基于家庭實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生素養(yǎng)

鄒雁

摘要：以九年級化學(xué)啟蒙教學(xué)為研究基礎(chǔ)，融合課程和核心素養(yǎng)的理念，設(shè)計(jì)了三個(gè)基于項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的家庭實(shí)驗(yàn)，通過課前、課堂和課后三個(gè)階段的不同學(xué)習(xí)目標(biāo)和行動，以提升學(xué)生知識綜合及應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、科學(xué)探究的方法和基于證據(jù)推理等學(xué)科素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：家庭實(shí)驗(yàn);項(xiàng)目化學(xué)習(xí);科學(xué)探究;學(xué)科素養(yǎng)

文章編號：1008-0546（2021）03-0091-03 中圖分類號：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.03.022

學(xué)科項(xiàng)目化學(xué)習(xí)是基于學(xué)科關(guān)鍵概念和能力、在真實(shí)情景圍繞一定目標(biāo)與主題開展的探究活動[1]。九年級是化學(xué)啟蒙教育，要激發(fā)學(xué)生的好奇心，在實(shí)踐中認(rèn)識物質(zhì)變化規(guī)律，形成化學(xué)的基本觀念。在不改變當(dāng)前課時(shí)和分科教學(xué)的背景下，設(shè)計(jì)家庭實(shí)驗(yàn)與課堂相配合的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，讓學(xué)生主動思考、親身解決問題，符合義務(wù)教育階段的課程理念[2]，是契合學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的深度學(xué)習(xí)[3]。

一、項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)要素

樣例一：花樣滅蠟燭

學(xué)科項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，是對學(xué)科單元進(jìn)行探究性設(shè)計(jì)。涉及核心知識、驅(qū)動性問題、認(rèn)知策略等維度，是核心知識在情境中的重新建構(gòu)。

1.核心知識

由于“燃燒發(fā)生的條件和滅火的方法”兩者具有對應(yīng)關(guān)系——可以從問題產(chǎn)生的原因?qū)で蠼鉀Q問題的方法，核心知識歸為“反應(yīng)的發(fā)生與停止”這一學(xué)科概念。

2.真實(shí)的驅(qū)動性問題

如何讓學(xué)生感到生動有趣，激發(fā)他們主動探究？“熄滅蠟燭”是熟悉的情景，“花樣”兩字用以激發(fā)九年級學(xué)生的表現(xiàn)欲。驅(qū)動性問題指向科學(xué)探究的目標(biāo)，并且驅(qū)動學(xué)生投入思考。

3.促進(jìn)問題解決的認(rèn)知策略

學(xué)生在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中獲得哪些素養(yǎng)，取決于他們解決問題的方式。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)起源于自然科學(xué)，對科學(xué)思維和實(shí)踐能力的培養(yǎng)能很好融入項(xiàng)目設(shè)計(jì)：實(shí)驗(yàn)時(shí)間寬裕，滅火用品有較多選擇，學(xué)生不停嘗試才能解決問題、獲得實(shí)驗(yàn)成果。為了讓自己的實(shí)驗(yàn)效果更好或者與眾不同，學(xué)生需要請教家長或查詢網(wǎng)絡(luò)，完成信息調(diào)研。通過實(shí)驗(yàn)反思和討論，學(xué)生生成自己的初步分析，對滅火原理做出解釋。

4.有意義的學(xué)習(xí)實(shí)踐和全程評價(jià)

學(xué)習(xí)實(shí)踐的設(shè)計(jì)，要為學(xué)生預(yù)留創(chuàng)造與多元表達(dá)的機(jī)會?；瘜W(xué)的學(xué)習(xí)實(shí)踐主要是實(shí)驗(yàn)探究，包括家庭實(shí)驗(yàn)和課堂二次探究。布置實(shí)驗(yàn)同時(shí)明確評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以指導(dǎo)實(shí)踐的表現(xiàn)目標(biāo)，激勵(lì)、診斷、發(fā)展學(xué)生對核心知識的理解（表1、表2）。

自主學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生的分析可能有不準(zhǔn)確的地方，各組對同一個(gè)現(xiàn)象的理解也許不一致。實(shí)踐的過程，有時(shí)能解決問題，有時(shí)能發(fā)現(xiàn)新問題引發(fā)課堂討論或再探究，啟迪進(jìn)一步思維。例如：①有同學(xué)用金屬勺能“輕輕碰滅”燭火，原理是隔絕了空氣還是降低了溫度？經(jīng)討論選取的對比實(shí)驗(yàn)：用金屬網(wǎng)代替勺子、或者改用灼熱的勺子，重復(fù)相同的操作，觀察燭火是否熄滅。②蠟燭被吹滅，主要是因?yàn)榻档土搜鯕鉂舛冗€是因?yàn)榻档土藴囟?？學(xué)生的方案：向空杯子底部用吸管反復(fù)吹氣，再放入燃著的蠟燭;或者用洗耳球?qū)ο灎T鼓空氣，觀察燭火是否熄滅。

