基于項目式學(xué)習(xí)的高中化學(xué)實驗教學(xué)研究

黃旭花

摘 要：在高中化學(xué)學(xué)科的實驗教學(xué)活動中，不同的自主學(xué)習(xí)模式的應(yīng)用效果存在一定差異，其中項目式學(xué)習(xí)模式是有效激發(fā)高中生化學(xué)實驗探究興趣的關(guān)鍵教學(xué)手段。在分組開展項目式學(xué)習(xí)活動的過程中，不同層次高中生需要明確實驗?zāi)康暮秃暧^微觀探究思路，協(xié)同構(gòu)建化學(xué)實驗知識體系。本文將著重研究基于項目式學(xué)習(xí)的高中化學(xué)實驗教學(xué)策略。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)；實驗教學(xué)；項目式學(xué)習(xí)

在高中化學(xué)課堂中，實驗教學(xué)活動需要貫穿全程，因此可以對常見化學(xué)試劑進(jìn)行合理分類和保管，對物質(zhì)分離提純實驗、溶液配制計算實驗、氣體實驗室制法實驗、酸堿中和滴定實驗等學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行系統(tǒng)化建構(gòu)。項目式學(xué)習(xí)模式可以激發(fā)高中生的化學(xué)實驗探究興趣，協(xié)助高中生理解化學(xué)實驗分析方法和宏觀微觀物質(zhì)的轉(zhuǎn)化平衡原理。

一、項目式學(xué)習(xí)的基本內(nèi)涵

項目式學(xué)習(xí)模式能夠凸顯高中生在化學(xué)課堂中的教學(xué)主體地位，并通過實踐探究、開放思考等多種教學(xué)形式，著重培養(yǎng)高中生的學(xué)科思維以及核心素養(yǎng)能力。項目式學(xué)習(xí)模式更側(cè)重于啟迪學(xué)生的學(xué)科思維和知識體系建構(gòu)，因此在設(shè)計化學(xué)實驗微項目的過程中，需要從學(xué)科教學(xué)活動的創(chuàng)新設(shè)計和預(yù)習(xí)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)入手，將化學(xué)實驗?zāi)繕?biāo)與實驗流程進(jìn)行系統(tǒng)化分析[1]。在開展不同階段項目式學(xué)習(xí)活動過程中，小組合作學(xué)習(xí)目標(biāo)的針對性較強，可以將化學(xué)實驗中疑難點直觀展現(xiàn)在學(xué)生面前，引導(dǎo)高中生從實驗探究環(huán)節(jié)中完善化學(xué)宏觀和微觀辨析思路。項目式學(xué)習(xí)模式的應(yīng)用重點在于提升高中生的化學(xué)學(xué)科實踐應(yīng)用技能水平，并在協(xié)同設(shè)計小組項目的過程中，凸顯不同層次學(xué)生的思維差異和個體化學(xué)習(xí)特征，將自主學(xué)習(xí)和實驗探究過程中的學(xué)科知識獲得感轉(zhuǎn)換成科學(xué)探究思維觀念。高中化學(xué)教師需要選用科學(xué)的分組方法，對分工協(xié)作過程和結(jié)果進(jìn)行客觀評價，協(xié)助高中生從不同難度系數(shù)的化學(xué)實驗項目中收獲更多基礎(chǔ)知識和科學(xué)研究技能[2]。

