高中化學項目式學習的實踐研究

作者簡介：（1986一），女，甘肅省蘭州市第六十四中學。

項目式學習是《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》（下文簡稱“新課標”）倡導的動態(tài)學習方法，旨在培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)與綜合能力。教師應聚焦高中化學教學實踐，研究項目式學習的重要價值、實施原則、實施要點，提升學生的探索能力、協(xié)作能力和創(chuàng)新精神。通過開展具體項目，學生得以在真實情境中運用化學知識解決實際問題，強化對化學知識的遷移與運用。

一、項目式學習的重要價值

（一）實現(xiàn)深度學習的關(guān)鍵途徑

高中化學項目式學習是促進學生從淺層學習走向深度學習的關(guān)鍵途徑。在項目式學習過程中，學生通過綜合運用所學知識解決實際問題、完成實踐任務，實現(xiàn)對知識的創(chuàng)新理解、綜合掌握和實際應用。這一過程始終契合深度學習的本質(zhì)需求，有助于提升學生的深度學習能力。

（二）檢驗跨學科學習的試金石

項目式學習作為整合多學科知識解決實際問題的有效方式，能夠引導學生統(tǒng)整、聯(lián)結(jié)跨學科知識，運用跨學科知識解決具體問題，因而對評估學生的跨學科學習能力具有試金石般的重要作用。

（三）推進大單元教學的引領(lǐng)者

項目式學習為大單元教學提供了實踐場域。大單元教學強調(diào)知識的整體性和連貫性，注重知識技能整合，旨在幫助學生構(gòu)建完善的知識體系。而項目式學習要求學生全程參與項目設計、實施與評價，以“大”思維解決問題，發(fā)揮著引領(lǐng)大單元教學實踐的作用[1]。

二、高中化學項目式學習的實施原則

（一）真實性原則

項目式學習對促進深度學習、開展跨學科學習、實施大單元教學具有重要作用。想要引導學生整合知識點，綜合運用跨學科知識以及形成“大概念”思維，必須堅持真實性原則。在項目式學習中，學習情境和任務均需具備真實性，并與學生的化學知識學習過程高度關(guān)聯(lián)，以便學生在真實情境中解決問題。

（二）實踐性原則

項目式學習以真實情境和任務為載體，教師需從實際出發(fā)，持續(xù)優(yōu)化教學設計，確保學生在實踐過程中逐步習得、統(tǒng)整、消化、綜合運用所學知識，提升實踐能力。

（三）素養(yǎng)性原則

高中化學教學的落腳點是培養(yǎng)學生化學核心素養(yǎng)，因此，項目式學習應以核心素養(yǎng)發(fā)展為導向。教師應結(jié)合學生實際學情和知識基礎，整體設計項目式學習流程，使學生在項目實踐中有效提升化學核心素養(yǎng)[2]。

三、高中化學項目式學習的實施要點——以“制備酚醛樹脂”為例

（一）明確項目主題

項目主題是高中化學項目式學習的根本指引。在確定項目主題時，教師需要聚焦單元教學內(nèi)容，系統(tǒng)梳理涉及的化學知識、跨學科知識和大單元學習主題，進而確定合適的項目主題。

以人教版高中化學選擇性必修3第五章第二節(jié)“高分子材料”中的實驗5-1為例，本節(jié)內(nèi)容主要涉及的化學知識為苯酚和甲醛在酸或堿催化的作用下發(fā)生縮聚反應生成樹脂的過程；涉及的跨學科知識包括物理學（溫度、壓力和物質(zhì)狀態(tài)）、工程學（實驗設備選擇、安裝調(diào)試與操作規(guī)范）等。在大單元學習主題方面，本項目隸屬新課標“有機化學基礎”模塊主題3“生物大分子及合成高分子”，旨在幫助學生理解聚合物的組成結(jié)構(gòu)與特性，梳理單體的單元、鏈節(jié)與聚合物結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)；基于加聚反應與縮聚反應的特征，探究塑料、合成纖維、合成橡膠的組成結(jié)構(gòu)特點，認識新型高分子材料的性能優(yōu)勢及其在高新技術(shù)領(lǐng)域的應用。基于上述分析，可確定項目主題為“制備酚醛樹脂”，該主題既能反映大單元學習目標，又能整合多學科知識，為學生提供深度學習高分子合成知識的實踐方向。

（二）明確項目學習目標

在確定項目主題后，教師需依據(jù)主題制定明確的教學目標。“制備酚醛樹脂”項目式學習的教學目標如下： ① 基于堿性催化合成熱固性酚醛樹脂與酸性催化合成熱塑性酚醛樹脂的原理，初步學習酚醛的制備方法，理解高分子材料的合成技術(shù)要點；② 基于培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析素養(yǎng)的培養(yǎng)需要，對比分析不同酚醛樹脂的高分子結(jié)構(gòu)差異及其性質(zhì)影響，深化“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的學科認知； ③ 基于提升深度學習能力的需要，增強信息處理能力，學會綜合運用跨學科知識對實驗數(shù)據(jù)進行科學分析與處理，并自主制訂科學的實驗方案； ④ 結(jié)合實驗方案實施和實驗結(jié)果驗證，在證據(jù)推理、模型認知和科學探究過程中培養(yǎng)創(chuàng)新意識與實踐能力[3]。

