基于化學核心素養(yǎng)發(fā)展的項目式實驗教學路徑研究

朱群平

【摘 要】項目式實驗教學強調以學生為中心，以知識、技能、行動為導向，要求學生在實驗操作中，能基于現(xiàn)實情境，獨立自主確定計劃？收集獲取信息、解決實際問題。項目式實驗更注重對學生實踐能力、批判精神與創(chuàng)新思維的全面培養(yǎng)，可以從更廣、更深的層次結構鍛煉和提高學生的知識技能與綜合素質。文章以化學核心素養(yǎng)為基礎，從宏觀、微觀思維、證據(jù)推理、科學探究、變化觀念等多個角度入手，將實驗環(huán)節(jié)滲透于精準問題情境，引導學生在一連串的驅動型任務中，進行深度思考，提煉內在本質，豐富認知理解，自主完成對化學知識、技能的意義建構。

【關鍵詞】高中化學;核心素養(yǎng);項目教學;實驗路徑

高中化學核心素養(yǎng)，作為連接宏觀教育理念與具體教學實踐目標的中間環(huán)節(jié)，主要包括變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理、科學精神、宏觀與微觀思維等多個維度核心價值取向。所謂核心素養(yǎng)是指學生在學科學習中，逐漸形成的思想品格、正確價值觀念與關鍵能力。教師基于核心素養(yǎng)，開展項目式實驗教學，應從學生的個人能力、價值實現(xiàn)與創(chuàng)新精神發(fā)展角度出發(fā)，組織引導學生在循序漸進、環(huán)環(huán)相扣的任務實踐中，自主根據(jù)實驗事實展開思考、爭辯、分析、推理，靈活高效運用已有的知識技能解決問題，進而讓學生在方案設計、信息收集、項目實施等深度參與和親身經(jīng)歷中，獲取更為廣泛和全面的感性認識與理性經(jīng)驗，有效實現(xiàn)創(chuàng)新思維、情感態(tài)度與知識技能的全面發(fā)展。

一、提供項目情境，獨立設計方案

項目實驗是由項目主題、計劃方案、實驗探究、成果展示、評價反思多個實踐環(huán)節(jié)構成，要求學生能在主題任務情境框架下，獨立收集信息資料，自主確定實驗方案，經(jīng)歷知識技能與學科素養(yǎng)形成、獲取與發(fā)展?！镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準（2017年版）》中，圍繞化學本體特征與課程目標、結構，指明了化學學科所涵蓋的“社會責任、證據(jù)推理、科學探究、模型認知、宏觀辨識、科學精神、微觀探析”等多個維度的素養(yǎng)價值內涵。教師在核心素養(yǎng)導向下，要從學生的思維興趣和熟悉的事物環(huán)境入手，驅使學生在整個項目實驗流程勾畫中，能以積極主動的情感態(tài)度，從微觀、宏觀、定性、定量等多個角度，自主分析項目流程、獨立制定實驗計劃、完成目標，建構對化學理論知識的深層理解。

例如，教學《含硫化合物的性質和應用》時，教師以“硫酸型酸雨形成原因與防治”為項目主題，指導學生自主設計實驗流程“pH試紙測定二氧化硫水溶液的pH”獨立制定計劃得出結論，記錄化學方程式，并在實驗中對含硫燃料進行脫硫處理，讓學生基于實驗數(shù)據(jù)進行分析、交流、辯論，了解So2化學性質、物理性質和用途，感受科學使用化學物質的意義，具備相應的證據(jù)推理、社會責任、科學探究、辨證認識事物兩面性的相關核心素養(yǎng)。教師：“雨水是滋潤萬物的甘露，它為什么會成為摧殘森林的劊子手呢？”向學生播放“80年代，重慶南山風景區(qū)發(fā)生的酸雨事件”組織學生在了解酸雨造成的急性傷害事件的基礎上，產(chǎn)生扼住“酸源”刻不容緩的思想情感。項目主題決定了整個實驗計劃的內容和方向。教師在確立項目任務后，要以現(xiàn)實情境激發(fā)學生“研究酸雨、治理酸雨”的科學精神與社會責任思想，驅使學生以小組合作的形式，運用控制變量、定量、定性相結合的思路，各自設計實驗方案，發(fā)展“科學探究與創(chuàng)新意識”等學科素養(yǎng)。指導學生自主收集相關信息資料，知道酸雨形成的根本原因是能源結構，形成“結構決定性質、性質決定用途”的認知。

