學(xué)科大概念視域下的高中化學(xué)微項目教學(xué)實踐

陳莉靖

摘 要：基于學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的需要以及學(xué)科大概念與微項目教學(xué)之間的關(guān)聯(lián)，以“二氧化氯的實驗室制備到化工生產(chǎn)”為例，探索學(xué)科大概念視域下的高中化學(xué)微項目教學(xué)原則和實施策略，為學(xué)生創(chuàng)造更加自主的化學(xué)學(xué)習(xí)空間，讓學(xué)生可以在微項目的探索中獲得思維的深化和核心素養(yǎng)的成長，提升高中化學(xué)教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)；微項目；學(xué)科大概念；核心素養(yǎng)

在當前的高中化學(xué)教學(xué)中，存在教師過于重視知識本位、忽視學(xué)生能力養(yǎng)成的問題，導(dǎo)致化學(xué)學(xué)科的育人價值無法充分展現(xiàn)出來，影響了學(xué)生終身學(xué)習(xí)的發(fā)展。因此面對新課程方案實施的需要，高中化學(xué)教師有必要探索新的教學(xué)路徑，從本質(zhì)上改善化學(xué)課堂教學(xué)中知識平鋪、重復(fù)訓(xùn)練的問題，讓學(xué)生以探究的方式參與化學(xué)學(xué)習(xí)，促進學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度等素養(yǎng)的發(fā)展。

借助學(xué)科大概念視域下的微項目教學(xué)實踐，重視基于真實情境運用模型解決實際問題，有助于縱向擴寬學(xué)生的學(xué)習(xí)空間，橫向聯(lián)系化學(xué)知識間的脈絡(luò)，讓化學(xué)教學(xué)基于實際的生產(chǎn)、生活，使學(xué)生更好地理解化學(xué)學(xué)科的本質(zhì)，構(gòu)建出化學(xué)學(xué)科大概念。本文以“二氧化氯的實驗室制備到化工生產(chǎn)”為例，探討如何基于學(xué)科大概念進行微項目教學(xué)設(shè)計，以促進學(xué)生高階思維的養(yǎng)成和學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

一、問題的提出

《普通高中課程方案（2017年版2020年修訂）》明確指出，教師在新課程方案實施過程中以及在設(shè)計教學(xué)內(nèi)容時，應(yīng)重視以學(xué)科大概念為核心，對課程內(nèi)容進行知識結(jié)構(gòu)化設(shè)計，以主題為引領(lǐng)，使課程內(nèi)容情境化，促進學(xué)科核心素養(yǎng)的落實[1]。圍繞學(xué)科大概念進行教學(xué)設(shè)計已成為新課程方案實施的發(fā)展需求和熱點問題，學(xué)科大概念引領(lǐng)的學(xué)科教學(xué)實踐是實現(xiàn)課堂改革的途徑之一。

學(xué)科大概念中“大”的內(nèi)涵不是“龐大”，也不是指“基礎(chǔ)”，而是“核心”。這里所謂的核心指的是“高位”或“上位”，具有很強的遷移價值。學(xué)科大概念可以形成一個囊括了無數(shù)小概念與大量相關(guān)事實的知識體，讓學(xué)生對化學(xué)的本質(zhì)形成深刻理解。在化學(xué)學(xué)科中，學(xué)科大概念包括了“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途”“能量守恒”“化學(xué)反應(yīng)是可以從熱力學(xué)和動力學(xué)角度進行調(diào)控的”等。

微項目教學(xué)來源于項目式教學(xué)，是項目式學(xué)習(xí)的微縮版，強調(diào)讓學(xué)生在做中學(xué)，是一種以學(xué)生解決生活中實際問題為核心的教學(xué)方式。在微項目教學(xué)中，需要學(xué)生以核心知識的獲取作為基本目標，讓學(xué)生的能力、素養(yǎng)可以在對知識深度理解的基礎(chǔ)之上獲得構(gòu)建。此外，微項目教學(xué)強調(diào)學(xué)生的實踐性學(xué)習(xí)，能夠讓學(xué)生做到學(xué)用合一，在親身體驗、不斷解決問題當中獲得知識、形成能力，養(yǎng)成素養(yǎng)。

