高中化學微項目學習中學生科學探究能力培養的策略研究

在新高考和課程改革的雙重背景下，培養學生的科學探究能力成為高中化學教師關注的一個重點。培養學生的科學探究能力也是提升學科核心素養的重要目標。在當前的高中化學教學中，很多學生缺乏主動探索與實踐操作的機會，導致學生的科學探究能力難以發展。微項目學習以真實問題為導向，使學生以自主探究、合作學習的方式，在完成項目的過程中，得以有科學探究能力發展的更多可能性。因此在高中化學教學中，教師可以結合教學內容，設計合理的微項目，以科學、可行的微項目學習策略體系，使學生在主動參與的過程中，獲得更加真實的化學學習體驗，逐步得到科學探究能力的發展。

一、高中化學微項目學習中學生科學探究能力培養的意義

（一）深化知識理解，筑牢探究根基

在高中化學微項目學習中，學生需要運用所學到的知識分析并解決實際問題，這一過程是對化學知識進行深度加工的過程。化學知識體系龐大且比較抽象，僅依靠教師講解、學生記憶，學生很難理解其本質。而在微項目學習過程中，學生能開展基于實踐的知識運用，在實踐中調動已有生活經驗與化學知識，在實踐中發現知識點之間的內在關聯，形成系統的知識網絡，逐步提升探究能力[]。這一過程使學生成為主動探索、建構知識的主人，不僅能夠加深學生對化學概念的深刻理解與記憶，而且能為他們開展科學探究活動奠定堅實的知識基礎，確保科學探究有理有據。

（二）提升實踐技能，強化探究能力

化學微項目學習為學生提供了豐富的實踐機會，對提升學生的實踐與探究能力有重要意義。在化學微項目學習中，學生需要對項目的整體流程與各個環節進行設計與把控，需要從數據處理與分析中得出結論，讓項目呈現更好的結果。通過這一系列的微項目學習活動，能幫助學生不斷積累學習與實踐經驗，能更獨立、高效地開展科學探究活動，逐步提高實驗操作的規范性、準確性與創新性，在以后面對復雜的化學問題時，能以敏銳的觀察力、嚴謹的實驗態度和所學技能開展深入探究，充分強化學生的探究能力。

（三）激發創新思維，發展學科素養

高中微項目學習具有探究性、自主性和開放性，學生有廣闊的創新空間。在學生開展微項目學習的過程中，他們需要打破思維定式，嘗試從不同角度思考問題，提出更獨特的、具有創新性的解決方案。在探究過程中也需要學生大膽質疑、勇于創新，在不斷挑戰自我、改善創新的過程中，形成良好的創新意識與創新能力。同時這也聯動了學生的化學核心素養，促進學生科學態度與社會責任、變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知等化學素養的發展，實現了知識學習、探究能力與素養發展的有機統一。

二、高中化學微項目學習中學生科學探究能力培養的策略

（一）設計科學可行項目，觸發探究動機

設計微項目是高中化學微項目學習開展的首要步驟。在微項目開展中，學生的知識儲備、認知水平和思維能力是教師需要考慮的因素。教師既要研究化學課程標準和教材，以化學學科核心知識為核心要點，又要結合高中生已有的知識水平、學習能力與實際教學條件，設計合理的微項目，確保微項目符合化學學科原理與探究邏輯，確保微項目在實驗材料、操作難易程度、時間成本等方面與學生的實際能力、教學資源相適配，并且創設探究情境，吸引學生的關注，觸發學生的內在探究動機，促使學生更主動地參與知識探索與微項目學習中，為學生探究能力的培養奠定心理基礎[2]。

在魯科版高中化學必修二《化學反應與能量轉化》一課教學中，教師先研究教材和課程標準，并充分考量學生的知識儲備和教學實際。一方面微項目學習應聚焦教材中原電池原理和氧化還原反應等核心知識點，另一方面要評估微項目操作的可行性。據此，教師設計了“水果電池的制作與探究”微項目。將水果電池的制作作為探究載體，能確保微項目緊扣學科本質，選擇學生日常常見的水果作為電解質溶液，將鋅片、銅片作為電極材料，以靈敏電流計檢測電流。這些材料和儀器在生活中或者實驗室中容易獲取，操作難度適中。在課堂教學中，教師用多媒體展示有趣的電池應用實例，如玩具車電池、電子手表、帶有開關鍵的小花燈等，展示藝術家將水果電池融入裝置藝術的創意項目。同時教師提出問題：結合所學知識，分析這些物體的電池工作原理，水果為什么能產生電能？以此問題情境激發學生對電池工作原理的好奇心，激起學生的探究欲望。隨之教師引出本次的項目主題“水果電池的制作與探究”，同時教師為學生介紹水果電池在不同領域的潛在應用，使學生認識到這一微項目所體現的現實意義，更主動地參與到本次的微項目探究與制作中。

