指向?qū)W科素養(yǎng)的高中化學(xué)項目式學(xué)習(xí)

【摘要】項目式學(xué)習(xí)是一種以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)的新型學(xué)習(xí)模式，是單純學(xué)科教學(xué)向?qū)W科育人轉(zhuǎn)變的重要方式。文章以人教版高中化學(xué)必修1“探究”欄目中“利用覆銅板制作圖案”為例，通過“創(chuàng)設(shè)真實問題情境，引入項目活動；基于項目學(xué)習(xí)特點，設(shè)計項目環(huán)節(jié)；課內(nèi)課外多方聯(lián)動，實施項目內(nèi)容；關(guān)注素養(yǎng)評價方式，注重建構(gòu)評價”四個角度，闡述項目式學(xué)習(xí)的設(shè)計、實施及其對學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)發(fā)展的促進(jìn)作用。

【關(guān)鍵詞】高中化學(xué)；項目式學(xué)習(xí)；學(xué)科素養(yǎng)

【基金項目】本文系2021年度天津市教育科學(xué)規(guī)劃課題（一般課題）“指向?qū)W科素養(yǎng)的高中化學(xué)項目式學(xué)習(xí)的設(shè)計與實施研究”（課題批準(zhǔn)號：CHE210121）的研究成果。

作者簡介：趙艷梅（1974—），女，天津市南倉中學(xué)。

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》明確指出，“宏觀辨識和微觀探析”“變化觀念與平衡思想”等五個維度的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生終身學(xué)習(xí)和發(fā)展的重要基礎(chǔ)［1］。為促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實，課標(biāo)對化學(xué)課程的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容等進(jìn)行了新的規(guī)劃，并從教師的“教”、學(xué)生的“學(xué)”及改進(jìn)評價方式等角度對化學(xué)課堂教學(xué)提出具體建議，倡導(dǎo)教師要樹立主題式的教學(xué)思想，以學(xué)生為中心，引導(dǎo)學(xué)生積極構(gòu)建知識體系。

項目式學(xué)習(xí)是一種以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)的新型學(xué)習(xí)模式，其可以概括為以下要點：挑戰(zhàn)性任務(wù)、真實性情境、親歷性過程、生成性產(chǎn)品、思維可視化、持續(xù)性評價。在高中化學(xué)項目式學(xué)習(xí)中，教師可以以學(xué)生為主體，以富有挑戰(zhàn)性的、與學(xué)科知識相結(jié)合的學(xué)習(xí)任務(wù)為驅(qū)動，讓學(xué)生在真實的問題情境中去探究、去實踐、去解決、去總結(jié)、去反思，直至找到問題解決的最佳方式，取得最優(yōu)成果。項目式學(xué)習(xí)的過程，是學(xué)生在做中學(xué)、在學(xué)中做的過程，是學(xué)生獲得化學(xué)關(guān)鍵能力和學(xué)科必備品格的過程，對發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)乃至核心素養(yǎng)都起著重要的作用［2］。

一、創(chuàng)設(shè)真實問題情境，引入項目活動

課標(biāo)中倡導(dǎo)化學(xué)教學(xué)要創(chuàng)設(shè)真實問題情境，這是化學(xué)教學(xué)的本原回歸，也是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的現(xiàn)實要求。真實問題情境具有客觀真實性、開放性、隱蔽性等特點，其既可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，還可以促使教師將教學(xué)內(nèi)容重新做結(jié)構(gòu)化設(shè)計，延伸教學(xué)內(nèi)容的寬度和廣度來適應(yīng)不同學(xué)生對學(xué)業(yè)的不同需求，是學(xué)生學(xué)習(xí)方式和教師教學(xué)方式轉(zhuǎn)變的動力［3］。