通過將學(xué)科大概念和微項目教學(xué)結(jié)合在一起，可以讓學(xué)生在比較短的時間、比較小規(guī)模的項目體驗中獲得深刻的知識探究體驗，讓學(xué)生可以在項目實踐中進一步掌握科學(xué)探究的方法，促使學(xué)生形成學(xué)科素養(yǎng)。因此，在高中化學(xué)教學(xué)中，探索學(xué)科大概念視域下的微項目教學(xué)能夠幫助學(xué)生突破課堂教學(xué)的局限性，讓學(xué)生將知識、思維、能力融合在一起，使學(xué)生的核心素養(yǎng)獲得有效發(fā)展，從而改善高中化學(xué)教學(xué)的質(zhì)量。

二、學(xué)科大概念視域下高中化學(xué)微項目教學(xué)原則

（一）結(jié)構(gòu)性

學(xué)科大概念視域下的微項目教學(xué)應(yīng)當遵循結(jié)構(gòu)性的特征，教師需要對教學(xué)內(nèi)容進行深入分析，在教學(xué)內(nèi)容中提煉出學(xué)科大概念，了解教學(xué)內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián)，根據(jù)學(xué)生學(xué)科大概念的構(gòu)建需要，以“學(xué)科大概念”為主題來組織學(xué)生展開一系列的微項目探索，讓學(xué)生可以在各個微項目的探索中實現(xiàn)對化學(xué)現(xiàn)象的高度抽象，發(fā)現(xiàn)化學(xué)現(xiàn)象之間的聯(lián)系，提煉出化學(xué)學(xué)科大概念，使學(xué)生的科學(xué)思維等素養(yǎng)獲得成長。

（二）發(fā)展性

學(xué)科大概念視域下的微項目教學(xué)實施目的是發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，而學(xué)生的核心素養(yǎng)是在學(xué)習(xí)活動經(jīng)驗的不斷積累中逐漸形成的，具有發(fā)展性的特征。因此在教學(xué)中，教師也應(yīng)當遵循發(fā)展性的基本原則。教師要正確認識到學(xué)生對學(xué)科大概念的認識是一個循序漸進的過程，學(xué)生一開始只能夠獲得比較低級的概念，經(jīng)過經(jīng)驗的積累，逐漸獲得層次較高的概念，最終構(gòu)建出學(xué)科大概念。因此教師要遵循發(fā)展性原則，引導(dǎo)學(xué)生展開遞進式的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生可以在不斷地探索中獲得核心素養(yǎng)上的成長。

（三）意義性

學(xué)科大概念的發(fā)展離不開社會價值的介入，只有對化學(xué)學(xué)科的社會影響進行深入分析，才能夠讓學(xué)生提煉出學(xué)科大概念，并且設(shè)計出適合的微項目教學(xué)活動。因此教師在教學(xué)中要遵循意義性的基本原則，對化學(xué)知識和學(xué)生現(xiàn)實生活之間的關(guān)聯(lián)展開深入分析，將化學(xué)知識、思維方式、價值觀整合在一起，從而提煉出適合的學(xué)科大概念，為學(xué)生的微項目實踐探索提供思路。

（四）靈活性

學(xué)科大概念視域下的微項目教學(xué)應(yīng)當具有強大的靈活性，能夠讓學(xué)生在微項目的實踐探索中認識化學(xué)是有用的，化學(xué)與生活是緊密聯(lián)系的。微項目教學(xué)的關(guān)鍵點在于“微”，讓學(xué)生可以在一兩節(jié)課的時間、在解決小問題中完成項目實踐。促使學(xué)生將自己獲得的信息快速地納入到自己的知識結(jié)構(gòu)中去，使學(xué)生的認知獲得深入發(fā)展，讓學(xué)生真正獲得終身發(fā)展所需要的能力和品格，在將來可以將自己建構(gòu)的知識模型遷移到更多的陌生情境中，更快、更全面地解決問題[2]。

