高中化學項目式教學校本課程的實施及教育價值

林秋霞

（福清市宏路中學，福建 福清 350300）

新課程改革以來，校本課程的開發(fā)與教學倍受各級教育行政部門、學校、教師的重視。為了實現(xiàn)培育學生核心素養(yǎng)的課程目標，作者所在學校的化學教研組在學校創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)課程體系的背景下，依據(jù)《普通高中課程方案（2017 年版2020 年修訂）》和《普通高中化學課程標準（2017 年版2020 年修訂）》，開發(fā)了《化學研究的先驅(qū)》《課外實驗的設(shè)計與開展》《環(huán)境質(zhì)量的分析與報告》等校本課程并對其教學方式進行研究。

校本課程具有獨特的育人價值功能，但育人效果受到教學方式的影響。傳統(tǒng)采用的“講座”“視聽”“自學”等教學方式，難以有效促進學生核心素養(yǎng)發(fā)展。據(jù)此，研究團隊對作者所在學校的化學校本課程進行基于項目式教學重構(gòu)設(shè)計與探索。實踐表明，項目式教學能更好地發(fā)揮校本課程的育人價值功能。

一、基于“化學史研究”的項目式教學，培育學生科學精神

縱觀整個化學史，人類探索自然、追求真理、鍥而不舍的科學精神在化學家身上得到充分的體現(xiàn)。化學史作為科學精神最集中的載體，在化學校本課程中將其與項目式教學相結(jié)合，對培育學生的科學精神具有重要的意義。

研究團隊基于校本課程《化學研究的先驅(qū)》開展項目式教學，依托史料情境設(shè)計系列需要完成的項目。如“人類對原子結(jié)構(gòu)的探秘”教學，為了讓學生能列舉事實說明化學對人類文明的偉大貢獻，培育學生科學探索的信念和勇氣，先讓學生收集“人類對原子結(jié)構(gòu)的認識”的發(fā)展史料并撰寫研究報告；然后各小組提交研究報告并在課堂上進行展示與研討。通過學習小組的課堂展示活動，完整呈現(xiàn)了學生收集資料、探尋路徑和獲取成果的過程。這一活動中，通過“驅(qū)動式學習—小組合作探究—成果展示交流—小組、師生互動—評出最佳成果”，讓學生體會原子結(jié)構(gòu)的認識過程：從湯姆生發(fā)現(xiàn)電子到查德威克證實中子的存在，眾多科學家們通過大量經(jīng)典實驗，歷盡千辛萬苦，不斷收集數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，開展實驗，運用科學方法，調(diào)整研究方案，進行模型解釋，逐步揭開了原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。為了認識原子結(jié)構(gòu)，科學家們通過成百上千次的探索和試驗，經(jīng)歷各種失敗和挫折，獲得了豐富成果。科學家們堅忍不拔、嘔心瀝血、矢志不渝，為后人積累了大量的基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在人們已經(jīng)可以獲得電子、質(zhì)子、中子較為準確的數(shù)據(jù)，甚至可以結(jié)合實驗所得的數(shù)據(jù)，粗略計算一個重氫原子中的中子數(shù)。［1］通過“化學史研究”的項目式教學，可以讓學生切實體味科學家們在探尋未知領(lǐng)域的智慧、信念和勇氣，引領(lǐng)學生學習科學家在實驗探索中表現(xiàn)出的不怕困難、不懼失敗、鍥而不舍的科學精神。這種基于“以史為鑒”的項目式的學習活動，不僅能充分調(diào)動學生思考的積極性，還能開發(fā)學生的學習潛能，深化對科學精神的認知。

二、基于“定性實驗設(shè)計與開展”的項目式教學，激發(fā)學生化學學習興趣

教育心理學認為，學習興趣是一個人的認識傾向與情緒狀態(tài)，是推動人們求知的一種內(nèi)驅(qū)力。教學實踐發(fā)現(xiàn)，學生若興趣于某一學科，就會創(chuàng)造條件、克服困難對這一學科進行持續(xù)不斷地鉆研，產(chǎn)生明顯的學習效益。在《課外實驗的設(shè)計與開展》校本課程中實施項目式教學能有效激發(fā)學生學習化學的興趣，實現(xiàn)化學校本課程的育人價值。

