基于PISA科學(xué)素養(yǎng)的研究性學(xué)習(xí)一例

蔡天津

摘要：自經(jīng)合組織（DECD）# PISA2015科學(xué)素養(yǎng)的測試結(jié)果公布后，引起社會各界的高度關(guān)注和廣泛討論。文章通過原電池活動探究的一例運用，力圖呈現(xiàn)PISA對“科學(xué)素養(yǎng)”的基本認(rèn)識，描述科學(xué)問題如何在情境、知識、能力和態(tài)度等內(nèi)容上的體現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：PISA2015科學(xué)素養(yǎng);研究性學(xué)習(xí);原電池

文章編號：1008-0546（2019）02-0028-02 中圖分類號：0632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)是中學(xué)教育的主旋律，PISA2015科學(xué)素養(yǎng)測試公開試題所要求的科學(xué)素養(yǎng)對中學(xué)教育及中學(xué)化學(xué)教育有一定參考價值。通過對PISA2015科學(xué)素養(yǎng)測試公開試題的分析，可以看出，PISA2015的科學(xué)測試框架從情境、知識、能力及態(tài)度四個維度建構(gòu)。即情境方面，關(guān)注個人、地方、國家和全球中，需要一些對科學(xué)和技術(shù)的理解的問題;在知識方面，要求對科學(xué)知識基礎(chǔ)的理解，科學(xué)知識涵蓋了內(nèi)容性知識、過程性知識和認(rèn)識性知識;能力方面，是PI-SA2015科學(xué)素養(yǎng)能力，包括科學(xué)地解釋現(xiàn)象、評估和設(shè)計科學(xué)探究、科學(xué)地解釋數(shù)據(jù)和證據(jù);態(tài)度方面，指對科學(xué)技術(shù)感興趣，重視科學(xué)研究方法，以及對環(huán)境問題的認(rèn)識和意識。

引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會背景、社會現(xiàn)實問題，將與生活息息相關(guān)的具體問題融入到學(xué)習(xí)中，有助于幫助學(xué)生更好地理解科學(xué)知識研究，更好地適應(yīng)未來的社會生活，幫助學(xué)生了解科學(xué)知識的應(yīng)用，實現(xiàn)真正的學(xué)以致用。

開展研究性學(xué)習(xí)，可以始于對某一現(xiàn)實問題，利用學(xué)科的中心概念和原理，把學(xué)生融入有意義的任務(wù)完成的過程中，讓學(xué)生積極地研究、學(xué)習(xí)，自主地進(jìn)行知識的建構(gòu)，以實現(xiàn)學(xué)生知識的生成和能力的培養(yǎng)。

原電池的研究性活動是高中化學(xué)一個常見的活動。因為電池是現(xiàn)代生活必不可少的東西，電池的污染也是現(xiàn)在社會關(guān)注的一個重要的問題。根據(jù)PISA2015科學(xué)素養(yǎng)，筆者設(shè)計多個項目，不僅讓學(xué)生理解原電池基礎(chǔ)知識，并能對原電池的使用進(jìn)行評估、探究和實驗，重視對環(huán)境問題的認(rèn)識。活動設(shè)計如下文。

一、課題名稱

調(diào)查市場常見化學(xué)電池的種類，討論它們的主要工作原理，生產(chǎn)工藝和對環(huán)境的影響。

二、實施類型

本項目學(xué)習(xí)為主題式項目，是學(xué)生對原電池學(xué)習(xí)的拓展。由教師布置主題，學(xué)生分四個小組共同承擔(dān)項目，各小組安排時間計劃表，并與教師及時溝通。在單元的最后，由個人或小組在班中展示其最終成果，結(jié)束后要求學(xué)生把所學(xué)到的拓展性知識遷移到以后的單元學(xué)習(xí)中。

三、預(yù)期目標(biāo)：借助項目課程，讓學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)和跨學(xué)科學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

背景意義：讓學(xué)生了解知識來源于生活，運用于生活，并改變了生活。

知識方面：了解原電池的化學(xué)原理，不同原電池的結(jié)構(gòu)及原理、應(yīng)用，并理解使用它們的益處，了解設(shè)計活動方案的一般步驟和基本內(nèi)容。

能力方面：能科學(xué)解釋現(xiàn)象;通過信息資料的查找、收集、處理、加工，對所即將開展的探究進(jìn)行評估和設(shè)計，掌握小組學(xué)習(xí)法，體驗組內(nèi)的分工合作及與人共處，樹立團(tuán)隊意識和合作精神;展示過程中科學(xué)解釋數(shù)據(jù)和證據(jù)，通過報告會及經(jīng)驗展示會的形式作學(xué)習(xí)經(jīng)驗及成果交流，提高語言表達(dá)能力與信息交流能力。