三、學(xué)科大概念視域下高中化學(xué)微項目教學(xué)實施

（一）基于學(xué)生需求，確定項目主題

高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)中，很多老師發(fā)現(xiàn)元素及其化合物的知識多而雜，如果只是重復(fù)訓(xùn)練，學(xué)生容易遺忘。為提高元素及其化合物知識的復(fù)習(xí)效率，需要系統(tǒng)地把握元素化合物知識之間存在著的廣泛聯(lián)系，結(jié)構(gòu)化地運用相關(guān)知識解決實際問題。

二氧化氯是一種高效、環(huán)保的消毒劑，其優(yōu)越性能取代傳統(tǒng)的液氯、次氯酸鈉等消毒劑。“二氧化氯的實驗室制備到化工生產(chǎn)”這一微項目中，涉及實驗室制備二氧化氯通常采用氯酸鈉和濃鹽酸、亞氯酸鈉和氯氣等作為原料，通過注意控制反應(yīng)溫度、時間和混合比例，以確保產(chǎn)物的純凈度和效率。工業(yè)生產(chǎn)還需要考慮成本和效率，通過不斷優(yōu)化生產(chǎn)工藝和設(shè)備，提高二氧化氯的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

二氧化氯的實驗室制備到工業(yè)生產(chǎn)涉及的知識廣泛而深入。從基礎(chǔ)的理論知識到實踐操作，從原料的選擇到設(shè)備的選型，再到產(chǎn)品的應(yīng)用，都需要我們不斷學(xué)習(xí)和探索。本微項目設(shè)計以學(xué)科大概念“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，物質(zhì)的性質(zhì)決定用途”為統(tǒng)領(lǐng)，以解決二氧化氯的實驗室制備到化工生產(chǎn)中的實際問題，將氯及其化合物的知識結(jié)構(gòu)化，培養(yǎng)學(xué)生物質(zhì)觀念、變化觀念、元素觀念、價值觀念。

（二）研讀課程標準，設(shè)好教學(xué)目標

“二氧化氯的實驗室制備到化工生產(chǎn)”這一項目主題立足于學(xué)生對氯及其化合物的轉(zhuǎn)化、氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用、“價—類二維圖”運用的一般方法等基本知識的掌握，讓學(xué)生在真實情境的探索中，通過任務(wù)驅(qū)動、問題探究等方式來構(gòu)建出更加完整的知識框架，讓學(xué)生實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。在這次的微項目教學(xué)中，需要達成以下的目標：

1.通過探究實驗室中制備二氧化氯，掌握“價—類二維圖”運用于無機化合物的轉(zhuǎn)化的一般方法，構(gòu)建出用實驗室制取氣體的科學(xué)探究模式，形成良好的實驗設(shè)計思想和分析能力。

2.通過了解二氧化氯的工業(yè)制法，體驗工業(yè)生產(chǎn)的豐富性，深刻體會理論聯(lián)系實際的重要性，培養(yǎng)化學(xué)工匠精神。

3.通過探索二氧化氯作為消毒劑的發(fā)展歷史，形成良好的科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任意識，認識到化學(xué)的學(xué)習(xí)和化學(xué)的發(fā)展對社會的發(fā)展起到了重要的影響。

4.從定性和定量多角度評價二氧化氯、氯氣的殺菌效果，形成學(xué)以致用的意識，能夠?qū)⒔?gòu)的知識模型遷移到解決現(xiàn)實生活中去。

總之，教師要重視研讀課程標準，精準分析學(xué)情，選擇適合的項目主題，設(shè)計出適合的教學(xué)目標，從而為項目化教學(xué)的展開奠定下良好的基礎(chǔ)[3]。