教師在設計項目主題情境時，要統(tǒng)籌考慮化學學科的思維方式、科學價值、科學應用等核心要素，以項目任務驅動學生在實踐、認識、質疑、思考、探究中，感受化學與社會、化學與環(huán)境、化學與健康等不同領域中的緊密聯(lián)系，促使學生在高度整合的生活情境中，從客觀世界視角，運用化學知識解決問題。

二、科學規(guī)劃探究，獨立思考創(chuàng)新

教師在核心素養(yǎng)理念下，要從化學概念、理論、規(guī)則、用語等角度，引導學生向科學家一樣，自主選擇設計科學恰當?shù)幕瘜W實驗方法，啟發(fā)學生在反復的實踐、認識、再實踐中，掌握科學的觀察的方法，獲取準確的數(shù)據(jù)與結果。同時，教師在項目實驗教學中，要改變傳統(tǒng)的知識材料呈現(xiàn)方式，可通過隱藏目標的背景信息，激發(fā)學生的想象力和創(chuàng)造力，讓學生在項目實驗、設計、觀察、分析、討論、評估中，能從量變與質變、內因和外因等多角度，綜合分析物質的化學變化，親身體驗科學發(fā)現(xiàn)的真實過程。為了培養(yǎng)學生作為探索者敏銳思想和科學求實態(tài)度，教師在活動中盡量減少對學生的干擾，確保學生動手、動腦、動口的實驗分析、改進、調整中，探索一條獨具匠心的新思路和新方法。項目實驗是學生思維動態(tài)內化加工過程，教師所設計的實驗任務要有一定的新穎性、實驗性和先進性，促使學生在質疑、調查、探究中，富有個性和創(chuàng)造性地不斷調整項目執(zhí)行計劃，對現(xiàn)實中存在的疑點、熱點問題進行深入的思考和探索。

例如，教學《弱電解質的電離平衡》時，為了讓學生深刻領會弱電解質所具有的電離特征，能從定性、定量思維視角，認識弱電解質的電離平衡。教師利用教材中文字、圖片提取情境素材，組織學生“白醋”為學習載體，掌握和理解以CH3COOH CH3COOH為代表的電離平衡，鼓勵學生在項目活動中能通過獨立思考、討論、合作交流，從微觀視角探究物質世界，描述實驗現(xiàn)象寫出化學方程式，以培養(yǎng)學生解決問題的能力。教師在項目實驗活動中，要以幫助者的身份，利用問題啟發(fā)點撥各小組成員依據(jù)項目任務要求，從定性到定量分析，理解弱電解質電離的微粒種類、濃度，并能在實驗數(shù)據(jù)的支撐下，運用勒夏特列原理思考、交流問題，指導以Hcl為代表的強電解質，作用于水分子下電離為陰、陽離子，電離出的陰、陽離子也可以相互結合為溶質分子。教師：“這瓶家用白醋成分說明中標注：總酸量≥6g/100mL，假設所含酸全部以醋酸計，含醋酸60mol/L，則醋酸物質的量濃度為多少mol/L？啟發(fā)學生結合已知醋酸的摩爾質量60mol/L，得出c=1.00mol/L。教師：“氫離子濃度是否也等于1.00mol/L？pH測白醋為pH=3，c（H+）大致為0.001mol/L?！敝笇W生自主設計實驗，用酸度計來精確測定白醋的pH，讓學生在獨立操作中解決問題，若將pH=2.32轉化C（H+），則C（H+）=0.005mol/L，依據(jù)醋酸濃度1mol/L：C（H+）=0.005

mol/L的實驗結果。應該怎樣理解“弱電解質在水溶液中部分電離”這個問題？”組織學生在合作、交流、推算、實驗中證實，由于“Hcl完全電離，pH=2.2鹽酸稀釋10倍，pH增大1個單位，C（H+）為原濃度的0.1倍，pH=2.2醋酸溶液加水稀釋10倍，會使單位體積內CH3COOH分子，H+、CH3COO-離子數(shù)均減少……”引導學生在項目任務的逐步推進中，能依據(jù)所學化學平衡的相關知識，理解微粒的運動及變化。