二、高中化學(xué)實驗教學(xué)的重難點

（一）宏觀辨識與微觀辨析

在高中化學(xué)課堂中，通過宏觀辨識以及微觀辨析，高中生能夠從化學(xué)學(xué)科的角度認(rèn)知和理解各類化學(xué)物質(zhì)之間的內(nèi)在聯(lián)系，從宏觀層面對常見化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行合理分類，從微觀層面上辨析化學(xué)物質(zhì)的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)、性質(zhì)存在的差異[3]。宏觀辨識與微觀辨析，是雙向論證化學(xué)實驗設(shè)計方案的關(guān)鍵，因此高中生需要具備一定的化學(xué)物質(zhì)性質(zhì)推理分析能力，在特定反應(yīng)條件下不同化學(xué)物質(zhì)之間的反應(yīng)原理以及變化趨勢都可以被限定在某個領(lǐng)域之中。例如：氧化還原類反應(yīng)，高中生可以從反應(yīng)前后的物質(zhì)性質(zhì)入手，對反應(yīng)物進(jìn)行量化分析，對氧化物、還原物以及被氧化被還原之間的關(guān)系進(jìn)行辯證性分析。宏觀辨識與微觀辨析，是協(xié)助高中生設(shè)計化學(xué)實驗的關(guān)鍵學(xué)科思維能力，可以佐證化學(xué)此門科學(xué)的實驗研究價值。宏觀辨識與微觀辨析過程，都需要建立在高中化學(xué)實驗的系統(tǒng)化教學(xué)模式基礎(chǔ)之上，并對實驗設(shè)計過程進(jìn)行合情推理，協(xié)助高中生從實驗過程中發(fā)現(xiàn)某些物質(zhì)的不同性質(zhì)特征，避免受到傳統(tǒng)驗證性實驗操作模式的思維限制[4]。

（二）變化與平衡

在高中化學(xué)實驗教學(xué)活動中，變化與平衡觀念的滲透效果主要依賴于實驗教學(xué)情境，因此高中化學(xué)教師需要合理運用微項目等具體實驗教學(xué)模式，協(xié)助高中生在分組完成實驗?zāi)繕?biāo)的過程中，理解與掌握化學(xué)反應(yīng)的基本原理、有機物無機物的各項性質(zhì)等內(nèi)容[5]。變化與平衡，需要貫穿高中化學(xué)實驗教學(xué)的全過程，因此需要對化學(xué)變化的本質(zhì)、限度等核心教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行直觀展示，師生需要在生活化以及問題教學(xué)情境中，動態(tài)化分析化學(xué)反應(yīng)過程以及基本原理。變化與平衡能夠體現(xiàn)在化學(xué)實驗過程之中，但是需要通過各類化學(xué)反應(yīng)以及基本物質(zhì)性質(zhì)解決各類生活實際問題。不同類型物質(zhì)的運動和變化趨勢，與特定化學(xué)反應(yīng)條件有關(guān)，因此高中生需要從具體化學(xué)反應(yīng)原理中，多視角解讀各類實際問題的創(chuàng)新解決思路。很多微型化學(xué)實驗探究類實驗項目，都可以在一定限度條件下動態(tài)化調(diào)整反應(yīng)物質(zhì)的含量比例，但是高中生需要在化學(xué)教師的有效引導(dǎo)之下，逐步理解和掌握化學(xué)物質(zhì)的各項性質(zhì)在變化過程中的探究分析規(guī)律。

（三）證據(jù)推理與模型認(rèn)知

證據(jù)推理與模型認(rèn)知，是高中學(xué)生必備的學(xué)科核心素養(yǎng)。在高中化學(xué)學(xué)科的實驗教學(xué)活動中，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S邏輯主要來源于證據(jù)推理以及模型認(rèn)知環(huán)節(jié)，因此需要對化學(xué)物質(zhì)的基本組成結(jié)構(gòu)以及性質(zhì)變化進(jìn)行合理假設(shè)，并通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评矸治龇椒?，論證觀點結(jié)論與證據(jù)之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系，還需要對特定模型在化學(xué)現(xiàn)象中的應(yīng)用過程進(jìn)行邏輯推理與分析。證據(jù)推理與模型認(rèn)知，需要通過生動直觀的實驗教學(xué)模式，協(xié)助高中生理解化學(xué)現(xiàn)象和本質(zhì)之間的差異，可以從物質(zhì)類別、元素價態(tài)以及化學(xué)性質(zhì)等多個層面進(jìn)行推理分析。不同化學(xué)模型中的物質(zhì)性質(zhì)和基本反應(yīng)原理，都可以被抽象到邏輯推理環(huán)節(jié)之中，但是需要對特定觀點和假設(shè)的合理性進(jìn)行反向驗證和分析。通過系統(tǒng)化的高中化學(xué)實驗分析模式，高中生可以在實驗教學(xué)情境中發(fā)現(xiàn)證據(jù)推理的基本規(guī)律，并從學(xué)科思維邏輯層面上辨析化學(xué)反應(yīng)模型和物質(zhì)性質(zhì)之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性。

