PBL教學(xué)模式在初中化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用

劉芮　王玲麗

關(guān)鍵詞：初中化學(xué)實驗;PBL教學(xué)模式;教學(xué)設(shè)計

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科[1]，隨著新一輪課程改革的進行，實驗教學(xué)作為國家課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的重要教學(xué)內(nèi)容[2]，對學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)發(fā)揮著獨特的作用。但在具體的化學(xué)實驗教學(xué)過程中仍存在諸多問題，如實驗教學(xué)設(shè)計缺乏系統(tǒng)性、教學(xué)方法缺乏科學(xué)性、教學(xué)過程難以兼顧理論與實踐等。因此，在實驗教學(xué)中，應(yīng)選擇合適的教學(xué)模式，將實驗操作與學(xué)科知識、基本能力緊密結(jié)合，最大限度地發(fā)揮實驗教學(xué)的作用。

筆者將項目式學(xué)習(xí)（Problem Based Learning，PBL）教學(xué)模式應(yīng)用于初中化學(xué)實驗教學(xué)中，以人教版九年級化學(xué)中的“金屬資源保護”一節(jié)為例，在實踐中提高學(xué)生合作學(xué)習(xí)的能力以及解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，落實化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

1PBL模式概述

PBL教學(xué)模式是指“學(xué)習(xí)者為了解或解決一個問題而進行學(xué)習(xí)的歷程”[3]，是以問題情境為基礎(chǔ)展開的教學(xué)，是Barrows為改善當(dāng)時傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)教育的弊端，于20世紀(jì)60年代提出的。

隨著PBL模式的不斷發(fā)展，不同學(xué)者對PBL模式具有不同的理解。國內(nèi)學(xué)者會將PBL模式應(yīng)用于普通的學(xué)科教育教學(xué)中，將其視為一種教學(xué)模式，認(rèn)為PBL是通過提供給學(xué)生一種復(fù)雜的問題情境，使學(xué)生采取小組合作的形式解決問題，其目的在于培養(yǎng)學(xué)生合作交流能力和解決問題的能力。PBL教學(xué)模式以學(xué)生為本位，設(shè)有4個環(huán)節(jié)：（1）創(chuàng)設(shè)情境，提出問題。教師需要創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，可以結(jié)合實際案例，減輕學(xué)生的陌生感，為保證課堂教學(xué)的有效性奠定基礎(chǔ)。（2）交流探討，制定方案。要求學(xué)生以小組的形式收集資料、交流合作，進而制定實驗方案，不僅能提高學(xué)生的各項能力，還能培養(yǎng)學(xué)生的團隊意識和合作共享共贏的學(xué)習(xí)意識。（3）進行實驗，分析結(jié)果。學(xué)生針對根據(jù)前兩個環(huán)節(jié)的活動制定的方案進行實驗，觀察實驗現(xiàn)象，分析實驗結(jié)果，得出結(jié)論。（4）解決問題，總結(jié)評價。通過所得實驗結(jié)論，解決實際問題，總結(jié)本節(jié)課的內(nèi)容，多元評價，促使學(xué)生進步。筆者將其應(yīng)用于初中化學(xué)實驗教學(xué)，目的是更好地提高教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生潛能。PBL教學(xué)模式流程如圖1所示。

2教學(xué)實踐

2.1教材分析

本節(jié)課選自人教版九年級下冊第八單元金屬和金屬材料的課題三，金屬資源的利用和保護的第二課時。教材采用探究式教學(xué)設(shè)計，以“問題引入—活動探究—歸納總結(jié)”為主線，讓學(xué)生自主設(shè)計實驗并探究，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，提高學(xué)生在常見的現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。從知識結(jié)構(gòu)而言，本節(jié)課在“金屬的化學(xué)性質(zhì)”后學(xué)習(xí)，不僅是對已學(xué)知識的強化，還能為之后的探究學(xué)習(xí)作鋪墊。

2.2學(xué)情分析

本節(jié)課面向九年級學(xué)生，在第一學(xué)期的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)掌握了一些學(xué)習(xí)方法，但是探究意識、合作意識和解決問題的能力都需要繼續(xù)培養(yǎng)，很多學(xué)生還停留在“從表面看問題”這一階段，無法獨立提出問題和看待問題，也無法透過現(xiàn)象看本質(zhì)。本教學(xué)設(shè)計注重聯(lián)系生活實際，提出問題，引導(dǎo)學(xué)生深入思考。

