基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的“原電池”選考教學(xué)實(shí)踐

摘要：以原電池選考教學(xué)為主題實(shí)施項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，營(yíng)造動(dòng)態(tài)的課堂教學(xué)模式，以學(xué)生為中心，讓學(xué)生處于積極思考的狀態(tài)；應(yīng)用小組合作方式，通過(guò)教師的引導(dǎo)，學(xué)生探索來(lái)解決驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，再結(jié)合多元化評(píng)價(jià)，使學(xué)生的高階思維得到有效培養(yǎng).

關(guān)鍵詞：高階思維；項(xiàng)目式學(xué)習(xí)；原電池

中圖分類號(hào)：G632文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1008-0333（2024）27-0114-04

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)（ProjectBasedLearning）是一種以“建構(gòu)主義理論”為指導(dǎo)的動(dòng)態(tài)的課堂教學(xué)方式，核心內(nèi)容是“任務(wù)為主線，教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體”[1].即教師發(fā)揮重要的引導(dǎo)作用，學(xué)生展開(kāi)自主探究活動(dòng)，對(duì)真實(shí)世界中的問(wèn)題進(jìn)行積極探索.與傳統(tǒng)的教學(xué)方法相比，它更強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，圍繞著一個(gè)具體的項(xiàng)目深入地開(kāi)展研究，其任務(wù)具有真實(shí)性、開(kāi)放性和挑戰(zhàn)性.讓學(xué)生面對(duì)真實(shí)的問(wèn)題情境，實(shí)現(xiàn)化學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)化的自主建構(gòu)，經(jīng)歷更優(yōu)質(zhì)、更科學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程，進(jìn)而較大程度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，促進(jìn)高階思維能力的提升.

1 項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的意義

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的意義就是能有效地培養(yǎng)學(xué)生的高階思維.布魯姆認(rèn)知理論認(rèn)為：認(rèn)知思維由低到高分六個(gè)層級(jí)，依次是記憶、理解、應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造，其中記憶、理解和應(yīng)用，通常被稱為低階思維；分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造，通常被稱為高階思維[2].《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂》 指出：發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，要求教師積極發(fā)展開(kāi)展“素養(yǎng)為本”的課堂教學(xué)實(shí)踐，主動(dòng)探索“素養(yǎng)為本”的有效課堂模式和策略[3].高階思維是學(xué)科核心素養(yǎng)的“結(jié)晶”，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)就成為核心素養(yǎng)引導(dǎo)下培養(yǎng)學(xué)生高階思維和提升教學(xué)質(zhì)量的內(nèi)在需求.

2項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的特點(diǎn)

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的教材內(nèi)容一般具有以下三個(gè)特點(diǎn)：一是有真實(shí)性，貼近生活，確保學(xué)生能夠掌握解決實(shí)際問(wèn)題的能力；二是有挑戰(zhàn)性，學(xué)習(xí)內(nèi)容不能過(guò)于簡(jiǎn)單，需要適當(dāng)增加難度，從而引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行合作交流，強(qiáng)化深入探究；三是有開(kāi)放性，在體現(xiàn)教材內(nèi)容的同時(shí)，還需要實(shí)現(xiàn)拓展學(xué)習(xí)范圍，實(shí)現(xiàn)教材內(nèi)容的延伸.本文以人教版選擇性必修1“原電池”一節(jié)為例，談?wù)勗鯓釉诟咧谢瘜W(xué)課堂中實(shí)施項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的高階思維.3項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的前期準(zhǔn)備

3.1項(xiàng)目主題確定

夏雪梅博士認(rèn)為項(xiàng)目式學(xué)習(xí)有六個(gè)維度：核心知識(shí)、驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題提出、高階認(rèn)知、學(xué)習(xí)實(shí)踐、公開(kāi)成果、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)[4].確定以原電池為主題開(kāi)展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，教師引導(dǎo)學(xué)生尋找核心知識(shí)，拆解項(xiàng)目形成本質(zhì)問(wèn)題，進(jìn)而轉(zhuǎn)為驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)、分析收集項(xiàng)目資料、分析實(shí)踐研究、合作交流撰寫項(xiàng)目報(bào)告，進(jìn)而提高高階認(rèn)知.