三、高中化學(xué)實驗教學(xué)存在的不足

（一）以驗證性實驗為主

在高中化學(xué)實驗教學(xué)活動中，很多教師仍然以驗證性實驗教學(xué)方式為主，并不能積極引導(dǎo)學(xué)生從多個角度分析化學(xué)反應(yīng)以及現(xiàn)象本質(zhì)之間存在的差異，因此不能合理融入學(xué)科核心素養(yǎng)以及項目式學(xué)習(xí)等新型教學(xué)模式。驗證性實驗會直接限制高中生的化學(xué)技術(shù)知識的認(rèn)知和理解，也容易形成思維瓶頸，因此不能夠充分凸顯學(xué)生的教學(xué)主體地位，使學(xué)生更容易陷入知識誤區(qū)以及學(xué)習(xí)瓶頸。高中化學(xué)學(xué)科的知識體系相對復(fù)雜，傳統(tǒng)的驗證性實驗并不能客觀解讀化學(xué)物質(zhì)的性質(zhì)和變化原理，容易降低學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣，對多種化學(xué)實驗器材以及實驗材料的綜合利用率較低。以驗證性實驗為主的高中化學(xué)實驗課堂并不能合理運用多媒體教學(xué)資源，在進(jìn)行實驗演示、直觀操作過程中，很多學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并不濃厚，課堂參與積極性不高，普遍認(rèn)為化學(xué)實驗非常抽象，對驗證性實驗與生活實驗之間的有效銜接產(chǎn)生了負(fù)面影響。

（二）教學(xué)模式單一

在高中化學(xué)實驗課堂中，教學(xué)模式單一是直接影響教學(xué)質(zhì)量的主要原因，也會對高中生的學(xué)科核心素養(yǎng)能力產(chǎn)生負(fù)面影響。很多高中生在理解和掌握化學(xué)學(xué)科的宏觀以及微觀基礎(chǔ)知識過程中，需要通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砼c邏輯分析方法，驗證化學(xué)實驗的合理性，若教學(xué)模式比較單一則會直接限制其想象力以及實驗創(chuàng)新設(shè)計能力。被動的化學(xué)實驗探究學(xué)習(xí)環(huán)境以及模式，并不能凸顯出高中生的教學(xué)主體地位，導(dǎo)致在實驗演示以及現(xiàn)象分析等教學(xué)環(huán)節(jié)中師生之間的配合度不足，因此很多驗證性實驗的分析結(jié)論普遍存在固化問題，難以提高高中生的化學(xué)現(xiàn)象分析能力。教學(xué)模式會集中體現(xiàn)在教學(xué)情境實施環(huán)節(jié)之中，高中化學(xué)教師與學(xué)生之間的互動頻次相對較低，難以激發(fā)高中生的實驗學(xué)習(xí)興趣，容易混淆部分化學(xué)基礎(chǔ)知識以及實驗分析原理，因此學(xué)生的證據(jù)推理以及模型認(rèn)知能力并未得到有效提升。當(dāng)前大部分高中化學(xué)教師的實驗教學(xué)觀念滯后，不能大膽應(yīng)用新型教學(xué)方法，因此高中生的實驗探究水平存在較大差異。

（三）不重視思維啟迪和反思總結(jié)

在高中學(xué)?；瘜W(xué)實驗課堂中，部分化學(xué)教師不重視思維啟迪以及學(xué)生的反思總結(jié)過程，因此實驗教學(xué)模式的創(chuàng)新效果難以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，還會對高中生的化學(xué)物質(zhì)分類以及組成結(jié)構(gòu)性質(zhì)理解產(chǎn)生負(fù)面影響。科學(xué)合理的思維啟迪以及反思總結(jié)模式能夠起到凸顯學(xué)生教學(xué)主體地位的作用，但是很多高中化學(xué)實驗教師與理論課教師之間的配合力度不足，難以形成正向反饋評價機制，在實驗演示以及跟蹤指導(dǎo)環(huán)節(jié)中學(xué)生的主體性特征并不顯著，因此不能夠啟發(fā)學(xué)生從微觀和宏觀兩個層面進(jìn)行辯證分析，還會對學(xué)科核心素養(yǎng)能力的培養(yǎng)質(zhì)量產(chǎn)生一定影響。高中化學(xué)教師不重視學(xué)生的思維啟迪以及反思總結(jié)環(huán)節(jié)，因此很難在實驗教學(xué)活動中形成思維閉環(huán)，對高中生的證據(jù)推理以及模型認(rèn)知能力產(chǎn)生的負(fù)面影響，還會對有機化合物、無機化合物等不同化學(xué)物質(zhì)的性質(zhì)分類結(jié)果、高中生化學(xué)知識體系構(gòu)建產(chǎn)生消極影響。