（二）分解項目任務梯度，搭建探究支架

分解項目任務梯度是指將微項目拆解成多個具有邏輯相關、難度遞進的小任務，逐步引導學生完成探究過程。分解項目任務梯度能降低學生的探究難度，避免學生因任務比較復雜而產生畏難情緒，使學生更容易上手開展項目學習活動，同時又能促使學生逐步深入思考，逐步構建完整的知識體系，持續發展邏輯思維與探究能力。因此，在高中化學微項目學習中，教師可以將微項目細化為具體的任務，明確各個任務的要求和目標，以及各個任務之間的邏輯關系，合理規劃任務的難度與順序，并為學生提供指導和幫助，助力學生在項目實施中逐步實現探究目標。

在高中化學“水果電池的制作與探究”微項目中，教師將其拆解為四個任務：

任務一：材料的收集與準備。要求學生收集多種類水果，如葡萄、蘋果、檸檬、香蕉等，以及導線、兩種不同種類的金屬棒和小燈泡等實驗材料。準備好檢測工具，旨在確保微項目材料齊全，培養學生實驗規劃能力。

任務二：水果電池制作。設計水果電池實踐方案，動手組裝水果電池，觀察并記錄檢流計示數的變化，旨在初步驗證水果電池的可行性。

任務三：數據分析。要求學生觀察小燈泡的亮度，記錄不同水果電池使小燈泡發光的時間，分析數據，比較不同水果電池的發電效果有何差異。以此發展學生的數據分析能力和邏輯思維能力。

任務四：優化改進。要求學生根據前面的實驗結果，嘗試探索提升電池性能的方法，以此提升學生的創新思維與探究能力。

每個小任務有具體的操作內容和目標，且層層推進，使學生從基礎操作逐步過渡到深度實踐探究中，學習難度不僅有所降低，同時讓學生在實踐中逐步構建起“原電池原理一水果電池實驗設計一實驗操作一數據分析一創新應用”的知識學習體系，使學生的探究思維與能力得以有持續、漸進的發展。

（三）提供多樣學習資源，支撐探究開展

學生在微項目探究學習中，除了自身所具備的知識與能力之外，也需要借助外部學習資源作為探究活動開展的支撐條件。多樣化的學習資源包括教材、化學實驗儀器、網絡資源等，這些資源能夠為學生的探究活動提供必要的支持，拓寬學生的知識視野，滿足不同學生對化學學習的需求，能幫助學生更好地理解化學概念和原理，同時也為他們解決問題提供多元思路[3]。因此，在高中化學微項目學習開展中，教師可以結合實際，為學生篩選并整合優質的、多樣化的學習資源，供學生根據需要自主選擇，助力學生掌握自主學習的能力，確保學生有充分的信息支持，順利開展項目探究活動。

在高中化學“水果電池的制作與探究”微項目中，教師為學生提供了豐富多樣的學習資源。在書籍資源方面，除了教材中所述的原電池原理知識外，教師補充了“趣味化學實驗—水果電池專題”的閱讀材料，為學生的電極材料選擇、電解質濃度調節提供理論依據。在實驗儀器資源方面，為學生提供電極材料、精密電流計、導線、小燈泡，并且提供生活材料，如鐵釘、鋁箔、常見的水果等。在網絡資源方面，教師篩選并整合了一些優質的水果電池科普視頻，推薦一些化學科普網站，上傳到班級共享學習平臺，供學生課內課外觀看學習，進一步深入了解電池原理，了解電池最新的前沿研究成果。教師引導學生根據自己的需求、根據微項目學習的開展，自主選擇。通過這些多樣化學習資源的供給，不僅讓學生的化學學習、微項目學習有了更多的途徑，又為學生拓寬知識視野、開展創新性的探究提供了有力支撐。

（四）組織小組交流協作，拓展探究思路

小組協作是微項目開展的重要形式。每位學生在化學知識基礎、思維和學習能力等方面都具有差異，將不同特點的學生分在一組，能使他們在充分發揮自己優勢的同時，相互學習和幫助，更好地發揮自己的潛力。同時在小組交流協作中，學生能相互分享自己的探究思路和方法，共同探討在探究過程中所遇到的問題，使學生能突破個人認知局限，發現問題解決的新視角和新方案，利于學生團隊協作能力、批判性思維和溝通能力的良好發展。因此在高中化學微項目學習過程中，教師可通過異質分組的方式，使組內每位成員可以優勢互補，鼓勵學生圍繞核心問題開展深度探討。同時教師要適時介入其中，把控學生討論的方向，促使每位學生在小組協作中、在微項目學習中相互學習、共同進步，得到探究思路的拓展與能力的發展[4]。