通過家庭實(shí)驗(yàn)參與科學(xué)探究、收集實(shí)驗(yàn)事實(shí);通過課堂由事實(shí)到理論、認(rèn)識物質(zhì)變化的規(guī)律;再由理論到更多的真實(shí)情景、實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換和遷移。

5.公開成果

項(xiàng)目成果可以是個(gè)人或小組的項(xiàng)目記錄、搭建的裝置或制備的物質(zhì)，也不排斥紙筆測驗(yàn)。此樣例中，設(shè)計(jì)了場景分析，展示學(xué)生對“滅火的方法歸納）滅火的原理逮繹）消防常識”的理解。教師要及時(shí)對項(xiàng)目成果進(jìn)行教學(xué)反思，改進(jìn)教學(xué)（表3、表4）。

“反應(yīng)的發(fā)生和停止”可以設(shè)計(jì)成包括“氣體發(fā)生裝置的控制”“燃燒與滅火”“鐵制品的銹蝕與防護(hù)”“酸雨的形成與防治”等多知識點(diǎn)、多課時(shí)的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)單元。下面以“鐵制品的銹蝕與防護(hù)”為例，介紹項(xiàng)目化學(xué)習(xí)對學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)。

二、培養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)過程

樣例二：掌握鐵制品的命運(yùn)

義務(wù)教育階段的化學(xué)課程以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為主旨。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)通過引領(lǐng)性的設(shè)計(jì)，調(diào)動學(xué)生已有的知識，在解決問題的過程中主動納人需要的新知識，理解概念形成思維，并予以應(yīng)用實(shí)踐。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)促進(jìn)知識、能力、態(tài)度的整合，與學(xué)科素養(yǎng)追求的方向一致[4]。

1.入項(xiàng)活動：調(diào)查家中鐵制品

通過調(diào)查（表5）對“生銹”形成初步印象：對照資料尋找鐵銹，有宏觀辨識的依據(jù);明確鐵銹的組成元素，分析生銹可以根據(jù)元素守恒;了解氧化鐵的用途，客觀地看待化學(xué)物質(zhì)的“用與過”。分類記錄鐵制品的生銹情況，學(xué)生對鐵銹成因的猜想已經(jīng)啟動。

2.實(shí)踐探究：生銹和除銹

學(xué)科素養(yǎng)視角下的科學(xué)探究，激發(fā)創(chuàng)新意識、培養(yǎng)實(shí)踐能力、養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度、鍛煉證據(jù)推理的能力。家庭實(shí)驗(yàn)貼近生活、學(xué)生感興趣，必要的前期指導(dǎo)和記錄讓家庭實(shí)驗(yàn)可操作、有意義[5]。

（1）生銹實(shí)驗(yàn)

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)使鐵釘一夜生銹。引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)來控制生銹的條件、用圖片或者文字如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)事實(shí)、進(jìn)行合理推理（表6）。

想象力總是帶來驚喜：孩子們嘗試了果汁、鹽水、糖水、潔廁靈來浸鐵釘，甚至在敞口、有蓋的鍋中分別煮鐵釘。學(xué)生記錄到一些黑色的鐵釘不生銹、灼燒過的鐵釘不易生銹、鐵釘泡過醋后更易銹蝕、意外發(fā)現(xiàn)蘋果果肉能除銹。

（2）預(yù)備除銹

引導(dǎo)學(xué)生從鐵銹疏松的結(jié)構(gòu)去分析、從物質(zhì)分類的角度去預(yù)測，尋求除銹的方法。羅列自帶的用品、需要實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備的用品，有條理地“做科學(xué)”。

（3）除銹實(shí)驗(yàn)

除銹的過程讓學(xué)生直觀感受到鐵銹的外觀、鐵制品的損耗，為防銹做情感鋪墊。

（4）實(shí)驗(yàn)評價(jià)

組織小組為單位的課堂討論，把實(shí)驗(yàn)過程收集的信息串在邏輯思維的繩索上，建立“合適的證據(jù)”與“合理的推論”間的對應(yīng)關(guān)系（表7）。

3.二次探究：防銹

被防銹的責(zé)任感推進(jìn)，學(xué)生回憶梳理相關(guān)的生活常識、已知的化學(xué)反應(yīng)，并且尋求新的知識。

（1）經(jīng)過家庭鐵制品的調(diào)研（表5），學(xué)生已經(jīng)可以例舉一些保護(hù)鐵制品的措施，如涂油涂漆保持干燥。

（2）防銹原理：初步形成了“反應(yīng)的發(fā)生與停止”的概念，防銹原理能與生銹條件對應(yīng)起來。

（3）對于學(xué)生困惑的一些實(shí)驗(yàn)事實(shí)，“為什么發(fā)黑的鐵釘、發(fā)白的鐵皮不易生銹”可以就此真實(shí)情景層層推進(jìn)，觸發(fā)更深的研究：

