫氧燃料電池”實驗時，教師可以借助信息技術為學生提供學習支架——頭腦風暴圖（設計出與音樂卡機芯相連的氫氧燃料電池），讓學生們集體討論，將任務分解為多個子任務，并探討每個子任務所需考慮的因素，將所有可能性、實驗步驟以及需要的實驗器材記錄在頭腦風暴圖上，以便更好地理清思路和規劃實驗方案.接下來，學生們在小組內分工合作，完成燃料電池的制作任務.

教師幫助學生準備相關的實驗儀器與試劑，包括音樂卡機芯（帶有小型揚聲器）、氫氧燃料電池組件、電源線、導線、絕緣膠帶、塑料容器（用于放置電解槽）、塑料管（用于輸送氣體）、水槽、電解質（如稀硫酸或氫氧化鉀溶液）、電解電源、水、氫氧化鈉（或氫氧化鉀）、鉑電極（作為陽極和陰極）等多種材料.然后，教師指導學生按照步驟進行實驗.第一步是準備電解槽.將塑料容器清洗干凈，確保內部無雜質，在容器內放置質子交換膜，確保它平整無皺褶，在質子交換膜的兩側分別放置鉑電極，作為陽極和陰極，使用絕緣膠帶固定電極和質子交換膜，確保它們之間的間距適當.

第二步是準備電解質溶液.在水槽中溶解適量的氫氧化鈉（或氫氧化鉀），制備成電解質溶液，將電解質溶液倒入電解槽中，確保它完全覆蓋質子交換膜和電極.

第三步是組裝氫氧燃料電池.將電解槽與電源線和導線連接，音樂卡機芯與燃料電池的導線相連，并使用絕緣膠帶固定所有連接部分，確保它們不會松動或短路.第四步是電解產生氫氣和氧氣，將電解電源連接到電解槽上，開啟電源進行電解.在電解過程中，陽極產生氧氣，陰極產生氫氣，這些氣體將通過塑料管輸送到燃料電池的相應電極，這樣就完成了與音樂卡機芯相連的氫氧燃料電池制作實驗[4].

通過微項目學習，學生不僅能對化學實驗產生更多嘗試興趣，也能在實驗過程中更加具有專注力，從而在實踐中深入了解化學知識的構造與原理，懂得化學知識的正確應用方法

3 結束語

綜上所述，基于微項目學習的高中化學實驗教學設計應秉持創新原則，將化學知識以分散形式融入多個項目之中，以此來增強化學實驗教學的實際效果，培養學生化學綜合學習能力.教師通過微項目學習的方式，可以將知識重點進行拆分，并以每一個重點設計為獨立項目，這樣學生在完成項目任務時才能更加深入地了解知識內涵，掌握實驗方法.教師設計的實驗過程中需分成不同階段，以便更好地進行微項目學習設計，同時也要利用情境教學與小組合作學習的方式培養學生合作創新精神，讓學生真正掌握化學實驗方法，增強自身化學實驗能力.高中化學實驗教學的最終目的就是培養學生綜合能力素養，因此，教師需借助微項目學習提高實驗教學設計質量，讓學生可以在進行實驗的同時學習更多化學知識，成為全面發展的高質量化學人才.

參考文獻：

［1］ 劉清鳳.微項目學習下高中化學實驗教學設計探究[J].高考，2023（27）：141-143.

[2] 張志睿.高中化學實驗教學中微項目學習的應用[J].化工管理，2021（35）：63-64.

[3] 史海華.高中化學實驗教學中應用微項目學習的路徑[J].中學化學教學參考，2021（14）：59-60.

[4] 郝春華，詹沁齡，孫偉.在高中化學實驗教學中采用微項目學習的步驟與策略[J].山東化工，2019，48（12）：183，185.

［責任編輯：季春陽］