在高中化學“水果電池的制作與探究”微項目中，教師依據班級學生在化學知識基礎、思維能力、實驗操作能力和性格特點等方面的差異，將學生劃分成 4～6 人的微項目小組，確保組內各個成員優勢互補，并且引導各個小組進行合理分工，有的負責材料的收集與整理，有的負責主導實驗的操作，有的負責觀察和記錄數據，有的負責微項目的總結與匯報，大家一同分析數據并提出優化方案。當有的小組發現水果電池電壓不穩定時，大家積極思考，各抒己見，有的學生認為是水果本身水分慢慢蒸發導致了酸度發生變化，提出及時、定期更換水果，有的學生則認為是水果與金屬片接觸不良，建議將金屬片打磨細致再用。教師認真觀察學生的探究過程和狀態，適時介入其中，認真聽學生的探討和意見，并且引導學生從水果種類、環境溫度、電極材料等多個角度思考，既把控好學生討論的方向，又激發了學生的批判性思維，促使學生在多元的思維碰撞中逐步突破固有認知和思維模式，進一步拓展探究思路與深度。同時教師把握好本次微項目學習的時間，及時提醒學生把握好實驗進度，助力學生能順利完成各項小任務，完成微項目學習活動。

（五）實施多元評價反饋，強化探究成效

多元評價反饋是微項目學習中不可缺少的一部分。多元評價反饋是以多維度、多主體的評價方式，對學生在化學微項目學習中的各種表現進行全面評估，以全面反映學生的學習過程和成果，以此為教師優化教學提供依據，讓學生發現自身的學習優點和不足，調整學習策略。因此在高中化學微項目學習結束后，教師既要予以學生微項目展示的機會和相互交流的機會，又要制定清晰的評價標準，以明確的評價內容和方式，對本次的微項目學習進行評估。同時在評價中要注重過程性評價，以評價反饋促進學生優化化學學習方法，促進學生在后續微項目學習中不斷提升科學探究能力，發展化學學科素養[5]

在高中化學“水果電池的制作與探究”微項目學習結束后，教師組織學生以小組形式，展示本組的微項目學習結果，包括本組制作的水果電池，介紹制作過程、遇到的問題、探究結論和創新應用點。教師從知識、技能、實驗過程、探究方法等方面進行多維度的評價，占比 40% ，成果性評價占比20% ，組內互評占比 10% ，小組間互評占比 10% ，微項目創新性評價占比 20% 。評價主體包括學生自評、小組互評、組內互評和教師點評。學生對照評價標準反思并分析微項目學習中的優點和不足，撰寫反思日記；小組互評以交叉打分并予以書面建議的方式進行；組內互評以協作評價，對成員的溝通能力、協作能力、微項目貢獻度等方面進行量化打分；教師點評則結合學生的微項目學習的全過程與結果，進行個性化評價與反饋，既要表揚具有創新性的小組或個人，表揚實驗操作規范的小組和探究能力強的個人，又要針對班級學生出現的共性問題，如變量意識控制薄弱，進行專項講解。通過本次多元化的評價反饋，能推動學生在以后的化學微項目學習中改進學習問題，持續保持探究熱情，不斷提升探究能力，強化探究成效與化學素養。

結束語

總而言之，在高中化學教學中開展微項目學習，為學生搭建了自主實踐探究的平臺，對提升學生的科學探究能力、推動學生的學科素養發展具有重要作用。同時教師也應當認識到，培養學生的科學探究能力是一項長期且復雜的過程，教師應當依據化學教學實際情況，不斷探索、完善微項目學習的設計與實施策略，持續完善培養學生科學探究能力的方法，促進高中化學教學水平與高中生的科學探究能力得到切實提升。

參考文獻

[1]周晉國.基于核心素養的高中化學微項目教學模式探究[J].教學管理與教育研究，2023(20):96-98.

[2]趙曉艷.核心素養導向下的高中化學微項目深度教學實踐與探索[].試題與研究，2024(8)：77-79.

[3]顧煒劍.高中化學微項目化教學實踐探索Ⅲ]高考，2024(34):123-125.

[4]廖燕梅.高中化學課堂微項目教學模式的應用探究[J].數理化解題研究，2024(12):116-118.

[5]趙明星.高中化學“微項目任務式課堂教學模式”教學探索[].數理化解題研究，2024(15):134-136.

本文系2024年度省基礎教育課程教學研究課題“基于學習進階的高中化學微項目學習的實踐研究\" （課題編號：MJYKT2024-206）的研究成果。