3.2項(xiàng)目?jī)?nèi)容分析

學(xué)生在人教版必修2“化學(xué)反應(yīng)與電能”一節(jié)已經(jīng)學(xué)過(guò)鋅銅單液電池，初步了解了鋅錳干電池的構(gòu)造，從一次電池到二次電池再到燃料電池，認(rèn)識(shí)了多樣的化學(xué)電源，設(shè)計(jì)制作了簡(jiǎn)易的水果電池.經(jīng)過(guò)這些知識(shí)儲(chǔ)備，學(xué)生會(huì)判斷是否構(gòu)成原電池、會(huì)區(qū)分正負(fù)極、會(huì)書寫簡(jiǎn)單的電極和電池反應(yīng)，但仍存在偏差知識(shí)，未能真正掌握電化學(xué)體系的基本要素，未能對(duì)電化學(xué)有本質(zhì)的認(rèn)識(shí).人教版選擇性必修1“原電池”一節(jié)，雖然從形式上還是從一次電池到二次電池再到燃料電池讓學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)電源，但增加了很多新的內(nèi)容.從單液電池變成雙液電池再到膜電池，從化學(xué)史談化學(xué)電源，從電源構(gòu)造到原理再到應(yīng)用，從變化與守恒觀念去認(rèn)識(shí)電極，并了解電池反應(yīng)，確保學(xué)生能夠?qū)﹄娀瘜W(xué)體系的基本要素進(jìn)行全面認(rèn)知，使其對(duì)電化學(xué)本質(zhì)進(jìn)行深度思考和探究.原電池知識(shí)內(nèi)容的真實(shí)性、開(kāi)放性和挑戰(zhàn)性，為項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的開(kāi)展提供了有力保障，有助于學(xué)生高階思維的培養(yǎng).

3.3項(xiàng)目時(shí)間安排

在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)中，要充分激發(fā)學(xué)生的自主性，強(qiáng)化學(xué)生與學(xué)生之間的合作性，確保全體學(xué)生都能夠積極參與到項(xiàng)目任務(wù)探究全過(guò)程.通常要適當(dāng)延長(zhǎng)學(xué)習(xí)時(shí)間，教師要對(duì)課上、課下的任務(wù)進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃.教師教學(xué)用書課時(shí)建議原電池一節(jié)的課時(shí)安排為3課時(shí)[5].第一階段以第一個(gè)思考與討論為抓手，分析鋅銅雙液電池的工作原理，分析鹽橋作用，區(qū)別電極材料和電極（半電池）；第二階段以第二個(gè)思考與討論為抓手，引導(dǎo)學(xué)生從一種原電池的具體裝置形成到原電池的一般模型，發(fā)揮語(yǔ)言、圖示和想象等形式在高階思維活動(dòng)中的作用，實(shí)現(xiàn)用“思維中的具體”掌握原電池工作原理；第三階段是“從抽象的思維到實(shí)踐”的過(guò)程，結(jié)合實(shí)例，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜介紹化學(xué)電源，以第三個(gè)思考與討論為抓手，掌握燃料電池.這一階段適合開(kāi)展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，可再拆分為2 課時(shí)，第一課時(shí)主要是準(zhǔn)備階段，要求按照相關(guān)原則對(duì)學(xué)生科學(xué)分組，教師發(fā)布任務(wù)，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行初步的探討，明確初步方案.通過(guò)第一課時(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)小組需要查閱資料，并進(jìn)行充分交流溝通，編制初步設(shè)計(jì)方案.第二課時(shí)需要展示交流、評(píng)價(jià)反饋，之后需要進(jìn)行反思，并對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行進(jìn)一步修改和完善，形成初步的學(xué)習(xí)報(bào)告[6].

