基于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的化學(xué)社團 項目式學(xué)習(xí)研究

陳穎 宋曉萌 李喆 金新穎 秦蕾

【摘 要】進入21世紀，全球科技創(chuàng)新呈現(xiàn)新的發(fā)展態(tài)勢和特征，這對我國人才的培養(yǎng)目標產(chǎn)生了深遠影響。項目式學(xué)習(xí)作為一種新穎的教學(xué)方式，學(xué)生在相對開放的環(huán)境中，自主學(xué)習(xí)、討論，形成問題的解決方案。北京市八一學(xué)?；瘜W(xué)社成功地開展了系列項目式學(xué)習(xí)活動，學(xué)生的知識遷移能力、綜合問題解決能力、創(chuàng)新思維得到很大提高。

【關(guān)鍵詞】項目式學(xué)習(xí);化學(xué)社團;創(chuàng)新能力

【中圖分類號】G434? 【文獻標識碼】B

【論文編號】1671-7384（2022）04-079-03

科學(xué)探究與創(chuàng)新意識是高中化學(xué)學(xué)科五大核心素養(yǎng)之一，即認識科學(xué)探究是進行科學(xué)解釋和發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和應(yīng)用的科學(xué)實踐活動;能發(fā)現(xiàn)和提出有探究價值的問題;能從問題和假設(shè)出發(fā)，確定探究目的，設(shè)計探究方案，進行實驗探究;在探究中學(xué)會合作，面對“異?！爆F(xiàn)象敢于提出自己的見解[1]?！翱茖W(xué)探究與創(chuàng)新意識”素養(yǎng)立足高中生的化學(xué)學(xué)習(xí)過程，從實踐層面激勵創(chuàng)新。如何在化學(xué)教學(xué)和活動中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，成為一線教師需要深入思考和探索的重要課題。

中小學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究現(xiàn)狀

1.創(chuàng)新能力教學(xué)現(xiàn)狀

創(chuàng)新能力是指學(xué)生在發(fā)現(xiàn)和解決問題的過程中能夠產(chǎn)生出具有新穎性（個體意義上）和恰當性產(chǎn)品的能力。創(chuàng)新能力是知識技能、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新人格共同構(gòu)成的一種復(fù)合能力，三個維度對創(chuàng)新能力的形成和發(fā)展都是不可缺少的[2]。

目前，學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)主要在初中、高中已有國家課程的學(xué)科教學(xué)中完成，大多數(shù)采取情境教學(xué)模式，鼓勵學(xué)生大膽質(zhì)疑，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維。但受既定的學(xué)習(xí)內(nèi)容、時間、教學(xué)內(nèi)容和考試形式的限制，培養(yǎng)的途徑有限，缺乏學(xué)科知識間的融合，不能滿足個性化的要求，不利于學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)[3]。

2.社團活動對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

中學(xué)社團是開展校園特色文化、實現(xiàn)精品化教育的重要載體[4]。社團活動不僅有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，還有利于培養(yǎng)他們的動手實踐能力[5]?？萍忌鐖F屬于學(xué)術(shù)型社團，以深入學(xué)習(xí)和實踐某一科技項目為主要目的，有助于學(xué)生階段知識水平的提高、問題意識的培養(yǎng)、研究與實踐能力的提升;社團成員在進入高校后，表現(xiàn)出較強的研究意識和創(chuàng)新潛力[6]。目前社團面臨一些共性的問題，比如活動形式豐富多樣，但缺乏長線持續(xù)的活動，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力及核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

3.項目式學(xué)習(xí)對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

項目式學(xué)習(xí)在學(xué)生問題解決能力、學(xué)生參與度、學(xué)習(xí)興趣及合作和解決沖突技能等方面有很大的促進作用[7]。我?；瘜W(xué)組開展了“酸雨”“為我的易拉罐材料代言”等項目式學(xué)習(xí)，極大地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生的創(chuàng)新能力有了很大的提高。但受課時、教學(xué)內(nèi)容的限制，項目的開放度大大降低。社團活動不受場地限制，學(xué)生可以經(jīng)歷一個更加真實、完整的研究過程。袁贛濤等在中小學(xué)機器人社團進行項目式學(xué)習(xí)實踐，學(xué)生選擇感興趣的項目，在教師指導(dǎo)下不斷完善、實施方案，充分鍛煉學(xué)生動手實踐能力，提高創(chuàng)新能力[8] 。