2.3教學(xué)目標(biāo)

（1）了解金屬銹蝕的條件，知道防止金屬生銹的方法。

（2）通過對鐵制品銹蝕條件的研究，初步學(xué)會設(shè)計實驗以及采用口頭、書面等方式進行表述，并能與他人交流討論。

（3）通過創(chuàng)設(shè)的情境，初步形成獨立發(fā)現(xiàn)問題的能力。

（4）通過對金屬腐蝕與防護的學(xué)習(xí)，知道金屬資源的珍貴，逐步樹立珍惜資源、愛護環(huán)境及合理利用資源的意識。

2.4教學(xué)重難點

教學(xué)重點為鐵制品銹蝕的條件及防護;教學(xué)難點為對鐵制品銹蝕的條件以及防護措施的初步探究。

2.5教學(xué)流程

2.5.1創(chuàng)設(shè)情境，提出問題

使用多媒體投影展示生活中常見的金屬用品被腐蝕的圖片，用扇形圖顯示世界上每年因腐蝕而無法投入使用的金屬材料在金屬年產(chǎn)量中的占比、各種金屬礦物的儲量及開采年限材料等資料。

教師提問：從所給資料中能發(fā)現(xiàn)什么問題？

學(xué)生思考后回答：每年人類需要從自然界開采大量的金屬礦物資源，每年因腐蝕而無法投入使用的金屬資源數(shù)量巨大。

金屬材料已經(jīng)融入生活的方方面面，推動著人類生產(chǎn)生活的進步。環(huán)顧周圍的金屬材料發(fā)現(xiàn)，金屬的銹蝕隨處可見，而金屬材料作為不可再生資源十分珍貴，參照之前展示的各種材料，明白金屬材料被腐蝕是一種極大的浪費，進而提出本節(jié)課主題在于探究鐵制品的銹蝕條件，明確本節(jié)課目的是解決金屬防護這一實際問題。

設(shè)計意圖是從金屬資源的珍貴及金屬銹蝕的危害出發(fā)，引出探究主題。聯(lián)系生活實際，能在提高學(xué)生課堂參與度的基礎(chǔ)上，弱化學(xué)生對知識的陌生感，防止學(xué)生對新知識產(chǎn)生排斥心理，進一步強化化學(xué)這門學(xué)科的實用性。

2.5.2交流探討，制定方案

教師組織各小組討論，猜想鐵制品發(fā)生銹蝕的條件。討論5min后由小組代表發(fā)言。

小組討論后，學(xué)生代表一認(rèn)為：生活中常見的金屬材料常暴露在空氣中，在之前的學(xué)習(xí)中，認(rèn)識了氧化反應(yīng)，猜想金屬材料的銹蝕是空氣中氧氣作用導(dǎo)致的。學(xué)生代表二認(rèn)為：在平日清洗金屬用品的過程中，若沒有及時擦干，就會發(fā)現(xiàn)金屬材料被銹蝕的情況，進而猜想金屬的銹蝕是與水接觸導(dǎo)致的。

教師引導(dǎo)學(xué)生思考商場里售賣的鐵鍋、鐵鏟等金屬用品是否出現(xiàn)被銹蝕的情況，或者對比同樣的鐵架子在室內(nèi)放置與在室外風(fēng)吹雨淋的情況，引導(dǎo)學(xué)生進行猜想。

學(xué)生在教師的引導(dǎo)下提出假設(shè)：鐵制品的銹蝕是水與氧氣的共同作用導(dǎo)致的。總結(jié)提出的3種可能導(dǎo)致鐵制品銹蝕的猜想，組織小組討論，設(shè)計實驗方案，由小組代表分享。

學(xué)生分享實驗方案，例如步驟一，取一支干燥的試管，將鐵釘放置其中。步驟二，取一支盛滿水的試管，將鐵釘放置其中。步驟三，取一支試管，取少量水，將鐵釘?shù)?/2放置其中。分享結(jié)束后，全體討論并改進實驗方案。教師在過程中要給予一定的指導(dǎo)，例如在實驗方案的第一步中是否排除了水的干擾、第二步是否排除了氧氣的干擾、實驗方案中鐵釘外部的雜質(zhì)是否對實驗有影響等。