3.4項(xiàng)目小組設(shè)定

在展開(kāi)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)模式時(shí)，要把學(xué)生劃分為若干個(gè)均衡的學(xué)習(xí)小組，通過(guò)小組合作探究的方式開(kāi)展任務(wù)學(xué)習(xí).在分組前，教師要開(kāi)展詳細(xì)的學(xué)生調(diào)查工作，了解學(xué)生的具體情況，如學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)能力等，從而優(yōu)化分組設(shè)計(jì)，形成“同組異質(zhì)、異組同質(zhì)”的合作小組.這種“旗鼓相當(dāng)”的感覺(jué)，可以增加學(xué)生開(kāi)展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的興趣，取得良好的合作效果.小組中一般設(shè)小組長(zhǎng)、記錄員、檢查員、匯報(bào)員各一名.4項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的實(shí)施過(guò)程

4.1創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

原電池的情境素材主要有：暖貼的設(shè)計(jì)、鋅錳干電池的探究、雙液電池的原理、鉛蓄電池的原理、鋰離子電池的應(yīng)用、化學(xué)電池的發(fā)展史、制作簡(jiǎn)單燃料電池、新型電池的開(kāi)發(fā)等.根據(jù)這些情境素材，引導(dǎo)學(xué)生由核心知識(shí)生成驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，表1選考新授課.

表2選考復(fù)習(xí)課.

4.2發(fā)布項(xiàng)目任務(wù)，小組分工探究

教師要結(jié)合實(shí)際的教學(xué)要求和特點(diǎn)，選擇合適的時(shí)機(jī)向?qū)W生發(fā)布項(xiàng)目任務(wù)，并提出針對(duì)性的學(xué)習(xí)要求.引導(dǎo)學(xué)習(xí)小組展開(kāi)研討，并明確學(xué)習(xí)主題，做好分工，編制初步的學(xué)習(xí)計(jì)劃等，為后續(xù)項(xiàng)目任務(wù)的有序開(kāi)展奠定良好的基礎(chǔ).

4.2.1項(xiàng)目式學(xué)習(xí)成果展示

展示方式可以多樣，如演講、微視頻、微專題、辯論等，本文以微專題為例.

4.2.2展示要求

各小組可以從教師提供的情境中任意選擇素材，也可以自己找素材.具體活動(dòng)要求如下：

（1）理解原電池原理；

（2）項(xiàng)目任務(wù)不重復(fù)；

（3）問(wèn)題驅(qū)動(dòng)有遞進(jìn)性；

（4）展示解決問(wèn)題的途徑；

（5）可以介紹拓展性知識(shí)；

（6）匯報(bào)員要點(diǎn)出小組人員在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)過(guò)程中的亮點(diǎn)或感悟.

4.3課上課下有序結(jié)合，實(shí)施項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)需要一定時(shí)長(zhǎng)做保障，課上在組長(zhǎng)的組織下擬定方案、研討計(jì)劃，課下小組合作查閱資料，對(duì)知識(shí)進(jìn)行加工、分析、整合、評(píng)價(jià)，以便讓學(xué)生掌握解決現(xiàn)實(shí)生活實(shí)際問(wèn)題的能力.

實(shí)施完成項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的流程圖見(jiàn)圖1.

學(xué)生在解決問(wèn)題或完成任務(wù)過(guò)程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)提出假設(shè)，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究或查閱文獻(xiàn)資料收集證據(jù)，進(jìn)行分析論證[7].例如，學(xué)習(xí)小組確定以暖貼為例復(fù)習(xí)原電池原理，小組成員分析暖貼成分（鐵粉、水、活性炭、蛭石、吸水性樹(shù) 脂、食鹽），進(jìn)而提出初步假設(shè)：鐵粉被氧化是放熱過(guò)程，且鐵碳原電池加速放熱.這時(shí)，教師要引導(dǎo)學(xué)生細(xì)化驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題.一般可以設(shè)計(jì)成三種類型的問(wèn)題：是什么？為什么？怎么做？原理探究可設(shè)計(jì)如下：（1）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究氧化鐵粉的氧化劑是O2還是H+？（2）為什么選擇吸氧腐蝕制暖貼？（3）探究選擇O2和H+氧化鐵粉的環(huán)境條件.產(chǎn)物探究可設(shè)計(jì)如下：（1）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究鐵粉的氧化產(chǎn)物是Fe²⁺還是Fe³⁺？（2）為什么不宜用高錳酸鉀溶液來(lái)檢驗(yàn)Fe²⁺？（3）多物質(zhì)干擾下如何進(jìn)行檢驗(yàn)方案的優(yōu)化？通過(guò)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的探究過(guò)程，學(xué)生的高階思維得以培養(yǎng)，教師可以分享優(yōu)秀微專題視頻向年級(jí)段推廣，讓更多的學(xué)生和教師參與到項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中來(lái).