教材中“利用覆銅板制作圖案”的探究，簡單介紹了覆銅板是電子工業(yè)中印刷電路板的基礎(chǔ)材料及簡單的利用覆銅板制作圖案的方法，涉及的化學(xué)反應(yīng)原理比較簡單，實驗操作也簡單易學(xué)。如果教師只按教材上的內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生參與課堂的興趣不高，“探究”欄目本身承載的育人價值就不能得到很好的體現(xiàn)。為此，教師在進(jìn)行項目設(shè)計時，可以以5G時代為社會背景，融入學(xué)生喜聞樂見的網(wǎng)絡(luò)熱詞，如：“有專家預(yù)測，5G時代PCB/覆銅板的市場規(guī)模將是4G時代的10倍以上。小小覆銅板居然能占據(jù)C位？PCB是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，在業(yè)內(nèi)素有‘電子產(chǎn)品系統(tǒng)之母’之稱，在某種程度上反映著一個國家電子行業(yè)的發(fā)展水平。PCB行業(yè)的發(fā)展，離不開下游行業(yè)的穩(wěn)步提升，假如你要投資建造一間制作PCB的工廠，你該如何設(shè)計？”教師對真實情境素材的分析，不僅能讓學(xué)生體會化學(xué)與生活的密切聯(lián)系，以及化學(xué)對人類生活和生產(chǎn)所作出的貢獻(xiàn)，喚起學(xué)生的愛國情懷，還能借助其中的驅(qū)動問題，激發(fā)學(xué)生的好奇心和參與熱情，帶領(lǐng)學(xué)生順利開啟項目學(xué)習(xí)的大門。

二、基于項目學(xué)習(xí)特點，設(shè)計項目環(huán)節(jié)

項目式學(xué)習(xí)以學(xué)生為中心，教師除了要關(guān)注真實問題情境的創(chuàng)設(shè)，還要關(guān)注項目內(nèi)容設(shè)計的趣味性、進(jìn)階性，學(xué)科知識的系統(tǒng)性，跨學(xué)科的綜合性，方法的創(chuàng)新性，評價的延續(xù)性等。因此，項目學(xué)習(xí)需要結(jié)合主題、學(xué)生學(xué)情、素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)、知識進(jìn)階要求等基礎(chǔ)條件，分設(shè)不同的子項目。每個子項目之間層層遞進(jìn)，都是項目進(jìn)行的關(guān)鍵，學(xué)生需通過不斷“挖寶”來持之以恒地完成項目［4］。

基于以上思考，以教材中“利用覆銅板制作圖案”的探究為基本模板，可以確定指向?qū)W科素養(yǎng)的項目學(xué)習(xí)主題—蝕刻用氯化鐵溶液再生及銅回收。

【子項目一】假如你要投資建造一間制作PCB的工廠，需要考慮哪些因素？

項目設(shè)計意圖：使學(xué)生了解一個化工廠的建設(shè)需要明確廠址的選擇（涉及區(qū)位地理知識）、材料來源、設(shè)備要求、成本高低等多種因素，提升學(xué)生對化學(xué)科學(xué)的社會價值、化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系、化學(xué)的應(yīng)用與規(guī)則意識等學(xué)科素養(yǎng)的認(rèn)識。

【子項目二】PCB的工廠生產(chǎn)過程中涉及的化學(xué)知識有哪些？需要控制哪些生產(chǎn)條件？

項目設(shè)計意圖：發(fā)揮物質(zhì)分類、氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)等知識的指導(dǎo)作用，使學(xué)生形成基于元素認(rèn)識物質(zhì)性質(zhì)的核心觀念和關(guān)鍵能力，發(fā)展學(xué)生的“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”等學(xué)科素養(yǎng)。

【子項目三】生產(chǎn)過程中的廢液是否有再利用的價值？如果有，如何處理？

項目設(shè)計意圖：通過探究蝕刻廢液成分，指導(dǎo)學(xué)生利用氧化還原原理及物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化等知識，分析、評價真實環(huán)境下化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化問題，并形成氯化鐵再生和銅的回收的基本思路；通過分析物質(zhì)轉(zhuǎn)化的控制等知識，了解真實化工生產(chǎn)需要控制恰當(dāng)?shù)臈l件，并形成分析物質(zhì)實際轉(zhuǎn)化的一般思路，提升學(xué)生對化學(xué)知識實際應(yīng)用價值的認(rèn)識，增強(qiáng)學(xué)生保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、實驗創(chuàng)新等意識。

