鄒雁
摘要:以九年級化學啟蒙教學為研究基礎,融合課程和核心素養(yǎng)的理念,設計了三個基于項目化學習的家庭實驗,通過課前、課堂和課后三個階段的不同學習目標和行動,以提升學生知識綜合及應用能力,培養(yǎng)學生的科學精神、科學探究的方法和基于證據(jù)推理等學科素養(yǎng)。
關鍵詞:家庭實驗;項目化學習;科學探究;學科素養(yǎng)
文章編號:1008-0546(2021)03-0091-03 中圖分類號:G632.41 文獻標識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2021.03.022
學科項目化學習是基于學科關鍵概念和能力、在真實情景圍繞一定目標與主題開展的探究活動[1]。九年級是化學啟蒙教育,要激發(fā)學生的好奇心,在實踐中認識物質變化規(guī)律,形成化學的基本觀念。在不改變當前課時和分科教學的背景下,設計家庭實驗與課堂相配合的項目化學習,讓學生主動思考、親身解決問題,符合義務教育階段的課程理念[2],是契合學生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的深度學習[3]。
一、項目化學習的設計要素
樣例一:花樣滅蠟燭
學科項目化學習,是對學科單元進行探究性設計。涉及核心知識、驅動性問題、認知策略等維度,是核心知識在情境中的重新建構。
1.核心知識
由于“燃燒發(fā)生的條件和滅火的方法”兩者具有對應關系——可以從問題產(chǎn)生的原因尋求解決問題的方法,核心知識歸為“反應的發(fā)生與停止”這一學科概念。
2.真實的驅動性問題
如何讓學生感到生動有趣,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)九年級學生的表現(xiàn)欲。驅動性問題指向科學探究的目標,并且驅動學生投入思考。
3.促進問題解決的認知策略
學生在項目化學習中獲得哪些素養(yǎng),取決于他們解決問題的方式。項目化學習起源于自然科學,對科學思維和實踐能力的培養(yǎng)能很好融入項目設計:實驗時間寬裕,滅火用品有較多選擇,學生不停嘗試才能解決問題、獲得實驗成果。為了讓自己的實驗效果更好或者與眾不同,學生需要請教家長或查詢網(wǎng)絡,完成信息調研。通過實驗反思和討論,學生生成自己的初步分析,對滅火原理做出解釋。
4.有意義的學習實踐和全程評價
學習實踐的設計,要為學生預留創(chuàng)造與多元表達的機會。化學的學習實踐主要是實驗探究,包括家庭實驗和課堂二次探究。布置實驗同時明確評價標準,以指導實踐的表現(xiàn)目標,激勵、診斷、發(fā)展學生對核心知識的理解(表1、表2)。
自主學習的過程中,學生的分析可能有不準確的地方,各組對同一個現(xiàn)象的理解也許不一致。實踐的過程,有時能解決問題,有時能發(fā)現(xiàn)新問題引發(fā)課堂討論或再探究,啟迪進一步思維。例如:①有同學用金屬勺能“輕輕碰滅”燭火,原理是隔絕了空氣還是降低了溫度?經(jīng)討論選取的對比實驗:用金屬網(wǎng)代替勺子、或者改用灼熱的勺子,重復相同的操作,觀察燭火是否熄滅。②蠟燭被吹滅,主要是因為降低了氧氣濃度還是因為降低了溫度?學生的方案:向空杯子底部用吸管反復吹氣,再放入燃著的蠟燭;或者用洗耳球對蠟燭鼓空氣,觀察燭火是否熄滅。
通過家庭實驗參與科學探究、收集實驗事實;通過課堂由事實到理論、認識物質變化的規(guī)律;再由理論到更多的真實情景、實現(xiàn)轉換和遷移。
5.公開成果
項目成果可以是個人或小組的項目記錄、搭建的裝置或制備的物質,也不排斥紙筆測驗。此樣例中,設計了場景分析,展示學生對“滅火的方法歸納)滅火的原理逮繹)消防常識”的理解。教師要及時對項目成果進行教學反思,改進教學(表3、表4)。
“反應的發(fā)生和停止”可以設計成包括“氣體發(fā)生裝置的控制”“燃燒與滅火”“鐵制品的銹蝕與防護”“酸雨的形成與防治”等多知識點、多課時的項目化學習單元。下面以“鐵制品的銹蝕與防護”為例,介紹項目化學習對學科素養(yǎng)的培養(yǎng)。
二、培養(yǎng)學科素養(yǎng)的項目化學習過程
樣例二:掌握鐵制品的命運
義務教育階段的化學課程以提高學生的科學素養(yǎng)為主旨。項目化學習通過引領性的設計,調動學生已有的知識,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,并予以應用實踐。項目化學習促進知識、能力、態(tài)度的整合,與學科素養(yǎng)追求的方向一致[4]。
1.入項活動:調查家中鐵制品
通過調查(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,客觀地看待化學物質的“用與過”。分類記錄鐵制品的生銹情況,學生對鐵銹成因的猜想已經(jīng)啟動。
2.實踐探究:生銹和除銹