化學(xué)社團項目式學(xué)習(xí)對促進創(chuàng)新能力發(fā)展的研究

北京市八一學(xué)校化學(xué)社是一個致力于創(chuàng)新思維培養(yǎng)的專業(yè)研究性社團，兩位指導(dǎo)教師具有豐富的項目式教學(xué)經(jīng)驗。化學(xué)社在過去幾年里成功舉行了“化學(xué)殺”“中藥口罩”“微重力滅火”等項目活動。社團老師在項目推進過程中起引領(lǐng)和保障作用，而學(xué)生在教師指導(dǎo)下有目標地開展活動?，F(xiàn)按照項目式學(xué)習(xí)的四個環(huán)節(jié)，提煉出促進學(xué)生創(chuàng)新能力發(fā)展的關(guān)鍵步驟，并對學(xué)生的創(chuàng)新表現(xiàn)給予評價。選用的評價標準參考了新課程標準中關(guān)于“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”水平等級、北京師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院王磊教授的學(xué)科能力指標體系等[9]。

項目：中藥口罩

提出問題

霧霾作為空氣主要污染物，成為困擾民眾的大問題?，F(xiàn)有口罩層數(shù)較多，透氣性受影響;保健功能開發(fā)得不充分。

規(guī)劃方案

將中藥藥液涂在無氣閥口罩上，利用口罩上中藥的抗菌、抗病毒作用以及對于自身的修復(fù)功能，達到抗霾的效果。

解決問題

研發(fā)一種中藥參與的新型口罩產(chǎn)品，從結(jié)構(gòu)上，新加入擾流層，利用空氣的擾流作用，增加吸入空氣與中藥的接觸時間;從材料上，新加入中藥修復(fù)層和抗菌、抗病毒層，修復(fù)受損的呼吸系統(tǒng)，提升肺功能，抵抗口罩佩戴中的細菌、病毒滋生，防止污染。

評價反思

（1）項目成果評價。中藥的引入和擾流層的設(shè)計，有效起到防霾作用。

（2）項目參與者評價反思。

學(xué)生——提高了學(xué)科應(yīng)用能力、創(chuàng)造力、解決問題的能力和團隊合作意識;形成了專業(yè)論文，大學(xué)接觸相關(guān)項目時，總能有一些獨特想法。

教師——學(xué)生應(yīng)用生物、化學(xué)、物理等學(xué)科知識，和專家學(xué)習(xí)很多醫(yī)學(xué)知識，幫助研究小組成員確定專業(yè)方向。學(xué)生遷移創(chuàng)新能力得到了發(fā)展，“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)達到水平4。

項目成果

（1）“中藥抗霾口罩”獲兩項國家專利;（2）在核心期刊發(fā)表相關(guān)論文。

學(xué)生在各環(huán)節(jié)中創(chuàng)新能力都有不同程度地提高。提出問題時，學(xué)生根據(jù)已有認知、資料，提出感興趣、有價值的問題，這是創(chuàng)新的第一步;規(guī)劃方案時，經(jīng)過查閱資料，小組成員不斷討論，形成初步方案;項目實施中，面臨新問題時，需要將已有知識和從資料、專業(yè)人士、指導(dǎo)教師那里學(xué)到的新技能遷移運用到項目中，創(chuàng)新能力得到進一步提升;評價與反思必不可少，評價已有項目的優(yōu)缺點，可能會萌生更多更好的想法，創(chuàng)新能力進一步得到提高。