四、基于項目式學(xué)習(xí)的高中化學(xué)實驗教學(xué)策略

（一）構(gòu)建問題情境，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗

在高中化學(xué)實驗課中，師生需要共同引入項目式學(xué)習(xí)模式，并積極構(gòu)建問題情境，引導(dǎo)學(xué)生從不同的角度創(chuàng)新設(shè)計驗證性實驗或者探究型實驗，從宏觀和微觀兩個層面上，分析各類實驗問題以及現(xiàn)象本質(zhì)等相關(guān)內(nèi)容。以蘇教版高一必修第1冊教材為例，在創(chuàng)新設(shè)計物質(zhì)分類等相關(guān)專題實驗過程中，需要對物質(zhì)的物理計量方法以及化學(xué)計量方法進(jìn)行對比，引導(dǎo)高中生深入思考物質(zhì)的化學(xué)計量方法是否能夠與宏觀層面上的物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)相對應(yīng)，尤其在引入摩爾等化學(xué)計量單位過程中，很多高中生很容易混淆計量方法與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，需要通過更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膯栴}驗證以及邏輯推理方法進(jìn)行實驗設(shè)計。在構(gòu)建化學(xué)實驗問題情境的過程中，師生需要通過多媒體課件以及教學(xué)資源，將化學(xué)實驗與基礎(chǔ)知識體系之間的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行辯證分析，從宏觀意義層面上深入探究實驗問題與現(xiàn)象之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。很多化學(xué)物質(zhì)以及化學(xué)反應(yīng)都需要在統(tǒng)一的計量標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，因此高中生需要在化學(xué)實驗教師的有效指導(dǎo)下，對常見化學(xué)物質(zhì)問題進(jìn)行深入探究以及驗證分析。

（二）貼合生活實際，激發(fā)開放性實驗思維

在構(gòu)建高中化學(xué)實驗的項目式學(xué)習(xí)模式過程中，教師需要配合學(xué)生接觸到的生活實際問題，激發(fā)高中生的開放性實驗思維能力以及學(xué)習(xí)興趣，并通過系統(tǒng)化的高中化學(xué)實驗知識體系建構(gòu)方式，引導(dǎo)鼓勵高中生對于化學(xué)實驗進(jìn)行科學(xué)探究。以蘇教版高一必修第1冊教材為例，在對“海水中的化學(xué)物質(zhì)”進(jìn)行實驗探究的過程中，應(yīng)不僅限于氯元素和鈉元素，還可以在課前導(dǎo)入以及預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)中滲透地球海洋中的化學(xué)元素排行，逐步激發(fā)高中生實驗探究的學(xué)習(xí)興趣，并結(jié)合學(xué)生能夠接觸到的海洋生物構(gòu)建問題式教學(xué)情境。在激發(fā)高中生開放性實驗思維的過程中，還需要滲透海洋化學(xué)資源與生物資源之間的關(guān)聯(lián)性，協(xié)助高中生辯證性分析海洋化學(xué)物質(zhì)與生物體是否存在共生等獨特關(guān)系，并從具體案例和生活實際問題中發(fā)現(xiàn)推理證據(jù)，高中生在闡述實驗觀點的過程中能夠逐步強化實驗探究思維的邏輯嚴(yán)謹(jǐn)性。

