初探以定量分析為主題的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)

陳浩

摘要：《新課標(biāo)》中提出要鼓勵(lì)開(kāi)展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生初步掌握科學(xué)探究的一般過(guò)程與方法。定量分析在化學(xué)研究中是不可或缺的方法，探索設(shè)計(jì)定量分析為主題的這一類(lèi)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)，以促進(jìn)學(xué)生能夠在活動(dòng)中體驗(yàn)化學(xué)學(xué)科探究的過(guò)程并習(xí)得探究的關(guān)鍵方法和技能。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng);定量分析

1什么是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)2017年版2020年修訂》（下文簡(jiǎn)稱(chēng)為《新課標(biāo)》）中提及：“鼓勵(lì)針對(duì)一個(gè)學(xué)術(shù)問(wèn)題在教師（導(dǎo)師）的指導(dǎo)下開(kāi)展項(xiàng)目研究”和“鼓勵(lì)開(kāi)展主題性實(shí)踐活動(dòng)和項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)”。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)可以總結(jié)為一種通過(guò)對(duì)真實(shí)的、復(fù)雜的問(wèn)題進(jìn)行探究，以小組合作的方式進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施，學(xué)生在參與過(guò)程中實(shí)現(xiàn)綜合發(fā)展的教學(xué)模式。

2以定量分析為主題的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)

依據(jù)《新課標(biāo)》編寫(xiě)的各版本的新教材中都有項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)的欄目，雖然欄目名稱(chēng)有所不同，比如人教版化學(xué)必修教材中叫“研究與實(shí)踐”、上科版化學(xué)必修教材中叫“項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)”、魯科版化學(xué)必修教材中叫“微項(xiàng)目”。

不同版本的新教材各有側(cè)重，選擇了不同的研究項(xiàng)目，但活動(dòng)主題都是貼近學(xué)生真實(shí)生活的化學(xué)問(wèn)題或是化學(xué)學(xué)科發(fā)展歷程、研究的重要方法。筆者統(tǒng)計(jì)出上科版化學(xué)必修第一冊(cè)和第二冊(cè)教材共有4個(gè)項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)，其中3個(gè)是以定量分析為主題的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)，占比75%，可見(jiàn)定量實(shí)驗(yàn)是活動(dòng)中重要的一類(lèi)實(shí)驗(yàn)。在必修課程階段開(kāi)展以定量分析為主題的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)就是給學(xué)生打下研究的基礎(chǔ)，才能在后續(xù)選擇性必修和選修課程階段進(jìn)行更復(fù)雜、更綜合的項(xiàng)目研究。

用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行定量實(shí)驗(yàn)教學(xué)與傳統(tǒng)課堂教學(xué)是有區(qū)別的，筆者通過(guò)研讀《新課標(biāo)》、文獻(xiàn)和各版本的新教材，結(jié)合定量實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，提出以定量分析為主題的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)的流程如圖1所示。

3設(shè)計(jì)案例

3.1立項(xiàng)階段

筆者以《如何測(cè)定硫酸銅晶體中結(jié)晶水的含量》進(jìn)行設(shè)計(jì)作為案例介紹。首先根據(jù)學(xué)情制定本次活動(dòng)的目標(biāo)：①解釋實(shí)驗(yàn)原理;②設(shè)計(jì)并描述實(shí)驗(yàn)步驟;③完成實(shí)驗(yàn)操作;④能對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的計(jì)算，并分析產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)偏差的原因;⑤初步形成定量探究意識(shí)，形成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、勇于實(shí)踐的科學(xué)態(tài)度。

學(xué)生是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)的主體，通過(guò)自身主動(dòng)學(xué)習(xí)后，再解決一系列的相關(guān)問(wèn)題或完成一些相關(guān)任務(wù)，最終達(dá)成活動(dòng)目標(biāo)。而教師則是“扮演”促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的鼓勵(lì)者、學(xué)生解決問(wèn)題必要信息的提供者和咨詢者、活動(dòng)的指導(dǎo)者等角色。為了幫助學(xué)生明確任務(wù)和定位角色，筆者設(shè)計(jì)了一份項(xiàng)目介紹書(shū)，其中包含的主要內(nèi)容有：①項(xiàng)目的名稱(chēng)和簡(jiǎn)介;②所需課時(shí);③參考分工的任務(wù)：查閱資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)記錄與處理、報(bào)告撰寫(xiě)、匯報(bào)交流等;④項(xiàng)目組人數(shù);⑤活動(dòng)評(píng)價(jià)方案的簡(jiǎn)介等。學(xué)生閱讀項(xiàng)目介紹書(shū)后自行分組。

3.2項(xiàng)目進(jìn)行階段

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)必須高效利用有限的課堂時(shí)間，加之適當(dāng)利用學(xué)生課外時(shí)間。本次活動(dòng)的課時(shí)安排如表3-1所示。