（三）項目任務分解與實施

1.項目導入

項目導入是分解項目任務的首要工作，教師需要根據(jù)既定的項目主題和學習目標，創(chuàng)設真實的任務情境，使學生自然融入項目學習中。在“酚醛樹脂制備”項目中，教師可以選取日常生活中常見的膠合板材料作為切入點，引導學生認識水溶性酚醛樹脂膠合劑，進而引出項目主題，運用多媒體設備展示酚醛樹脂的制備過程，特別說明水溶性酚醛樹脂作為制備產(chǎn)物的特性。

2.任務分解

項目導入后，教師需要進行任務分解，設計驅(qū)動性問題，為學生完成任務提供方向指引，確保項目順利實施。在分解項目任務時，教師要確保各子任務之間的緊密聯(lián)系及遞進性。例如，將“制備酚醛樹脂”這一大任務分解為以下子任務。

任務一，分析課本實驗裝置的不足并設計新型實驗裝置。教師可以激發(fā)學生興趣為導向設計驅(qū)動性問題，創(chuàng)設真實的問題情境。例如：課本中制備酚醛樹脂的實驗裝置設計是否存在不足？你會如何改進這一實驗裝置？你的改進理由是什么？學生可根據(jù)教師提出的驅(qū)動問題整合相關(guān)化學知識。采用大單元教學方式，可以有效避免傳統(tǒng)高中化學教學中存在的知識體系割裂問題。

任務二，探究反應物用量對產(chǎn)物的影響。教師可提出以下驅(qū)動性問題： ① 教材提供的實驗方案是否具有可行性？ ② 如何優(yōu)化實驗藥品的使用方案？ ③ 在酸堿兩種不同催化條件下，實驗現(xiàn)象有哪些差異？ ④ 能否設計更高效的實驗藥品使用方案？學生通過解決這些問題，能在實驗探究過程中提升實踐能力，分析原料配比對產(chǎn)物的影響，強化知識遷移與運用能力，培養(yǎng)實驗觀察能力和證據(jù)推理能力。

任務三，探究不同催化劑對產(chǎn)物的影響。教師可提出驅(qū)動性問題： ① 本實驗可選用哪些催化劑？ ② 哪種催化劑的實驗效果最好？為什么？學生可基于這些驅(qū)動性問題開展實驗探究，培養(yǎng)科學探究與創(chuàng)新意識。

任務四，在制備水溶性酚醛樹脂時，分析反應時間對產(chǎn)物的影響。教師可提出以下驅(qū)動性問題： ① 反應時間是否影響水溶性酚醛樹脂的制備效果？為什么？ ② 市場上常見的酚醛樹脂膠為何多采用乙醇作為溶劑？ ③ 熱固性酚醛樹脂的工業(yè)生產(chǎn)流程是怎樣的？

任務五，匯總酚醛樹脂膠的制備要點。結(jié)合前 四個任務的探究結(jié)果，總結(jié)和匯報酚醛樹脂膠的制備要點[4]。

3.任務實施

在分解項目任務的基礎上，學生要逐步實施各項子任務，教師應提供相應的學習支持，確保項目任務順利完成。

實施任務一時，教師可創(chuàng)設真實問題情境，展示教材實驗裝置，播放實驗視頻。學生可通過小組討論，根據(jù)反應物性質(zhì)分析實驗裝置的設計缺陷，提出改進方案，整合運用有機化學知識，避免化學知識碎片化的問題。例如，教材中兩種實驗裝置的缺陷在于： ① 均采用了易揮發(fā)物質(zhì)，存在較大安全隱患； ② 缺乏氣體冷凝功能，或空氣冷凝效果不佳。針對這些問題，考慮到實驗反應過程較為劇烈，試管不便攪拌，學生可嘗試運用磁力攪拌器加熱，設計出更好的實驗裝置。

實施任務二時，教師可提供相關(guān)文獻資料，指導各小組從藥品用量的視角分析實驗方案；提供實驗儀器和試劑，指導小組按設計方案開展實驗；基于材料學視角研究不同反應物比例和酸堿條件對產(chǎn)物的影響。具體實施過程如下：學生自主從文獻資料中提煉關(guān)鍵信息，評估教材實驗方案的可行性；根據(jù)反應物用量確定實驗方案，并按照方案開展實驗，初步感受科研工作的常規(guī)流程；匯總實驗結(jié)果，分析不同反應物比例和酸堿條件對產(chǎn)物的影響，確定不同條件下的最佳反應物配比；在分析原料配比對產(chǎn)物影響的過程中，觀察實驗現(xiàn)象，培養(yǎng)證據(jù)推理能力；結(jié)合已確定的實驗裝置，探究反應物用量對產(chǎn)物的影響，找出相關(guān)影響因素。