研究團隊對《課外實驗的設(shè)計與開展》的校本課程設(shè)計包括兩方面內(nèi)容：一是定性實驗的設(shè)計與開展,二是定量實驗的設(shè)計與開展。在“定性實驗的設(shè)計與開展”的教學中，教師首先創(chuàng)設(shè)真實的問題情境，明確學生需要完成的實驗項目及意義，引導(dǎo)學生制定實驗方案進行實驗設(shè)計。實驗方案經(jīng)過小組討論、教師確定后，再到實驗室完成實驗，如制作水果電池、空瓶噴泉、海帶中提取碘等實驗。

在實驗時，學生五人一組，利用學校實驗室開放時間，一周一次，進行“定性實驗的設(shè)計與開展”項目學習，學生對象主要是高一二年級學生。經(jīng)過自主探究，效果良好，激發(fā)了學生的化學學習興趣，高考選考化學的學生逐年增加。下面以“海帶提碘”實驗為例，說明“定性實驗的設(shè)計與開展”的教學。

首先，通過課前查閱資料，學生了解海水中含有豐富的化學資源，認識化學科學發(fā)展對利用自然資源的重要意義：海水中雖然含有豐富的碘元素，但由于海水中碘的濃度很低，工業(yè)上不采用從海水中直接提取碘的方式，而是從海洋中許多具有富碘能力的海藻植物中提取碘，比如海帶就是著名的“采碘能手”。從海帶中提取碘是目前工業(yè)上獲取碘的重要途徑，教師要求學習小組就收集到的資料進行整理與分析。［2］

其次，課中進行學習交流。學習小組派代表說明碘及其化合物的用途，如作食品添加劑、消毒劑、防腐劑、催化劑、人工降雨等；其他小組補充，如碘可以作為放射性治療輔助劑、制作染料、制造膠片等。接著讓學習小組設(shè)計“海帶提碘”的實驗方案。其中一個學習小組提交的實驗方案如圖1：

其他小組對上述方案進行了討論與評價，一致認為是這一個簡約、可行的實驗方案。

最后，分組實驗結(jié)束后，教師還要引導(dǎo)學生對實驗問題進行討論，提高學生對實驗原理的認識，如教師可以適時追問第⑤步驟用雙氧水好，還是用氯水好？請說明理由。經(jīng)過再次討論，學生認為選擇雙氧水做氧化劑比較好，因為它的還原產(chǎn)物是H2O，對環(huán)境無污染，符合綠色化學的思想。

學生經(jīng)歷收集資料、實驗設(shè)計、互動交流、動手操作、成果展示等過程，完成了學習項目，獲得了實驗成果，感受到了項目學習帶來的樂趣，因此對化學學習產(chǎn)生了濃厚的興趣。

三、基于“定量實驗設(shè)計與開展”的項目式教學，促進學生深度學習

化學原理是指化學科學的基本規(guī)律，對它的理解與掌握不僅有助于學生加工、吸收化學知識，而且提供了認識化學世界的思路與方法，在中學化學中，它主要包括化學反應(yīng)、物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)、物質(zhì)制備（實驗裝置、實驗操作）等原理。

“定量實驗設(shè)計與開展”的教學，能促進學生深度理解化學原理。如“水泥中鈣元素的測定”教學：首先，引導(dǎo)學生梳理中學化學常用的定量分析方法，如質(zhì)量法、氣體法、滴定法等。其次，布置學生設(shè)計實驗“測定水泥中CaSiO3含量”，設(shè)計的實驗方案需經(jīng)學習小組討論、老師審核后方可進入實驗室進行實驗。最后，實驗完成后，需對實驗中的反應(yīng)原理、裝置原理、操作原理進行思考與總結(jié)，并對實驗進行綜合評價。