（三）科學(xué)規(guī)劃項目，探索解決方案

學(xué)科大概念具有統(tǒng)攝性，表現(xiàn)為高層級學(xué)科大概念統(tǒng)攝低層級概念，而其遷移性使得學(xué)科大概念能通過“抽象概括”和“遷移應(yīng)用”實現(xiàn)不同層級的轉(zhuǎn)換。

自下往上的學(xué)科大概念的凝練過程，在深刻理解學(xué)科本質(zhì)的基礎(chǔ)上，首先梳理課程內(nèi)容的內(nèi)在關(guān)系，明晰基于事實的概念及其認識功能；其次是基于概念的認識發(fā)展邏輯，抽取基本概念；接著是建構(gòu)基本概念之間的認識思路，提煉核心概念，形成基本認識；最后是基于學(xué)科本質(zhì)理解凝練應(yīng)當深入持久理解的學(xué)科大概念。這是一個抽象概況的過程，學(xué)生形成學(xué)科大概念后，再進行自上而下進行遷移應(yīng)用[4]。

在“二氧化氯的實驗室制備到化工生產(chǎn)”這一微項目中，教師借助情境創(chuàng)設(shè)的方式，引導(dǎo)學(xué)生展開對問題解決方法的思索，驅(qū)動學(xué)生去探索項目實踐方案。

（四）學(xué)生實踐探索，聚焦問題解決

在“二氧化氯的實驗室制備到化工生產(chǎn)”這一項目中，師生共同構(gòu)建研究的基本路線。在學(xué)生了解了如何來參與項目實踐之后，教師將學(xué)生分成小組進行討論，讓學(xué)生使用兩個課時的時間來完成項目探索。在學(xué)生展開微項目探索的過程中，注重讓學(xué)生去分析二氧化氯的結(jié)構(gòu)、二氧化氯的性質(zhì)以及二氧化氯的應(yīng)用，促進學(xué)生“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”學(xué)科大概念的構(gòu)建。具體來講，學(xué)生經(jīng)歷了如下實踐探索：

一是學(xué)生討論養(yǎng)魚是很多人的一項愛好，在養(yǎng)魚的時候，不是只要換水、給魚提供食物就可以的，還需要抑制水里面的細菌真菌，去除水體中的一些有害物質(zhì)，給魚類提供一個良好的生存空間，這樣才可以保證魚的健康生長。那么我們可以怎樣對魚缸里面的水進行消毒？如此，就借助情境引出學(xué)生在項目中需要探索的問題。

二是對教師提供的各種含氯消毒劑以及學(xué)習(xí)資料進行分析，分析各種含氯消毒劑之間的差異，想一想為什么含二氧化氯的消毒劑更容易受到人們的歡迎。通過這一討論，可以讓學(xué)生的閱讀能力、交流推理能力獲得成長，并且讓學(xué)生對含氯消毒劑的應(yīng)用價值形成基本的認識。

三是小組合作來設(shè)計實驗方案，探索含二氧化氯的消毒劑的消毒原理。各個小組在這個過程中需要獨立展開實驗探索，首先通過猜想的方式來假設(shè)二氧化氯的性質(zhì)，之后再根據(jù)猜想的內(nèi)容來設(shè)計實驗方案，驗證自己的猜想。在這個過程中，重點是讓學(xué)生在實驗探究中理解二氧化氯的強氧化性，促使學(xué)生對二氧化氯的性質(zhì)和功能形成基本的認識。

四是學(xué)生利用提供的實驗試劑來完成二氧化氯的制備，在這個過程中，需要學(xué)生利用氯及其化合物來制作出“價—類二維圖”，利用制作出的圖示來探究出制備二氧化氯的原理，體會無機化合物制備的思路，使學(xué)生的“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”的觀念獲得進一步發(fā)展。