態(tài)度方面：感受原電池的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展歷程，獲得成功的啟示和經(jīng)驗，提高學(xué)生對科學(xué)技術(shù)的興趣，以及對環(huán)境問題的認(rèn)識和意識，樹立正確的人生觀、價值觀，進(jìn)行評價與自我評價。

四、教學(xué)組織

整個項目課程可按以下模式分四階段加以組織實施：

1.尋求科學(xué)地解釋現(xiàn)象——項目準(zhǔn)備、學(xué)生討論

教師向?qū)W生介紹原電池的基本知識后，與學(xué)生商討計劃，使學(xué)生明確研究的目的、意義、內(nèi)容、方法，了解最終完成的作品形式及要求，并培養(yǎng)學(xué)生對本計劃的興趣。著重培養(yǎng)三種核心能力：

在對項目論證時，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行可行性論證，論證的內(nèi)容有：時間是否充分，是否需要集中教學(xué)，哪些可供活動使用的學(xué)校環(huán)境，是否可能獲得對完成項目所需的資料、跨專業(yè)知識技能，在課程實施中所需物質(zhì)材料是否均可以獲得，經(jīng)費來源渠道是否有保障。

其次，通過學(xué)生自由組合、教師宏觀調(diào)控的方式成立工作小組，每個小組負(fù)責(zé)一個子課題然后在小組長的召集下設(shè)計小組活動方案、分發(fā)‘‘項目學(xué)習(xí)報告”、工作時間表、人員安排、擬采用的成果展示形式。

2.評估和設(shè)計科學(xué)探究——分工合作、進(jìn)行探究，分享經(jīng)驗、整合成果

本階段是項目課程的核心階段，即解決問題階段。在此階段學(xué)生按預(yù)定計劃和實施方案，在教師指導(dǎo)下，采取小組自主活動形式。在一周內(nèi)分別完成小組項目目標(biāo)與任務(wù)。在實施過程中，學(xué)生會請教有關(guān)教師或?qū)＜?、收集資料、調(diào)查取證、處理信息、最終完成子課題。主要有四個子課題：介紹干電池組成和應(yīng)用小組，調(diào)查干電池的使用情況和處理情況并提出防治措施小組，介紹鉛蓄電池組成及工作原理小組，搜集并介紹新型電池小組。

3.科學(xué)地闡述數(shù)據(jù)和證撰卜一一分享經(jīng)驗，整合成果

本階段采取課堂教學(xué)的形式，使用了一節(jié)課，全班集中完成對項目的總結(jié)、評價和拓展。各小組完成初步成果后，先在課外對資料進(jìn)行匯編整理，完成了報告，附以由實物、文字、插圖、像片及影像等資料處理而成的項目最終成果，然后舉行項目成果報告會。

課程展示過程：

第一組介紹Zn-Mn干電池原理及其回收，回收實驗操作時使用簡單的過濾方式呈現(xiàn)。

第二組根據(jù)第一組的濾液進(jìn)行水質(zhì)被污染的實驗，引入說明電池污染的嚴(yán)重性，并匯報調(diào)查結(jié)果，提出防止電池污染的可行性意見。本組電池的污染性實驗以小魚為試驗品，觀察其在電池濾液中的生存情況，引起同學(xué)們極大震撼。

第三組通過實物鉛蓄電池的拆解，講述其構(gòu)造及工作原理和注意事項。

第四組通過表演小品“賣電池”，展示一些日常新型電池。

四、反思和評價階段

課程結(jié)束后，組織小組的同學(xué)從以下幾個方面進(jìn)行反思：如何把這節(jié)課學(xué)的一些知識應(yīng)用于生活中;在此次活動中，作為角色扮演組織信息的個體，你做得較好的是什么;在本次活動中，當(dāng)你通過閱讀、寫作、組織、角色扮演、集體合作和呈現(xiàn)信息時，什么是你最為有收獲的，什么時候感覺最不舒服;你認(rèn)為如果有下一次這樣的活動，我們可以怎樣做會更好。

通過此種方式的學(xué)習(xí)，參與的同學(xué)的感受都較深，不僅增長了知識，學(xué)習(xí)了科學(xué)探究技能還初步了解了團(tuán)隊合作方式，環(huán)境意識有了較大提高。研究性學(xué)習(xí)在科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)方面有其特有的優(yōu)勢。

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