教師在核心素養(yǎng)理念下，要將化學理論性知識與學生已有的生活經(jīng)驗建立聯(lián)系，引導學生在實驗設計中，能根據(jù)相關的化學性質，進行討論、交流、歸納、總結知識要點。由于在項目實驗中，經(jīng)常會遇到一些疑難問題，教師要為學生提供充足的自主探索、改進和創(chuàng)新空間，讓學生在解決問題時，能自覺融合化學知識、思想和價值觀，逐漸實現(xiàn)核心素養(yǎng)品質的鍛煉、發(fā)展與提升。

三、項目成果展示，綜合評價建構

項目成果展示與評價，是學生內化思維鞏固知識要點的關鍵環(huán)節(jié)，項目強調以能力為本位，突出了學生的主體作用，教師在活動中要為學生提供展示自我的空間與平臺，組織各小組分別上臺介紹自己小組的實驗計劃、分工情況、實驗成果等，鼓勵學生在理論與實踐相結合，自我評價與相互評價中，針對各自的實驗優(yōu)點、不足，展開交流、反思、辯論，促使學生在評價與反思中，不斷完善知識結構，親歷知識經(jīng)驗與核心素養(yǎng)的積累與獲取。

例如，教師在“氫氧化鋁制備”的項目實驗教學中，教師組織學生合作設計制備氧化鋁的方案，并運用已經(jīng)掌握的化學知識進行實驗嘗試，最終通過總結、評價選出實驗最優(yōu)方案。首先教師通過“胃酸”生活廣告切入，激發(fā)學生的學習興趣，引發(fā)學生通過觀察和已掌握的知識經(jīng)驗找出氫氧化鋁，并在進一步的資料查閱中，設計可行方案進行實驗，培養(yǎng)學生的科學探究精神和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。教師在學生展示成果、評價環(huán)節(jié)，要盡量采取激勵性的評語，使各小組學生勇于展示實驗探索過程，主動反思經(jīng)驗，寫出離子方程式，反應量的關系，Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O;Al（OH）3+OH-=AlO2+2H2O;Al3++3OH+=Al（OH）3↓;Al（OH）3+OH-=AlO2+2H2O畫出關系圖，結合各自的實驗結論得出，把硫酸鋁溶液，加入氫氧化鈉溶液，制得少量氫氧化鋁。

引導學生在原有的知識基礎上，進行思維激辯，交流評價，豐富認知經(jīng)驗，發(fā)展化學素養(yǎng)思維品質和關鍵能力。

教師在項目實驗活動中，要在充分考慮學生的能力水平和興趣特點的基礎上，盡可能融入科學探究、證據(jù)推理、社會責任、模型認知等核心要素，引導學生在有意義的主題任務目標下，經(jīng)歷總結、歸納、反思、假設、檢驗、評價綜合學習過程，促使學生可以在解決一系列相互關聯(lián)問題時，主動進行知識建構，逐步實現(xiàn)理論知識、創(chuàng)新精神與化學核心素養(yǎng)的持續(xù)性和全面性發(fā)展。

總之，教師在實驗教學中，要通過科學、恰當?shù)捻椖咳蝿赵O計，激發(fā)學生的思維潛能，指導學生在“教、學、做”一體化的深度參與體驗中，更加深入透徹理解物質形態(tài)的多樣性。教師在整體項目實驗教學活動中，要注重對學生的客觀評價，以幫助者和引導者的身份，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，調動學生的情感體驗，引導學生在有意義的深刻討論中，對實驗過程進行反思、概括、歸納、整理、總結，自主揭示產(chǎn)生實驗現(xiàn)象的原因，促使學生在有層次、有條理的項目實踐參與中，相互交流、相互影響，學會用化學方法從宏觀、微觀角度對物質進行辨析、判斷、鑒別，促使學生在真實的經(jīng)歷與實驗操作中實現(xiàn)變化觀念、創(chuàng)新意識、科學精神等學科思維能力與綜合素養(yǎng)的全面發(fā)展。

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