【子項目四】在實驗室中模擬PCB工廠的生產(chǎn)，通過微型實驗的方式得到自己的實驗成果。

項目設(shè)計意圖：化學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，任務(wù)驅(qū)動型的實驗探究能夠更好地激發(fā)學(xué)生的興趣。學(xué)生通過閱讀、查閱資料，全面運用化學(xué)知識或者跨學(xué)科知識設(shè)計實驗方案、交流改進(jìn)實驗方案、觀察實驗現(xiàn)象、展示實驗成果、分析實驗結(jié)論的過程，是發(fā)展化學(xué)思維品質(zhì)的過程，是培養(yǎng)科學(xué)精神和社會責(zé)任感、形成和發(fā)展正確價值觀的過程。

三、課內(nèi)課外多方聯(lián)動，實施項目內(nèi)容

項目學(xué)習(xí)被拆分為子項目之后，學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)就變得更加明確。項目實施大致可以分為四個階段，一是項目介紹，教師要結(jié)合項目主題，集中介紹項目學(xué)習(xí)目標(biāo)和評估方法，發(fā)放相關(guān)參考資料，適當(dāng)細(xì)化項目要求的內(nèi)容。二是學(xué)生小組解讀參考資料，根據(jù)興趣、能力等不同特點進(jìn)行分工，制訂有效的實施方案。教師可以為學(xué)生小組提供必要的知識講解并集中進(jìn)行項目實施方案的展示和交流，通過生生互評、師生互評，不斷完善學(xué)生小組項目實施方案。三是學(xué)生小組進(jìn)行實驗探究，收集實驗數(shù)據(jù)，在失敗的實驗中不斷優(yōu)化方案，不斷探索，直至實驗完成。四是項目成果展示過程，展示可以是完善的項目實施方案展示、實驗產(chǎn)品實物欣賞，也可以是研究報告或小論文展示，每一種方式都是檢驗學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)水平的途徑。

四、關(guān)注素養(yǎng)評價方式，注重建構(gòu)評價

學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是通過化學(xué)學(xué)習(xí)過程逐漸形成的?；瘜W(xué)問題的發(fā)現(xiàn)與提出、開放性的化學(xué)問題的解決、生生之間的討論與爭論、實驗探究方案的設(shè)計和評價、尋找支持化學(xué)結(jié)論的證據(jù)等外顯行為表現(xiàn)，都能反映出學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)水平。因此，在項目學(xué)習(xí)中，教師要結(jié)合不同子項目內(nèi)容對學(xué)生進(jìn)行多方式、多角度的評價，構(gòu)建符合項目式學(xué)習(xí)的評價體系。

（一）注重肯定性評價

如針對子項目一，由于學(xué)生較少有實地參觀工廠的經(jīng)歷，因此他們往往是從單一或簡單的幾方面考慮建造工廠涉及的因素。基于此，教師要盡量予以學(xué)生肯定的評價，促使學(xué)生能在不斷的交流、分享和肯定中，從廠址選擇、安全措施、設(shè)備選擇、生產(chǎn)成本、副產(chǎn)品回收、廢物循環(huán)利用、環(huán)境保護(hù)等多角度綜合考慮工廠的設(shè)計，形成“1+1>2”的評價效果。

（二）注重思想評價

如針對子項目三，筆者讓學(xué)生探究生產(chǎn)過程中的廢液是否有再利用的價值。學(xué)生經(jīng)過探究與查閱資料，能夠發(fā)現(xiàn)廢液中含有可回收的氯化鐵和銅，進(jìn)而繼續(xù)探究如何回收氯化鐵和銅。教師要肯定學(xué)生的這一行為，不斷提升學(xué)生對化學(xué)知識實際應(yīng)用價值的認(rèn)識，增強(qiáng)學(xué)生保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、實驗創(chuàng)新等意識。

（三）注重建構(gòu)評價

基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的評價是一種“以建構(gòu)為核心”的評價，建構(gòu)的意義就是通過創(chuàng)設(shè)科學(xué)、恰當(dāng)?shù)脑u價任務(wù)情境，觀察學(xué)生在項目學(xué)習(xí)中的具體、有意義的表現(xiàn)，進(jìn)而推測出學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的水平層次。