五是學(xué)生對實驗探究的過程展開分析，構(gòu)建出實驗室制備氣體的一般探究模型。

六是引導(dǎo)學(xué)生了解實驗室中最優(yōu)條件確定的“小試”—初步材料設(shè)備選擇的“中試”—建造生產(chǎn)裝置并優(yōu)化等的“工業(yè)放大”，體驗真實的設(shè)計情境，發(fā)展化學(xué)工匠思維。

七是學(xué)生從二氧化氯易儲存、消毒后氯殘留少等定性角度，以及學(xué)生學(xué)會含氯消毒劑的有效氯含氯的計算的定量角度，多維度評價二氧化氯作為消毒劑的優(yōu)越性，讓學(xué)生獲得豐富的體驗感。

八是引導(dǎo)學(xué)生從探索的情境出發(fā)，思考二氧化氯的保存方式、消毒過程中的使用注意事項，促使學(xué)生建立起完善的問題解決模型。

經(jīng)過上述的實踐探究過程，可以讓學(xué)生對如何來研究元素、物質(zhì)形成完整的認識，有助于學(xué)生“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”這一學(xué)科大概念的建立，并且讓學(xué)生體會到化學(xué)學(xué)習(xí)的重要意義，感受到用化學(xué)知識來解決生活中實際問題的樂趣。在學(xué)生進行實踐的過程中，教師也要注重發(fā)揮出自身的引導(dǎo)作用，給學(xué)生提供充足的支架，幫助學(xué)生更好地完成探究，確保微項目教學(xué)的實施效果[5]。

（五）借助成果展示，實現(xiàn)過程評價

在微項目教學(xué)中，教師重視學(xué)生成果的制作和展示，借助成果的應(yīng)用來加深學(xué)生的認識，讓學(xué)生進一步體會到科學(xué)探究的樂趣。在學(xué)生展示成果的過程中，教師要注重讓學(xué)生多用語言來進行表達，使學(xué)生在語言表達中進一步梳理自己解決問題的過程，對其中蘊含的科學(xué)思想形成更加深刻的認識。在本次的微項目實踐中，結(jié)合項目內(nèi)容的特點，教師讓學(xué)生制作如下作品：針對含氯（二氧化氯）消毒劑的使用特點，為其撰寫一份使用說明書，幫助更多的人了解含氯消毒劑的使用注意事項。

在說明書的制作過程中，學(xué)生也要盡可能地將自己調(diào)查到的情況、得到的結(jié)論展示出來。在學(xué)生完成作品之后，教師再引導(dǎo)學(xué)生展開成果展示活動，讓學(xué)生展示自己的作品，各個小組需要介紹如下內(nèi)容：都研究了哪些問題、使用了怎樣的方式來進行研究、對二氧化氯的性質(zhì)有了哪些認識、二氧化氯為什么可以成為消毒劑中的重要構(gòu)成、在使用含氯消毒劑的過程中需要注意哪些問題（使用量、安全性等）、在微項目實踐中都遇到了哪些困難、如何解決困難、還有哪些困惑等。在學(xué)生介紹實踐成果的過程中，教師注重對學(xué)生的情況進行分析，了解學(xué)生在“性質(zhì)決定用途”這一學(xué)科大概念構(gòu)建上存在的問題，引導(dǎo)學(xué)生對氯元素的性質(zhì)和功能展開進一步分析，促進學(xué)生學(xué)科大概念的構(gòu)建，讓學(xué)生獲得更加深刻的學(xué)習(xí)體驗。最后，教師再從整體上對學(xué)生進行評價，包括學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、問題解決能力等，讓學(xué)生在評價的幫助下優(yōu)化自己的學(xué)習(xí)方式，提升學(xué)生的元認知能力。

總之，教師要重視起成果制作和展示這一環(huán)節(jié)，借助成果的分析來了解學(xué)生是否落實了微項目教學(xué)目標，從而采取更有針對性的指導(dǎo)措施。在評價的過程中，除了使用教師評價的手段之外，教師還可以采取學(xué)生自評和學(xué)生互評的方式，讓學(xué)生在反思中建立起更加完善的理解。