5項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)過(guò)程

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)六維度中的評(píng)價(jià)，應(yīng)貫穿于其他5個(gè)維度之中，從對(duì)象分有生生評(píng)價(jià)和師生評(píng)價(jià)；從時(shí)段分有過(guò)程評(píng)價(jià)和現(xiàn)場(chǎng)展示評(píng)價(jià)；從能力角度分有陳述性評(píng)價(jià)和遷移性評(píng)價(jià)等.

5.1現(xiàn)場(chǎng)展示評(píng)價(jià)

現(xiàn)場(chǎng)展示評(píng)價(jià)是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的主要形式.評(píng)委按評(píng)價(jià)量表打分，并提出針對(duì)性的改進(jìn)意見(jiàn)和建議，結(jié)合最終的評(píng)價(jià)結(jié)果，評(píng)出獎(jiǎng)項(xiàng).為了保障評(píng)價(jià)結(jié)果的客觀性和專業(yè)性，需要由小組長(zhǎng)和教師共同擔(dān)任評(píng)委.評(píng)價(jià)量表設(shè)計(jì)見(jiàn)表3.

5.2遷移性評(píng)價(jià)

遷移性評(píng)價(jià)是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的高階形式，在具體應(yīng)用中，需要根據(jù)實(shí)際的項(xiàng)目?jī)?nèi)容和要求，編制多角度、層次化的評(píng)價(jià)問(wèn)題，讓學(xué)生在已有研究的基礎(chǔ)上解決評(píng)價(jià)問(wèn)題，進(jìn)行遷移性評(píng)價(jià).例如，學(xué)生在完成“認(rèn)識(shí)堿性鋅錳電池”項(xiàng)目任務(wù)后，可設(shè)問(wèn)：

（1）你作為電源設(shè)計(jì)師如何設(shè)計(jì)原電池？

（2）電源是否體積越小、比能量越大就越好？

（3）針對(duì)目前油價(jià)飛漲，開(kāi)發(fā)新能源汽車有何戰(zhàn)略意義？

（4）若你是比亞迪公司老總，希望未來(lái)汽車電池?fù)碛惺裁礃拥男阅埽?/p>

再如，學(xué)生在完成“深入理解雙液電池”項(xiàng)目任務(wù)后，可設(shè)問(wèn)：

（1）基于濃差電池的原理在應(yīng)用中有何現(xiàn)實(shí)意義？

（2）植物體中存在濃度差，是否可以實(shí)現(xiàn)植物發(fā)電？

（3）微生物是否可以制成燃料電池？

（4）如何開(kāi)發(fā)清潔電力能源？

以上問(wèn)題，不僅要求學(xué)生在已有的知識(shí)上進(jìn)行邏輯推理，同時(shí)要求學(xué)生結(jié)合已經(jīng)掌握的知識(shí)，展開(kāi)綜合性、全方位分析評(píng)價(jià).其他同學(xué)可以對(duì)答疑過(guò)程質(zhì)疑，并提出相關(guān)建議和評(píng)價(jià).這一過(guò)程可以有效鍛煉學(xué)生的思辨能力，使其對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)充滿好奇心和探索欲，促進(jìn)其高級(jí)思維能力的有效鍛煉.

6結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的課堂模式優(yōu)于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，它的內(nèi)容以真實(shí)性、挑戰(zhàn)性的問(wèn)題展開(kāi)，學(xué)習(xí)方式通過(guò)合作小組完成，學(xué)習(xí)成果展示多元化評(píng)價(jià).真正做到“素養(yǎng)為本”的課堂教學(xué)實(shí)踐，讓學(xué)生處于積極思考的狀態(tài)，有助于探究精神的養(yǎng)成和高階思維的培養(yǎng).

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［責(zé)任編輯：季春陽(yáng)］