學科素養(yǎng)視角下的科學探究,激發(fā)創(chuàng)新意識、培養(yǎng)實踐能力、養(yǎng)成科學態(tài)度、鍛煉證據(jù)推理的能力。家庭實驗貼近生活、學生感興趣,必要的前期指導和記錄讓家庭實驗可操作、有意義[5]。
(1)生銹實驗
設計實驗使鐵釘一夜生銹。引導學生根據(jù)生活經(jīng)驗來控制生銹的條件、用圖片或者文字如實記錄實驗事實、進行合理推理(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)預備除銹
引導學生從鐵銹疏松的結構去分析、從物質分類的角度去預測,尋求除銹的方法。羅列自帶的用品、需要實驗室準備的用品,有條理地“做科學”。
(3)除銹實驗
除銹的過程讓學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)實驗評價
組織小組為單位的課堂討論,把實驗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”間的對應關系(表7)。
3.二次探究:防銹
被防銹的責任感推進,學生回憶梳理相關的生活常識、已知的化學反應,并且尋求新的知識。
(1)經(jīng)過家庭鐵制品的調研(表5),學生已經(jīng)可以例舉一些保護鐵制品的措施,如涂油涂漆保持干燥。
(2)防銹原理:初步形成了“反應的發(fā)生與停止”的概念,防銹原理能與生銹條件對應起來。
(3)對于學生困惑的一些實驗事實,“為什么發(fā)黑的鐵釘、發(fā)白的鐵皮不易生銹”可以就此真實情景層層推進,觸發(fā)更深的研究:
①猜測黑鐵釘?shù)谋砻媸?,?jù)我所知該物質的特性是,驗證猜測。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鐵嗎?查閱資料或通過實驗驗證(表8)。
4.出項活動:煥新家中生銹的鐵制品
鼓勵學生勤思考、樂實踐,吸收新知識而改造認知結構,回歸真實,因地制宜地防銹(表9)。
在項目化學習中,家庭實驗可以是課前進行的證據(jù)收集、可以是發(fā)現(xiàn)問題作為課堂深化的素材、還可以是課后的實驗驗證。例如,二氧化碳的復習課,提出“能不能用你的實驗證明,二氧化碳密度比空氣大?”
三、將學科素養(yǎng)轉化為持續(xù)的學習實踐
樣例三:二氧化碳密度真的大于空氣嗎?
復習課不僅關注知識點的講解和訓練,也關注知識的靈活、綜合運用,以及科學探究能力的加強。將二氧化碳的性質驗證設計在小組內討論修改,試做家庭實驗,課堂展示并加以解說。介紹幾列讓筆者印象深刻的匯報(表10):
項目化學習是指向學科素養(yǎng),促進有效學習的探究活動。
教師是學習的設計者和支持者,將知識點結構化組織化在驅動性問題中,為思維而教,喚醒學生自主學習的能力。引導學生在實踐中反思與超越,為未來的知識轉換和遷移做好準備。保護好學生學習的熱情,關注學生在探究活動中的實際表現(xiàn),協(xié)調好家庭實驗和常規(guī)作業(yè)的量,不能給學生造成負擔。預先收發(fā)學生的項目報告,調控好課堂,讓交流討論有序進行,保障學業(yè)質量。
體驗了項目化學習,學生覺得家庭實驗“有趣有意義”,認為課堂交流中“自己弄懂了才能說服同學”;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){”的化學魔術、想去驗證天然氣燃燒的產(chǎn)物。在真實的問題情景、開放的實驗空間去思考去實踐,學習者主動參與了知識的建構,知識是在“解決問題”的過程中獲得的,素養(yǎng)在實踐中被踐行和內化。
總之,有助于探究能力發(fā)展的家庭實驗,配合相關度高、有邏輯[6]、有拓展的課堂,形成一個兼顧實踐與認知結構發(fā)展的項目化學習體系[7],發(fā)揮了學科的育人價值,利于學生學科素養(yǎng)的提升。
參考文獻
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[2]中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準[S].北京:北京師范大學出版社,2012
[3]吳晗清,穆銘.科學領域核心素養(yǎng)達成的利劍:融合理化生的項目式學習[J].教育科學研究,2019(1):50-60
[4]侯肖,胡久華.在常規(guī)課堂教學中實施項目式學習——以化學教學為例[J].教育學報,2016,12(4):39-44
[5]梁雪峰,倪娟.家庭化學小實驗的設計及實驗策略[J].-4t學教育,2016(19):64-67
[6]孟慶男.對接受式學習與發(fā)現(xiàn)式學習的比較分析[J].中國教育學刊,2003(2):27-29
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