項目化學習在高中化學實驗教學中的應用

摘 要：文章以酸堿中和反應為具體案例，探討了項目化學習在縣城高中化學實驗教學中的應用。研究表明，即使在資源有限的情況下，項目化學習仍能有效提高學生的實驗技能、科學探究能力和學習興趣。通過設計和實施以\"酸堿中和反應\"為主題的簡化版項目化學習方案，學生不僅加深了對相關化學概念的理解，還培養了團隊協作、問題解決和創新思維等關鍵能力。

關鍵詞：項目化學習；高中化學；實驗教學；酸堿中和反應；科學探究

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2025）15-0101-03

收稿日期：2025-02-25

作者簡介：車強，本科，一級教師，從事中學化學教學研究。

[HT]項目化學習作為一種以學生為中心的教學方法，即使在簡化的形式下，也能促進學生的深度學習和全面發展。研究旨在探討如何將項目化學習理念應用于縣城高中化學實驗教學中，以酸堿中和反應為例，設計并實施一個簡單而有效的學習項目，以提高學生的化學實驗技能、科學素養和學習積極性。

1 研究方法

1.1 項目設計

項目設計環節是本研究的核心，旨在創建一個圍繞酸堿中和反應的綜合性學習項目。項目主題定為“探索日常生活中的酸堿中和”，設計目標是讓學生通過實際操作和探究，深入理解酸堿中和反應的原理及其應用。項目設計遵循以下原則：以學生為中心，注重實際問題解決，促進跨學科整合，鼓勵協作學習[1]。具體設計包括四個階段：問題提出、實驗設計、數據收集分析和成果展示。在問題提出階段，學生需要識別日常生活中的酸堿中和現象，并提出研究問題。實驗設計階段要求學生根據研究問題設計可行的實驗方案，包括選擇合適的試劑、儀器和實驗步驟。數據收集分析階段，學生需要進行實驗操作，記錄數據并分析解釋。最后的成果展示階段，學生需要以小組為單位，通過報告、海報或演示等形式展示其研究成果。整個項目設計注重培養學生的科學探究能力、批判性思維和創新精神。

1.2 實施過程

本項目實施周期為兩周，共計6個課時，旨在適應縣城中學的教學實際情況。第一課時（40分鐘）進行項目導入，教師介紹背景、目標和評估標準，并完成3～4人小組分組。第二課時學生在教師引導下確定具體研究問題，如探究不同濃度醋對指示劑顏色變化的影響，并設計簡單可行的實驗方案。第三和第四課時（共80分鐘）是實驗操作和數據收集階段，學生在教師指導下安全開展酸堿中和反應實驗，如使用紫甘藍作為天然指示劑測試家庭常見物品的酸堿性[2]。第五課時（40分鐘）學生整理數據、討論結果并準備簡單報告。最后一課時用于成果展示，每組用5～7分鐘通過口頭匯報或小型展板形式分享研究發現，同學們互相評價并給出反饋。整個過程中，教師與學生保持密切交流，及時解答疑問，提供必要指導，確保在有限時間內達成學習目標，同時培養學生的科學探究能力和團隊協作精神。

1.3 評估方法

本項目采用多維度評估方法，全面考查學生的知識掌握、實驗技能、科學探究能力、團隊協作能力和學習態度。評估手段包括項目前后的知識測試，用于評估學生對酸堿中和反應知識的理解和應用能力；通過觀察記錄和實驗報告評估學生的實驗操作技能；借助學生的實驗設計方案、數據分析報告和問題解決過程評估其科學探究能力。此外，采用小組互評和教師觀察相結合的方式評估團隊協作表現，通過前后問卷調查了解學生學習興趣和態度的變化，并對學生提交的研究報告或海報進行綜合評價。這種多元化的評估體系旨在全面反映學生在項目中的表現和進步，為后續教學改進提供有力依據。

2 項目實施

2.1 項目概述：酸堿中和反應探究

本項目聚焦“探究家庭常見物質的酸堿性及其中和反應”，選取醋、檸檬汁、小蘇打溶液等日常物質為研究對象。學生通過一系列實驗活動，深入探索這些物質的酸堿性質及其相互作用。實驗包括用紫甘藍制作天然酸堿指示劑，測定各種家庭常見液體的pH值，以及進行小蘇打溶液中和醋的滴定實驗。這些實驗設計旨在讓學生親身體驗酸堿中和反應的過程，同時將化學知識與日常生活緊密聯系[3]。通過實踐操作、數據收集與分析，學生不僅能加深對酸堿中和反應原理的理解，還能培養科學探究能力和創新思維，實現理論知識與實際應用的有機結合。

2.2 學習目標設定

本項目的學習目標涵蓋知識、技能和態度三個維度，旨在全面提升學生的化學素養。在知識層面，學生需要深入理解酸堿概念和pH值的含義，掌握酸堿指示劑的原理和應用，以及中和反應的本質和化學方程式。技能目標包括學會制作和使用天然酸堿指示劑，熟練使用pH試紙和pH計。態度目標著重培養學生的科學探究興趣和嚴謹態度，增強團隊協作能力，形成將化學知識應用于日常生活的意識。通過這些目標的設定，學生不僅能培養綜合能力，掌握化學知識，還能將知識靈活運用于實際問題解決中。