筆者提供學(xué)生檢索的資料：高中教材中的資料庫(kù)、中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)手冊(cè)、數(shù)據(jù)庫(kù)等。摘錄一些高校教材中部分篇幅作為閱讀資料，比如《分析化學(xué)》第9章中的重量分析法定義和主要的三種方法（沉淀法、氣化法和電解法），學(xué)生閱讀學(xué)習(xí)后就能自行選出用氣化法。

學(xué)生在課前初步設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案為稱(chēng)量→加熱→冷卻→稱(chēng)量，優(yōu)化成最終的實(shí)驗(yàn)方案是本次活動(dòng)的核心，因此將其設(shè)計(jì)在第1課時(shí)，該環(huán)節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)見(jiàn)表3-2。

完成設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案后，學(xué)生在第2課時(shí)進(jìn)實(shí)驗(yàn)室操作。但此時(shí)學(xué)生還沒(méi)有掌握必要的實(shí)驗(yàn)操作技能，比如用坩堝灼燒固體、使用干燥器的操作等。筆者將實(shí)驗(yàn)室安全教育和相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作教學(xué)的視頻推送給學(xué)生，在實(shí)驗(yàn)課前觀看和學(xué)習(xí)。并且用作業(yè)題的方式檢測(cè)學(xué)習(xí)成果，確保學(xué)生在進(jìn)實(shí)驗(yàn)室前有安全意識(shí)和基礎(chǔ)的操作技能，并在實(shí)驗(yàn)課上加強(qiáng)操作的指導(dǎo)和巡視。

3.3結(jié)項(xiàng)階段

對(duì)于大多數(shù)高一學(xué)生來(lái)說(shuō)，他們沒(méi)有撰寫(xiě)過(guò)項(xiàng)目報(bào)告經(jīng)歷。因此筆者在他們起筆撰寫(xiě)前給予項(xiàng)目報(bào)告的框架。該框架主要包含①項(xiàng)目名稱(chēng)、②研究目標(biāo)、③活動(dòng)中遇到的問(wèn)題和解決方式、④實(shí)驗(yàn)報(bào)告、⑤活動(dòng)反思和收獲等。并且鼓勵(lì)他們?cè)诜此紝?shí)驗(yàn)偏差的基礎(chǔ)上，提出更深層次或有創(chuàng)新意識(shí)的問(wèn)題，比如怎樣可以進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)的精確度？能否利用其他性質(zhì)換一種定量方法來(lái)測(cè)定？沉淀法、分光光度法可行嗎？

在該活動(dòng)中，筆者更希望學(xué)生掌握重量分析法這種方法，而不是只是完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)。因此作業(yè)中讓學(xué)生設(shè)計(jì)食用小蘇打中碳酸氫鈉含量的測(cè)定，以檢驗(yàn)學(xué)生能否將重量分析法用于其他樣品的分析中。

項(xiàng)目報(bào)告和作業(yè)交流展示的形式可以是多樣的，筆者讓學(xué)生來(lái)做一個(gè)“微報(bào)告”，由教師和學(xué)生一起參與“微答辯”。

3.4項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)的評(píng)價(jià)

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)的評(píng)價(jià)應(yīng)該注重多元化、動(dòng)態(tài)化、將終結(jié)性評(píng)價(jià)與過(guò)程性評(píng)價(jià)相結(jié)合。筆者設(shè)計(jì)了《如何測(cè)定硫酸銅晶體中結(jié)晶水的含量》的項(xiàng)目評(píng)價(jià)方式，見(jiàn)表3-3。

4總結(jié)與反思

傳統(tǒng)的定量實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師先上理論課，將整個(gè)實(shí)驗(yàn)方案講授的清清楚楚，然后再是學(xué)生實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在理論課上被動(dòng)接受知識(shí)，在實(shí)驗(yàn)課中按部就班的操作，缺乏思考和探究。通過(guò)本次項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變，化被動(dòng)為主動(dòng)，完成項(xiàng)目的過(guò)程中學(xué)習(xí)定量分析方法，掌握操作技能，認(rèn)識(shí)科學(xué)探究過(guò)程，體會(huì)、認(rèn)識(shí)定量分析對(duì)化學(xué)科學(xué)的重要價(jià)值，初步形成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、勇于實(shí)踐的科學(xué)態(tài)度。

《新課標(biāo)》倡導(dǎo)“教、學(xué)、評(píng)”一體化，教師該怎么教項(xiàng)目？學(xué)生在活動(dòng)中怎么學(xué)？怎么評(píng)價(jià)學(xué)生？怎樣讓項(xiàng)目組內(nèi)不同的學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)在活動(dòng)中得到不同程度的發(fā)展？這些都還需要在實(shí)踐中進(jìn)一步探索。

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