針對子項目四，學(xué)生實踐的核心是模擬覆銅板的制作、反應(yīng)后的“蝕刻液”（即氯化鐵溶液）的再生及銅的回收。首先，學(xué)生要將設(shè)計好的圖案按照教材中指導(dǎo)的方法轉(zhuǎn)移到銅片上，放入“蝕刻液”中，控制時間、溫度等實驗要素，觀察實驗效果、分享實驗產(chǎn)品。其次，學(xué)生要結(jié)合實驗方案的設(shè)計，對反應(yīng)后的“蝕刻液”進(jìn)行再生處理及銅的回收。這部分實驗以定性為主、定量為輔。通過學(xué)生對該實驗方案的設(shè)計和改進(jìn)，教師可以判斷學(xué)生實驗探究的水平（定性水平、定量水平）；通過學(xué)生對該實驗中涉及的氧化還原反應(yīng)的判斷和分析，可以判斷學(xué)生對氧化還原反應(yīng)的認(rèn)識水平（知識水平、應(yīng)用水平、綜合分析水平）；通過觀看學(xué)生進(jìn)行溶解、過濾等物質(zhì)分離提純基本實驗操作，可以判斷學(xué)生是否掌握使用化學(xué)儀器進(jìn)行物質(zhì)檢驗及分離提純的方法（實驗基本技能、科學(xué)探究方法）。

關(guān)于“蝕刻液”的再生效果及銅的回收率是定量測定。由于高一學(xué)生尚未掌握更多的定量測定的方法，教師可以利用相關(guān)素材進(jìn)行簡要的介紹，主要目的是培養(yǎng)學(xué)生“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養(yǎng)，讓學(xué)生感悟定量分析的方法在生產(chǎn)中的重要作用。教師通過對定性和定量實驗方案的討論和點評，能夠判斷并提升學(xué)生對學(xué)科價值的認(rèn)知水平（學(xué)科價值視角、社會價值視角）。

（四）注重延續(xù)性評價

項目式學(xué)習(xí)是促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心知識再構(gòu)建的過程。教師以項目式學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，以任務(wù)為主線，用驅(qū)動性的問題來推動學(xué)生的思維進(jìn)階性發(fā)展，幫助學(xué)生實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。教師需重視對學(xué)生的延續(xù)性評價，推動學(xué)生在項目學(xué)習(xí)中不斷進(jìn)行探究。比如，子項目四的實驗如果要達(dá)到預(yù)期目標(biāo)需要考慮氧化劑的選擇、實驗條件控制兩大化學(xué)核心實驗知識。鑒于學(xué)生的學(xué)情，教師在項目總結(jié)階段可以用文字材料的方式介紹工業(yè)生產(chǎn)中的流程：“先測定蝕刻廢液中Fe3+，Cu2+的含量，結(jié)合數(shù)據(jù)向廢液中加入理論量1.2倍的鐵粉還原Fe3+，加入理論量2倍的鐵粉置換出銅，控制恰當(dāng)?shù)臏囟群蜁r間后過濾，在濾液中加入1倍體積的35%H2O2和35%HCl的混合液（1 ∶ 1），于100℃水浴條件下進(jìn)行0.5小時的反應(yīng)，最終廢液經(jīng)濃縮、酸度調(diào)整處理后可作為蝕刻液的補(bǔ)充循環(huán)使用。”材料中涉及現(xiàn)代化分析儀器的使用、詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析、生產(chǎn)中實時的數(shù)據(jù)監(jiān)控、生產(chǎn)投入及產(chǎn)出等相關(guān)學(xué)科及跨學(xué)科綜合知識，對學(xué)生未來發(fā)展具有持續(xù)性的引導(dǎo)功能。

結(jié)語

項目式學(xué)習(xí)是高中化學(xué)教學(xué)的重要方式，是培育學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的重要途徑?；瘜W(xué)學(xué)科素養(yǎng)落實的主要場所是課堂教學(xué)，化學(xué)教師在課堂教學(xué)實踐中開展項目式學(xué)習(xí)，是實現(xiàn)學(xué)生知識、能力、素養(yǎng)培養(yǎng)相統(tǒng)一的重要手段。教師應(yīng)基于課標(biāo)要求、學(xué)生經(jīng)驗及認(rèn)知水平設(shè)計項目，將項目問題的解決主動權(quán)交給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生從宏觀的視角辨析化學(xué)問題，從微觀的角度進(jìn)行探析，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，引導(dǎo)學(xué)生將學(xué)科知識和方法用于解決真實的項目問題，更好地落實學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

【參考文獻(xiàn)】

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