2.3 項目活動設計

本項目采用簡化的實驗過程，利用日常生活中常見的材料，設計了一個為期兩周共4個課時的研究項目（如圖1）。第一課時（40分鐘）進行項目導入，教師介紹酸堿中和的基本概念，并指導學生分成4～5人小組。第二課時（40分鐘）學生利用紅卷心菜汁制作天然酸堿指示劑，每組將切碎的紅卷心菜浸泡在熱水中10分鐘，過濾后獲得紫紅色溶液作為指示劑。第三課時（40分鐘）學生使用自制指示劑測試家庭常見物品的酸堿性，如醋、檸檬汁、肥皂水、小蘇打水等。學生將指示劑滴在這些溶液中，觀察并記錄顏色變化。最后一課時（40分鐘）學生整理觀察結果，討論不同物質的酸堿性，并進行簡短的小組匯報。整個過程中，教師強調安全操作，如佩戴護目鏡和手套。

2.4 教師角色定位

在本項目中，教師從傳統的知識傳授者轉變為學習的引導者和促進者。準備階段，教師需要設計簡單的實驗指導，準備易得的材料如紅卷心菜、醋和小蘇打等，并確保基本安全措施到位。實施過程中，教師的任務包括：首先，指導學生安全地提取紅卷心菜汁作為天然指示劑；其次，演示如何使用這種指示劑測試不同物質的酸堿性；然后，引導學生觀察和記錄實驗現象；最后，幫助學生整理數據并進行簡單分析[4]。整個過程中，教師需要鼓勵學生獨立思考，并適時提供必要指導。在評價環節，教師采用多元方式，包括觀察學生的實驗操作、審閱簡單的實驗記錄，以及評估小組口頭匯報。教師還組織學生進行自評和互評，促進反思和交流。

3 實驗過程與結果分析

3.1 學生實驗操作表現

在酸堿中和反應實驗中，學生展現出良好的實驗操作技能。大多數學生能夠正確使用紫甘藍制作天然指示劑，并在操作過程中注意安全，避免了交叉污染。在pH值測定環節，學生逐漸掌握了pH試紙和pH計的使用方法，測量結果的準確性隨著實踐次數的增加而提高。滴定實驗中，學生初期對于滴定管的使用和終點判斷存在一些困難，但經過反復練習，大部分學生能夠熟練操作滴定裝置，準確讀數。學生在實驗記錄方面表現出色，能夠詳細記錄實驗步驟和觀察結果。然而，部分學生在處理實驗誤差和異常數據時仍需改進，這反映出科學思維培養的重要性。

3.2 概念理解與應用能力

前后測對比顯示，學生對酸堿理論、pH值概念的掌握程度提高了約30%，特別是在理解酸堿指示劑原理和應用方面，學生表現出色，能夠解釋紫甘藍汁液顏色變化的化學本質。中和反應的化學方程式書寫正確率從初期的65%上升到90%以上。學生在日常生活中識別酸堿物質的能力也有明顯提高，能夠舉出多個生活中的酸堿中和例子[5]。滴定實驗后，大部分學生能夠正確計算醋中醋酸的含量，并理解濃度與體積之間的關系。然而，在解釋復雜pH曲線時，部分學生仍存在困難，這表明對于高級概念的理解還需進一步加強。

3.3 科學探究能力發展

項目實施過程中，學生的科學探究能力得到顯著發展。在實驗設計階段，學生逐漸學會提出合理的研究問題，并設計可行的實驗方案。例如，有學生提出探究不同濃度小蘇打溶液對中和反應速率的影響，體現出科學思維的進步。數據收集和分析能力也有明顯提升，學生能夠系統記錄實驗數據，繪制準確的圖表，并嘗試解釋數據趨勢。學生在處理異常數據時表現出良好的批判性思維，能夠分析可能的誤差來源并提出改進方法。

3.4 學生反饋與態度變化

項目實施后的問卷調查和訪談顯示，學生對化學學習的興趣和態度發生了積極變化。超過85%的學生表示，通過這個項目，他們對化學實驗產生了更濃厚的興趣，認為化學知識與日常生活密切相關。學生普遍反映，親自操作實驗設備、觀察化學反應過程讓學習變得更加生動有趣。團隊協作方面，學生表示通過小組實驗和討論，增強了合作意識和溝通能力。學生對科學探究的態度也變得更加積極，許多學生表示希望在今后的學習中有更多機會進行類似的探究性實驗。同時，學生的自信心也有所提升，他們感到自己有能力獨立設計和完成簡單的化學實驗。

4 結束語

本研究通過在高中化學實驗教學中應用項目化學習方法，以酸堿中和反應為例，設計并實施了一個綜合性學習項目。研究結果表明，項目化學習能夠有效提高學生的實驗技能、科學探究能力和學習興趣。通過親身參與實驗設計、數據收集、結果分析和成果展示等過程，學生不僅加深了對酸堿中和反應原理的理解，還培養了批判性思維、團隊協作和創新能力等核心素養。這種教學方法為傳統化學實驗教學提供了新的思路和可能性，值得在高中化學教育中進一步推廣和應用。然而，在實施過程中也面臨著時間安排、資源調配和評估標準等挑戰，需要教育工作者進行深入思考和持續改進。

參考文獻：

［1］ 丁蘇君。項目化學習在高中化學教學中的應用：以《氯及其化合物》為例[J]。高考，2024（19）：137-139。

[2] 畢曉昀。項目化學習在高中化學教學中的應用研究[J]。智力，2024（04）：152-155。

[3] 岳忠誠，崔盡妍。項目化學習在高中化學教學中的應用分析[J]。高考，2023（17）：45-47。

[4] 吳燕梅。項目化學習模式在高中化學教學中的應用策略研究[J]。高考，2022（12）：75-77。

[5] 楊金妍。項目化學習模式在高中化學教學中的應用：評《高中化學教學設計指導》[J]。應用化工，2023，52（10）：2981.

［責任編輯：孫美齊］