（三）加強師生互動，凸顯學(xué)習(xí)主體

在高中化學(xué)實驗的項目式學(xué)習(xí)模式中，加強師生互動是凸顯學(xué)生主體地位的關(guān)鍵，因此高中化學(xué)實驗教師需要協(xié)助學(xué)生完成不同類型實驗項目，從多個角度激發(fā)高中生的實驗探究學(xué)習(xí)興趣。以蘇教版高一必修第2冊教材為例，在對化學(xué)反應(yīng)與能量變化專題進(jìn)行實驗探究的過程中，需要合理滲透變化與平衡觀念，對化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)以及不同現(xiàn)象進(jìn)行合情推理，協(xié)助高中生對不同化學(xué)物質(zhì)在具體反應(yīng)條件下的熱量變化趨勢進(jìn)行建模分析。在進(jìn)行師生互動的過程中，教師需要引導(dǎo)不同學(xué)習(xí)小組開展實驗設(shè)計和項目活動過程中存在的問題進(jìn)行集中研討，才能夠凸顯學(xué)生的教學(xué)主體地位，對某些化學(xué)反應(yīng)速率以及限制條件進(jìn)行合情推理、證據(jù)分析。很多高中生能夠從具體化學(xué)反應(yīng)中發(fā)現(xiàn)吸熱或者放熱的宏觀現(xiàn)象，還可以結(jié)合氧化還原反應(yīng)中不同物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)變化趨勢，詳細(xì)闡述實驗觀點和結(jié)論的合理性。加強師生互動是凸顯高中生學(xué)習(xí)主體地位的關(guān)鍵，但是需要完善項目式學(xué)習(xí)模式與化學(xué)實驗的銜接方式。

（四）合情推理，引發(fā)學(xué)生自主思考

在項目式學(xué)習(xí)模式中，高中化學(xué)教師需要與學(xué)生共同完成合情推理目標(biāo)，并在設(shè)定多種實驗問題的過程中，引發(fā)學(xué)生自主思考以及小組內(nèi)部交流。以蘇教版高一必修第2冊教材為例，在對含氮化工原料進(jìn)行實驗驗證分析的過程中，師生需要對化工行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的無機化合物成分以及性質(zhì)進(jìn)行實驗推理分析，對氮元素的固定以及變化轉(zhuǎn)移原理進(jìn)行合情推理。高中生需要在化學(xué)實驗教師的有效指導(dǎo)之下收集更多實驗證據(jù)和案例材料，對各類實驗論點進(jìn)行反向推理分析，才能逐步形成完整的證據(jù)推理邏輯，高中生在進(jìn)行自主思考以及小組內(nèi)部交流的過程中，能夠發(fā)現(xiàn)含氮化合物在不同化工工藝中的應(yīng)用價值以及資源利用率等相關(guān)規(guī)律。合情推理是引發(fā)高中生對化學(xué)實驗進(jìn)行自主思考的關(guān)鍵，因此高中化學(xué)實驗教師還需要著重培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑精神以及創(chuàng)新實驗設(shè)計思維。

（五）反思總結(jié)，給予正向反饋

在協(xié)同構(gòu)建項目式學(xué)習(xí)模式過程中，高中化學(xué)實驗教師還需要通過系統(tǒng)化以及分層次的反思總結(jié)環(huán)節(jié)，給予學(xué)生正向反饋信息，鼓勵學(xué)生積極參與到實驗項目以及學(xué)習(xí)任務(wù)之中。以蘇教版高二選擇性必修第1冊教材為例，化學(xué)實驗教師需要合理布置水溶液中的離子反應(yīng)類實驗等具體項目，不同層次學(xué)生可以選做其中2～3個項目，但是需要將實驗報告以及展示結(jié)果進(jìn)行全面記錄，并在實驗總結(jié)環(huán)節(jié)中發(fā)現(xiàn)水溶液離子反應(yīng)的基本規(guī)律以及現(xiàn)象本質(zhì)。在鹽類水解實驗項目中，部分高中生會將氧化還原反應(yīng)與生活常見的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象對應(yīng)，并在實驗教師的引導(dǎo)下從微觀層面分析，鹽類水解反應(yīng)中的物質(zhì)變化規(guī)律以及能量轉(zhuǎn)換原理。高中化學(xué)實驗教師需要通過學(xué)生的反思總結(jié)，客觀評價高中生對某些實驗的證據(jù)推理分析能力，并給予正向反饋結(jié)果。

結(jié)束語

在高中化學(xué)實驗教學(xué)活動中，項目式學(xué)習(xí)模式能夠凸顯高中生的教學(xué)主體地位，因此高中化學(xué)實驗教師需要合理創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，從實際問題中發(fā)現(xiàn)化學(xué)實驗的創(chuàng)新設(shè)計思路，協(xié)助高中生構(gòu)建化學(xué)實驗知識體系和思維模式。

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