淺析基于項目式學習的高中化學實驗教學設計與實踐

摘 要：化學是一門以實驗為基礎的探究性學科。項目式學習以多元智能理論、建構主義學習理論、認知學習理論為依據，側重學生的學習體驗。在高中化學實驗教學中，教師組織項目化教學活動能體現學生的課堂主體地位。文章先對項目式學習進行了簡要論述，而后從五方面闡述了如何在高中化學實驗教學中開展項目式學習。這五方面包括：小組分工，預習項目；創設情境，開啟項目；明確任務，拆解項目；實驗探究，實施項目；評價交流，總結項目。

關鍵詞：高中化學；項目式學習；實驗教學

中圖分類號：G427" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2097-1737（2025）03-0009-03

項目式學習以培養學生的核心素養為目的，以學習小組為展開形式，以具體的教學內容為核心，以生活中的實際問題為具體情境，結合學生已有的知識儲備，通過融合多種教學資源，鼓勵全體學生積極參與，使學生成為學習的主體。在高中化學實驗教學中，教師要積極借助項目化教學，不斷提高化學實驗教學的質量，提升學生的實驗能力和實驗水平，促進學生對化學知識的理解和掌握。

一、項目式學習的理論概述

項目式學習是一種基于學生自主探究和合作學習的學習方法。在項目式學習中，學生通過參與真實的項目和任務來獲取知識和技能[1]。這種學習方法強調學生的主動性和參與度，鼓勵學生在解決問題和完成任務的過程中發展批判性思維、創造力和團隊合作能力。項目式學習具有許多特點和優勢。第一，項目式學習強調學生的自主探究和合作學習。在傳統課堂上，學生只能被動接受知識，而在項目式學習中，學生可以根據自己的興趣和需求選擇項目，并通過自主探究來獲取知識，也可以與同學共同解決問題、分工合作[2]。第二，項目式學習注重培養學生的實踐能力。學生參與基于真實問題或生活情境的項目，靈活應用所學知識與技能，能對知識有更深入的理解，增強實踐能力和問題解決能力。第三，項目式學習有助于培養學生的批判性思維和創造力。分析問題、提出解決方案、實施方案和評估的過程能激發學生的創新思維，培養學生的創造力，使學生成為知識的主動學習者和具有創新精神的終身學習者。第四，項目式學習有利于促進跨學科學習，進而培養學生的綜合能力。在項目式學習中，學生需要學習多個學科領域的知識和技能，如語言、科學、技術、社會學等。通過項目式學習，學生能更好地理解知識的聯系和應用，發展綜合能力，提高綜合素質。

二、基于項目式學習的高中化學實驗教學模型構建

（一）小組分工，預習項目

建構主義學習理論認為協作和合作是學生自主進行意義學習的必要條件。合作是開展項目式學習的關鍵。教師要合理分配小組，帶領學生預習項目，做好項目實施前的準備工作。在高中化學實驗教學中，教師可以在項目開始前向學生介紹整個項目的目標和任務，明確指出實驗的重點和要求，引導學生理解實驗的意義和目的，再將學生分成若干小組，對每個小組的任務進行明確分工[3]。然后，教師可組織學生預習，引導其初步了解實驗內容。

例如，對于“鐵及其化合物的性質”實驗，教師可在將學生進行合理分組后，提供有關Fe、Fe3+、Fe2+的學習資源，讓學生在小組內進行討論和研究，并了解以下內容：Fe具有還原性，可以實現“Fe→Fe2+”與“Fe→Fe3+”的轉化；Fe3+具有氧化性，且溶液呈現黃色，可以實現“Fe3+→Fe2+”的轉化；KSCN溶液可以用于檢測Fe3+，溶液顯紅色；Fe2+既有還原性又有氧化性，溶液呈現淺綠色，可以實現“Fe2+→Fe3+”和“Fe2+→Fe”的轉化。通過以上預習資料，教師能幫助學生更好地掌握實驗所需的理論知識和操作技能。此外，教師還應為學生提供必要的實驗材料和設備清單，如鐵粉、稀硫酸、硫酸銅溶液、稀硝酸、FeCl3溶液、CCl4、KI溶液、FeSO4溶液、KSCN溶液、新制氯水（或過氧化氫）等，指導學生合理設計實驗，保證實驗順利進行，為開展項目式學習做好準備。