最終確定實驗方案：步驟一，取一根潔凈的鐵釘置于干燥的試管中，再在試管口塞上一團棉花，棉花上放一些干燥劑，最后使用橡膠塞塞緊試管口。步驟二，取一支盛滿經(jīng)煮沸迅速冷卻的蒸餾水的試管，將潔凈的鐵釘置于試管中，并用橡膠塞密封。步驟三，將潔凈的鐵釘置于盛有部分蒸餾水的試管中，保持鐵釘未完全浸入水中，并敞口放置。

提出假設(shè)是探究實驗流程的第一步。學(xué)生小組合作探究，各抒己見，設(shè)計實驗方案，能拓展學(xué)生思維。學(xué)生全體討論實驗方案，教師引導(dǎo)改進實驗方案，共享成果，培養(yǎng)學(xué)生的合作意識與能力。

2.5.3進行實驗，分析結(jié)論

在實驗方案的指導(dǎo)下，各小組分工合作進行實驗。本實驗不同于其他實驗之處在于實驗時間跨度較大，需要教師提前一周進行實驗，便于學(xué)生當(dāng)堂觀察實驗現(xiàn)象，得出實驗結(jié)論，保證課堂環(huán)節(jié)的完整度。另外，需要安排課時，對學(xué)生所做實驗的現(xiàn)象進行分析，加強認(rèn)知。

實驗現(xiàn)象：試管①和試管②中，鐵釘未生銹，試管③中，鐵釘生銹，水面附近的銹蝕嚴(yán)重。

實驗分析：對比①③號試管可知，鐵釘生銹需要與水接觸;對比②③號試管可知，鐵釘生銹需要和空氣中的氧氣接觸。

實驗結(jié)論：鐵被銹蝕的過程實際上是鐵制品與空氣中的氧氣和水等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程。

根據(jù)實驗方案，小組合作交流進行實驗，訓(xùn)練學(xué)生實驗的綜合能力，凸顯本課題教學(xué)內(nèi)容的重難點，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力與態(tài)度。

2.5.4教學(xué)模式-解決問題，總結(jié)評價

通過實驗，學(xué)生已經(jīng)清楚鐵制品銹蝕的原因，提問學(xué)生在日常生活中如何防止金屬銹蝕以及防護的原理。

小組討論后，舉例防止銹蝕的措施：保持鐵制品干燥、給鐵制品表面覆蓋一層保護膜、在金屬表面鍍一層其他金屬等。防止鐵銹蝕的原理：破壞鐵制品生銹的條件，且只需要破壞其中一條，鐵制品就不會生銹。

結(jié)合課前提供的材料，學(xué)生明白保護金屬資源的必要性，通過實驗探究，回答在日常生活中保護金屬資源有哪些有效途徑。

學(xué)生思考后，從防止金屬腐蝕、回收利用金屬、合理開采礦物資源等角度討論保護金屬資源的有效途徑。

最后對本節(jié)課內(nèi)容進行總結(jié)，對重難點進行強化。采取教師評價、自我評價、小組互評相結(jié)合的評價方式，從實驗態(tài)度、實驗操作技能方面進行評價。

通過分析實驗結(jié)論，解決實際問題，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中獲得成就感，且在教師的引導(dǎo)下，采用多種評價相結(jié)合的方式，促使學(xué)生相互學(xué)習(xí)，構(gòu)建客觀公平多元的評價觀，不斷進步。

3結(jié)論與反思

在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式下，學(xué)生的學(xué)習(xí)多是被動、枯燥的，這樣的狀態(tài)勢必會降低實驗的趣味性和學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，使實驗教學(xué)活動無法有效進行。利用PBL教學(xué)模式進行實驗教學(xué)，激發(fā)學(xué)生對化學(xué)實驗的熱情，發(fā)揮教師主導(dǎo)、學(xué)生主體的作用，引導(dǎo)學(xué)生解決實際問題，鼓勵學(xué)生大膽假設(shè)，通過合作學(xué)習(xí)積極探討，分享觀點，解決問題，進而構(gòu)建學(xué)生獨有的知識結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)各方面素質(zhì)的提高。