①猜測黑鐵釘?shù)谋砻媸牵瑩?jù)我所知該物質(zhì)的特性是，驗(yàn)證猜測。我知道等方法能在鐵制品表面生成致密的氧化膜。

②白鐵片是鐵和_的合金。金屬活動性在鐵之前的金屬真的可以保護(hù)鐵嗎？查閱資料或通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證（表8）。

4.出項(xiàng)活動：煥新家中生銹的鐵制品

鼓勵(lì)學(xué)生勤思考、樂實(shí)踐，吸收新知識而改造認(rèn)知結(jié)構(gòu)，回歸真實(shí)，因地制宜地防銹（表9）。

在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中，家庭實(shí)驗(yàn)可以是課前進(jìn)行的證據(jù)收集、可以是發(fā)現(xiàn)問題作為課堂深化的素材、還可以是課后的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。例如，二氧化碳的復(fù)習(xí)課，提出“能不能用你的實(shí)驗(yàn)證明，二氧化碳密度比空氣大？”

三、將學(xué)科素養(yǎng)轉(zhuǎn)化為持續(xù)的學(xué)習(xí)實(shí)踐

樣例三：二氧化碳密度真的大于空氣嗎？

復(fù)習(xí)課不僅關(guān)注知識點(diǎn)的講解和訓(xùn)練，也關(guān)注知識的靈活、綜合運(yùn)用，以及科學(xué)探究能力的加強(qiáng)。將二氧化碳的性質(zhì)驗(yàn)證設(shè)計(jì)在小組內(nèi)討論修改，試做家庭實(shí)驗(yàn)，課堂展示并加以解說。介紹幾列讓筆者印象深刻的匯報(bào)（表10）：

項(xiàng)目化學(xué)習(xí)是指向?qū)W科素養(yǎng)，促進(jìn)有效學(xué)習(xí)的探究活動。

教師是學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)者和支持者，將知識點(diǎn)結(jié)構(gòu)化組織化在驅(qū)動性問題中，為思維而教，喚醒學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐中反思與超越，為未來的知識轉(zhuǎn)換和遷移做好準(zhǔn)備。保護(hù)好學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，關(guān)注學(xué)生在探究活動中的實(shí)際表現(xiàn)，協(xié)調(diào)好家庭實(shí)驗(yàn)和常規(guī)作業(yè)的量，不能給學(xué)生造成負(fù)擔(dān)。預(yù)先收發(fā)學(xué)生的項(xiàng)目報(bào)告，調(diào)控好課堂，讓交流討論有序進(jìn)行，保障學(xué)業(yè)質(zhì)量。

體驗(yàn)了項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，學(xué)生覺得家庭實(shí)驗(yàn)“有趣有意義”，認(rèn)為課堂交流中“自己弄懂了才能說服同學(xué)”;提出想制作蔗糖大晶體、想分析“水氫能源汽車”的可行性、想重現(xiàn)“白酒一紅酒一雪碧一豆?jié){”的化學(xué)魔術(shù)、想去驗(yàn)證天然氣燃燒的產(chǎn)物。在真實(shí)的問題情景、開放的實(shí)驗(yàn)空間去思考去實(shí)踐，學(xué)習(xí)者主動參與了知識的建構(gòu)，知識是在“解決問題”的過程中獲得的，素養(yǎng)在實(shí)踐中被踐行和內(nèi)化。

總之，有助于探究能力發(fā)展的家庭實(shí)驗(yàn)，配合相關(guān)度高、有邏輯[6]、有拓展的課堂，形成一個(gè)兼顧實(shí)踐與認(rèn)知結(jié)構(gòu)發(fā)展的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)體系[7]，發(fā)揮了學(xué)科的育人價(jià)值，利于學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的提升。

參考文獻(xiàn)

[1]夏雪梅.項(xiàng)目化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)：學(xué)習(xí)素養(yǎng)視角下的國際與本土實(shí)踐[M].北京：教育科學(xué)出版社，2018

[2]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012

[3]吳晗清，穆銘.科學(xué)領(lǐng)域核心素養(yǎng)達(dá)成的利劍：融合理化生的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)[J].教育科學(xué)研究，2019（1）：50-60

[4]侯肖，胡久華.在常規(guī)課堂教學(xué)中實(shí)施項(xiàng)目式學(xué)習(xí)——以化學(xué)教學(xué)為例[J].教育學(xué)報(bào)，2016，12（4）：39-44

[5]梁雪峰，倪娟.家庭化學(xué)小實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)策略[J].-4t學(xué)教育，2016（19）：64-67

[6]孟慶男.對接受式學(xué)習(xí)與發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)的比較分析[J].中國教育學(xué)刊，2003（2）：27-29

[7]蔡雙兵，耿龍榮.城市初中開展化學(xué)家庭實(shí)驗(yàn)的策略探索[J].化學(xué)教育，2015（5）：46-47