（二）創設情境，開啟項目

建構主義學習理論認為，學習者對知識的主動接受是在具體的問題情境下進行的。高中化學教師在引導學生通過開展項目式學習探究化學實驗時，需要為學生創設真實情境，并針對情境中的化學現象提出具體問題，進而確定實驗項目。

仍以“鐵及其化合物的性質”實驗為例。教師可以將琥珀酸亞鐵片這一藥品和鐵蛋白（去鐵蛋白和Fe3+形成的復合物）引入實驗中，創設生活情境，激活學生的認知，讓學生了解Fe2+和Fe3+在生活中的應用，開啟實驗項目[4]。教師可以先介紹琥珀酸亞鐵片的相關知識，講解琥珀酸亞鐵片在醫學上的應用，讓學生了解Fe2+在人體健康中的重要性，從而使其對Fe2+的性質及在生活中的作用產生興趣。接著，教師可以引入鐵蛋白的概念，介紹其在生物體內的作用。鐵蛋白是一種負責運輸和儲存鐵離子的蛋白質，教師利用多媒體設備進行演示，可以讓學生了解鐵蛋白在人體內的作用，如氧氣運輸和儲存等。通過將鐵蛋白與Fe3+聯系起來，學生對Fe3+的性質及其在生物體內的功能會有更深刻的理解。在此基礎上，教師可以創設生活情境，如通過展示圖片、語言描述的方法介紹鐵制品的防銹原理、鐵離子在水處理中的應用等，讓學生了解鐵離子在生活中的重要價值，從而將化學現象和實驗與生活聯系起來，激發學生的興趣和好奇心，促進學生在實驗中的主動參與，培養學生的探究精神。

（三）明確任務，拆解項目

項目式學習是一個復雜的、綜合性較強的學習活動，教師需要引導學生將復雜的、難度較大的問題拆解成幾個難度較低的任務，即子項目。

例如，在“鐵及其化合物的性質”實驗中，教師可以根據鐵、Fe3+和Fe2+的性質，將實驗設計為“探究鐵的還原性”“探究Fe3+的氧化性”“探究Fe2+的還原性和氧化性”三個子項目實驗。同時，教師還需根據學生的能力水平和化學實驗的特點為學生明確任務、拆解項目，保證每個子項目之間相互關聯、層層遞進，能啟發學生思考、發展學生能力，最終解決實驗問題。具體來說，教師應先明確實驗的總體目標，如通過實驗，培養學生的實驗操作能力和科學探究精神，使學生了解鐵的還原性、Fe3+的氧化性、Fe2+的還原性和氧化性。接著，教師應為學生明確子項目，確保每個子項目之間有一定的關聯性和遞進性，以實現知識的滲透、促進學生能力的發展。在明確子項目后，教師需將其進一步拆解成具體的實驗操作步驟和觀察要點，如在“探究鐵的還原性”的子項目中，學生需要將鐵絲或鐵粉置于盛有稀鹽酸的試管中并觀察，記錄反應過程中的變化。這樣的實驗任務符合高中生的能力水平和化學學科的實驗特點，有助于激發學生的探索欲，提高其學習質量和效果[5]。

（四）實驗探究，實施項目

實驗探究是開展項目化實驗教學中最主要的部分，主要培養學生設計實驗方案、進行實驗操作、分析實驗數據、論證實驗結果的能力。對于“鐵及其化合物的性質”實驗，根據以上子項目，教師可引導學生展開如下實驗探究。

實驗一：探究鐵的還原性。教師可以事先為每組學生準備3個試管，分別標號1、2、3，指導學生在其中分別倒入等量的稀硫酸、硫酸銅溶液和稀硝酸，接著加入少量的鐵粉，振蕩、靜置。學生要仔細觀察試管內的變化，如氣體產生、溶液顏色變化等，并總結、記錄實驗現象。該實驗現象為：1號試管中產生氣泡，溶液由無色變為淺綠色，鐵粉減少；2號試管中生成紅色物質（為單質Cu），溶液顏色由藍色逐漸褪為無色，鐵粉減少；3號試管中產生氣泡，溶液由無色變為黃色，鐵粉減少。根據以上實驗現象，教師可引導學生根據學習資料和以往所學，自主在小組內討論并歸納、總結實驗結論，書寫有關反應的離子方程式。