培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的社團活動實踐

借鑒了已有項目經(jīng)驗，2020年化學(xué)社采用線上+線下、課內(nèi)與社團活動相結(jié)合等形式，開展了系列項目活動。在項目實施中，學(xué)生真正參與提出方案、動手實踐、評價反思等環(huán)節(jié)，創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維得到不斷提高。

1.項目的方案規(guī)劃有助于學(xué)生提高解決綜合問題能力

化學(xué)社圍繞氯化鐵設(shè)計了系列的實驗探究類活動，均由高一和高二學(xué)生共同參與?；顒?是探究氯化鐵和草酸鉀的反應(yīng)，由高二學(xué)生提出問題、規(guī)劃方案，帶領(lǐng)其他學(xué)生一起實驗探究;活動2是探究氯化鐵和碘化鉀的反應(yīng)，高一和高二學(xué)生基于已有基礎(chǔ)，提出了不同方案。學(xué)生通過查資料完善認識的角度，將已有知識和資料結(jié)構(gòu)化，使得規(guī)劃方案更加科學(xué)系統(tǒng)，有助于不斷提出創(chuàng)新的想法。

2.解決問題的過程有助于提高學(xué)生創(chuàng)新思維和批判性思維

2020年是全民抗疫的一年，居家學(xué)習(xí)期間，化學(xué)社舉行了線上的系列科學(xué)防疫活動，包括如何科學(xué)使用消毒液、如何辨別口罩類別等。該項目從化學(xué)視角解讀日常生活用品，既體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的價值，也發(fā)揮學(xué)生知識遷移、再加工和創(chuàng)新的能力。以“如何科學(xué)使用消毒液”為例，學(xué)生學(xué)習(xí)不同消毒劑的使用方法，并且在使用過程中學(xué)會反思;學(xué)生看到因混用消毒劑造成事故的新聞時，能夠從原理上去分析事故原因，提出避免事故發(fā)生的方法。

3.項目完整實施有助于學(xué)生提高真實問題解決能力

化學(xué)社國慶期間組織學(xué)生完成“探秘膨松劑”的微項目。學(xué)生不僅完成了蒸饅頭的勞動教育活動，而且完整地經(jīng)歷了項目的整個流程，從方案的規(guī)劃、實施，到異?，F(xiàn)象的解決。學(xué)生不僅明白了膨松劑的作用原理，而且嘗試定性和定量地分析解釋現(xiàn)實生活中的真實問題，對于學(xué)生開拓思維，提高創(chuàng)新思維非常有幫助。

注：本文系北京市海淀區(qū)教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃一般課題“基于項目式學(xué)習(xí)的化學(xué)社團創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究”（課題編號：HDGH20190341）階段性研究成果

參考文獻

中華人民共和國教育部. 普通高中化學(xué)課程標準（2017年版2020年修訂）[M]. 北京：人民教育出版社，2020.

江麗華. 論學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[D]. 上海：華東師范大學(xué)，2007.

孫起剛. 中學(xué)生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)[J]. 黑龍江科學(xué)，2018，9（11）：104-105.

徐群. 中學(xué)生物學(xué)社團的活動創(chuàng)新與本土化探索[J]. 中學(xué)生物學(xué)，2019，35（2）：67-69.

陳懷鶴等. 基于社團活動培育中學(xué)生核心素養(yǎng)的實踐與思考[J]. 開封教育學(xué)院學(xué)報，2017，37（11）： 196-198.

趙昕. 基于中學(xué)科技型社團活動的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式初探[J]. 物理之友，2019（35）：46-49.

侯肖等. 在常規(guī)課堂教學(xué)中實施項目式學(xué)習(xí)[J].教育學(xué)報，2016（12）：39-44.

袁贛濤等. 項目學(xué)習(xí)下中小學(xué)機器人社團教學(xué)模式分析[J].? 基礎(chǔ)學(xué)科，2018（27）：125-126.

王磊等. 基于學(xué)生核心素養(yǎng)的化學(xué)學(xué)科能力研究[M]. 北京：北京師范大學(xué)出版社，2017.