反應(yīng)原理、裝置原理和操作原理是定量實驗的理論基礎(chǔ)。開展定量實驗的過程中，將完成項目任務(wù)作為目標、“實測量”作為實驗的核心、“精準”作為準繩，從而讓三種原理有機融合，實現(xiàn)對化學原理的融會貫通。在實驗評價時，讓學生充分表達對實驗設(shè)計合理性的看法，如對實驗過程中滴入幾滴硝酸的合理性的思考，引導(dǎo)學生認識硝酸可以將樣品中可能存在的Fe2+氧化為Fe3+的同時，也產(chǎn)生了對環(huán)境不友好的氮氧化物，造成了環(huán)境問題；若用雙氧水代替，更符合綠色化學思想。這種認識不僅是深度理解化學原理，更是達到了培育學生核心素養(yǎng)的目標。

基于“定量實驗設(shè)計與開展”的項目式教學，不僅可以促進學生對化學原理的深度學習，還可以培養(yǎng)學生的定量思維。學生在動手操作過程中體會到了學習的意義和價值，獲得成功的體驗，形成了良好的內(nèi)驅(qū)力。

四、基于“身邊環(huán)境問題分析探究”的項目式教學，培育學生理性思維能力

“證據(jù)推理”是學生核心素養(yǎng)的重要組成部分，而有效的“證據(jù)推理”需要學生具有較強的理性思維能力。理性思維是一種有方向、有依據(jù)的邏輯思維，它突出了學科素養(yǎng)的思維特質(zhì)，能對事物或問題進行合乎規(guī)律的分析與綜合、抽象與概括，是有效認識研究對象本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及其相互關(guān)系的關(guān)鍵能力。

在人類文明進步的歷程中，化學科學的發(fā)展起到了積極的作用，同時對周圍的環(huán)境產(chǎn)生了不良影響。在《環(huán)境質(zhì)量的分析與報告》校本課程中開展項目式教學，有利于培育學生的理性思維能力，促進學生對化學知識的思辨性理解。例如，高三復(fù)習教學中發(fā)現(xiàn)，學生對離子推斷的基本原則：肯定原則、互斥原則、電中性原則、進出原則等理解具有一定困難，對離子推斷題有畏難情緒，并且對環(huán)境中霧霾的形成過程也不甚了解。基于學情，研究團隊通過開展《霧霾中的無機鹽成分探究》項目教學來解決學生學習中存在的這些問題。首先，介紹大氣顆粒物水溶性離子的檢驗方法，如常見陽離子、常見陰離子的檢驗方法。其次，依托現(xiàn)實生活中常見的空氣質(zhì)量問題情境，要求學生設(shè)計實驗進行“校園周邊可溶性離子的檢驗”，實驗方案經(jīng)討論、確定后，到實驗室進行分組實驗，并結(jié)合查閱的資料對實驗現(xiàn)象進行分組討論與推理。

在分組討論環(huán)節(jié)，學生認識到，活化氧可以快速氧化二氧化硫，且炭黑是大氣中二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫的催化劑，也會加速大氣顆粒物硫酸鹽的形成，加速霧霾的形成，及時消除大氣顆粒污染物的方法是控制污染源，如機動車尾氣和燃煤污染等；在推理環(huán)節(jié)，從離子共存和檢驗時加入試劑的視角，推理“無機鹽成分”，理解離子推斷的基本原則。這種對周圍環(huán)境問題的思考，促進了學生對化學反應(yīng)原理的認識，而對化學反應(yīng)原理的認識，又引發(fā)了學生對周圍環(huán)境問題的辯證思考，這樣的教學過程是對學生理性思維能力有效的培育。

五、結(jié)語

化學項目式教學課堂是多元化且真實的課堂，促進學生達成“有章可循，有法可依”地解決問題的目的，且解決問題過程中培養(yǎng)、發(fā)展學生學科核心素養(yǎng)。［3］在校本課程中開展項目式教學不僅需要對本學科知識、研究方法進行重構(gòu)整合，還需要進行跨學科視角的知識與方法的重構(gòu)整合，在校本課程的項目化實施中，要引導(dǎo)學生動手（學科實踐）、動腦（思考），動口（表達），努力使學生實現(xiàn)知識、方法與素養(yǎng)之間有意義的建構(gòu)。項目式教學是素養(yǎng)導(dǎo)向的校本課程開發(fā)和實施的重要路徑，它貼近學生的認知發(fā)展要求，是推進校本課程育人價值落地的有效教學方式。