實驗二：探究Fe3+的氧化性。教師仍需為各小組準備3個試管，同樣標號1、2、3，指導學生向3支試管中分別倒入少量且等量的FeCl3溶液，以避免過多的Fe3+剩余干擾實驗。接著，教師指導學生向1號試管中加入鐵粉，向2號試管中加入銅片，向3號試管中加入KI溶液和CCl4，震蕩、靜止后，讓學生認真觀察試管中的變化，總結實驗現象和結論，并書寫離子方程式。

實驗三：探究Fe2+的還原性和氧化性。教師可以先引導學生思考Fe、Fe2+、Fe3+之間的轉化關系，讓學生在小組中進行討論，以提高其學習積極性和參與度，發展其思維能力。在學生討論結束后，教師可引導學生提出Fe2+向Fe3+轉化及置換出Fe單質的猜想，并組織學生進行實驗。該實驗可以分為兩組小實驗進行。實驗操作一為：教師為學生準備兩支試管，標號1、2，向其中加入少量且等量的FeSO4溶液，并在1號試管中滴加KSCN溶液，然后再滴加幾滴新制氯水，振蕩、靜置后，讓學生觀察溶液是否變色。該實驗現象為溶液由無色變為血紅色。在完成實驗操作一后，教師可指導學生進行實驗操作二：向2號試管中加入鋅片，振蕩、靜置后，讓學生觀察試管中的反應現象，引導學生在小組中自行探討、總結，歸納Fe2+的還原性和氧化性，并書寫離子方程式，據此了解Fe2+既可以做還原劑又可以做氧化劑。

學生通過以上的實際操作和觀察，驗證了Fe、Fe3+和Fe2+的性質，培養了自身的實驗操作能力和科學探究精神，同時也提高了化學實驗的趣味性和教學效果[6]。

（五）評價交流，總結項目

在多元智能理論的指導下，在基于項目式學習的高中化學實驗教學中，教師要積極引導學生在實驗后展開評價交流。教師不僅應關注項目的完成度，還應關注學生的課堂表現，即結果與過程的一致性評價，以促進學生對實驗過程和結果的深入思考，從而進一步提高實驗教學的效果和學生的學習水平[7]。教師可以鼓勵各小組就實驗設計、實驗過程和實驗結果展開討論和交流。每個小組可以分享各自的實驗心得，包括在實驗過程中遇到的問題和解決方法，以及取得的實驗成果。教師還可以引導學生就整個實驗項目進行總體討論和交流，讓每個學生都有機會表達自己的觀點和看法，以促進全班學生的共同思考。在這一過程中，教師可以引導學生總結實驗過程中的關鍵步驟、實驗條件、操作技巧、關鍵數據、注意事項和觀察到的現象。學生可以根據實驗數據和觀察結果，總結實驗的主要發現和結論，提高對化學知識的認識。同時，教師要鼓勵學生分享自己對實驗過程和結果的反思和建議，如實驗存在的改進空間、對未來實驗的設想等。通過評價交流和總結實驗項目，學生能進一步明確實驗過程中的關鍵環節并了解化學實驗的重要性，提高對實驗內容的理解和對實驗技能的掌握，增強對化學實驗的興趣和自信心，提高實驗和探究能力。

三、結束語

綜上所述，項目式學習具有獨特的優勢，能激發學生的學習熱情，提高學生的學習積極性和效果。因此，教師要重視對項目化教學的合理運用，并采取有效的教學措施，不斷提升學生的學習效果，為學生提供更加豐富、有意義的學習體驗，讓其在實驗項目的指引下高效學習，從而充分發揮化學實驗的教育價值，提高學生的實驗能力，促進學生的全面發展。

參考文獻

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楊淑賢.培養學生創新實驗設計能力的項目式學習的開展研究[J].中學課程輔導（教師通訊），2020（17）：62-63.

基金項目：本文系莆田市荔城區2023年課題

“‘雙減’背景的高中化學教學真實情境創設研究”（課題編號：LJZX2355）的研究成果。

作者簡介：楊麗娟（1982.6-），女，福建莆田人，任教于福建省莆田第九中學，一級教師，本科學歷，曾榮獲莆田市“優秀班主任”稱號。