四、學(xué)科大概念視域下的高中化學(xué)微項目教學(xué)實施反思

和項目化教學(xué)相比，微項目教學(xué)的時長、組織形式都更加靈活，能夠更好地滿足學(xué)生核心素養(yǎng)成長的需要，提升教學(xué)的效率。因此教師要立足學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)成長的需求，從教學(xué)內(nèi)容中提煉出學(xué)科大概念，依托學(xué)科大概念來組織微項目教學(xué)活動。在實際的教學(xué)中，教師還應(yīng)當注意以下問題：

（一）貼近學(xué)生生活

微項目教學(xué)要貼近學(xué)生的現(xiàn)實生活，使學(xué)生在解決生活實際問題的過程中獲得綜合素質(zhì)上的進步。在以往的高中化學(xué)教學(xué)中，存在教學(xué)脫離學(xué)生生活的問題，學(xué)生無法將學(xué)習(xí)到的知識遷移到實際生活中去，而化學(xué)學(xué)科大概念也有著很高的抽象性，如果教師實施的微項目教學(xué)不立足于學(xué)生的現(xiàn)實生活，則很難使學(xué)生正確理解大概念，進一步影響學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗，給學(xué)生核心素養(yǎng)的成長帶來阻礙。因此教師要從學(xué)科大概念出發(fā)，選擇適合的生活素材來創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生對生活中的科學(xué)現(xiàn)象展開探究，從而調(diào)動起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并且讓學(xué)生在解決問題的過程中獲取知識和技能，體會到化學(xué)知識在現(xiàn)實生活中的實際用途，在普遍現(xiàn)象的歸納中構(gòu)建出學(xué)科大概念，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維、化學(xué)觀念等素養(yǎng)。

（二）重視學(xué)生差異

微項目教學(xué)對學(xué)生的學(xué)習(xí)能力會有一定的要求，因此對部分學(xué)生來講會存在一定難度，這就要求教師在微項目教學(xué)中要更加關(guān)注學(xué)生之間的差異性，結(jié)合學(xué)生的實際需求來采取有針對性的做法。如在提問的過程中，對于學(xué)習(xí)能力比較低的學(xué)生，教師可以降低提問的要求，避免導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生畏難的情緒。在評價的過程中，教師也要重視學(xué)生之間的差異性，了解學(xué)生的起點，對學(xué)生進行不同角度的評價等。如此，通過在微項目教學(xué)中注重學(xué)生之間的差異性，能夠?qū)W(xué)生的潛能更好地挖掘出來，有助于提升微項目教學(xué)的質(zhì)量，促進學(xué)生學(xué)科大概念的建立，讓每一個學(xué)生都可以在原有的水平上獲得提升。

結(jié)束語

在高中化學(xué)教學(xué)中實施指向?qū)W科大概念的微項目教學(xué)，能夠增強化學(xué)教學(xué)和學(xué)生現(xiàn)實生活之間的聯(lián)系，讓學(xué)生實現(xiàn)在做中學(xué)，在親身經(jīng)歷中感受到化學(xué)的魅力，體會到化學(xué)學(xué)習(xí)的價值，強化學(xué)生在教學(xué)活動中的自主性和創(chuàng)造性，使學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)獲得有效發(fā)展。因此，教師要重視起對微項目的開發(fā)和使用，基于提煉出的學(xué)科大概念來實施微項目教學(xué)，讓學(xué)生在情境的遷移、應(yīng)用和衍生中探索化學(xué)知識的本質(zhì)，掌握有效的化學(xué)學(xué)習(xí)方法，實現(xiàn)對學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的有效培養(yǎng)，從而取得更好的教學(xué)效果，促進化學(xué)課程的有效改革。

參考文獻

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本文系莆田市2023年度名師工作室專項課題“學(xué)科大概念視域下中學(xué)化學(xué)微項目與活動元融合的實踐研究”（課題編號：PTMS2023065）的研究成果。