實施任務三時，教師可為學生提供相關(guān)文獻資料，指導學生總結(jié)實驗的技術(shù)原理和需采用的催化劑。各小組可根據(jù)所選催化劑和實驗儀器制定具體實驗方案，通過實驗探究確定最佳催化劑。學生通過實驗可發(fā)現(xiàn)，酸性條件下（苯酚和甲醛溶液的用量比為 2g：1.2mL ），添加 0.5mL 濃鹽酸時催化效果顯著，3分鐘內(nèi)就形成了白色黏稠液體，且 1mL 的濃鹽酸催化效果與 0.5mL 的催化效果相當； 0.3mL 濃鹽酸催化效率最高，為最佳添加量。堿性條件下（苯酚和甲醛溶液的用量比為 2g：4mL ），氫氧化鈉溶液催化效果優(yōu)于濃氨水，但采用 1mL 氫氧化鈉溶液催化時反應過于劇烈，所以可選擇采用 0.5mL 氫氧化鈉溶液與 0.5mL 濃氨水的混合溶液進行堿性催化。學生在實驗過程中結(jié)合文獻資料驗證教材方案的可行性，制定科學的實驗方案，能夠提升信息提取和實驗設計能力，增強科學探究和創(chuàng)新意識。

實施任務四時，教師應引導學生結(jié)合反應原理，對不同反應時間下所獲得產(chǎn)物的性質(zhì)進行初步推測，探究反應時間對產(chǎn)物的影響。這一過程著重培養(yǎng)學生的科學探究意識，使學生通過分析產(chǎn)物性質(zhì)存在差異的原因，提升證據(jù)推理能力和模型認知意識，在對比研究熱固性樹脂與熱塑性樹脂性質(zhì)的過程中逐步培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析素養(yǎng)。

水溶性酚醛樹脂作為熱固性酚醛樹脂合成過程的中間產(chǎn)物（甲階階段），若反應時間過長，會逐漸轉(zhuǎn)化為不溶于水的乙階酚醛樹脂，最終可能形成不溶不熔的丙階酚醛樹脂。這一現(xiàn)象說明了控制反應時間對獲得目標產(chǎn)物的重要性。為此，教師可引導學生設計一系列延長反應時間的實驗，深入研究熱固性與熱塑性樹脂的本質(zhì)差異。

在酸性條件下制備的熱塑性酚醛樹脂因自身固化困難，需引入固化劑輔助，故不宜直接用作膠粘劑。相比之下，熱固性酚醛樹脂的合成通常在十分鐘內(nèi)即可達到甲階狀態(tài)，冷卻后可自然凝固，形成柔軟且具有水溶性的固體。進一步加熱時，其分子結(jié)構(gòu)會從線型逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫€型與網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)共存的乙階狀態(tài)；冷卻固化后，材料硬度增加并失去水溶性。因此，生產(chǎn)水溶性酚醛樹脂時，必須精確控制反應時間以確保產(chǎn)物穩(wěn)定在甲階階段。值得注意的是，乙醇的易揮發(fā)性可加速酚醛樹脂膠的固化。當樹脂進入乙階后，需持續(xù)加熱以促使其向丙階轉(zhuǎn)化。一旦熱固性酚醛樹脂達到丙階，便完全喪失熱塑性。因此，實際生產(chǎn)中通常先將樹脂加工至乙階狀態(tài)（此時材料仍可熱熔塑形），再通過進一步加熱使其最終轉(zhuǎn)變?yōu)楸A酚醛樹脂，從而完成整個制備過程。

實施任務五時，教師應指導學生根據(jù)水溶性酚醛樹脂膠的制備方案開展實驗，進一步提升學生的實驗探究能力；同時，要求學生以小組合作的方式完成總結(jié)、展示和匯報工作，使學生的語言表達、邏輯思維和評價能力得到有效培育［5]。

結(jié)語

綜上所述，“制備酚醛樹脂”這一高中化學項目式學習旨在引導學生深入理解酚醛樹脂的制備原理和工藝，培養(yǎng)學生的實驗操作能力、問題解決能力和團隊合作精神。高中化學項目式學習以促進深度學習、跨學科學習和大單元教學為價值引領(lǐng)，教師應在真實性、實踐性和素養(yǎng)性原則的指導下，緊密圍繞教學內(nèi)容確定項目主題，科學分解與實施項目任務，助力學生遷移與應用化學知識，有效提升學生的跨學科素養(yǎng)、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。

[參考文獻]

[1］張苗宇，徐倩.核心素養(yǎng)下高中化學項目式學習單元教學系統(tǒng)的建構(gòu)［J］.科教文匯，2024（24）：170-176.

[2］何少萍.信息化與項目式學習深度融合發(fā)展學生高階思維：以“苯酚”教學為例［J］.化學教與學，2024（14）：27-34.

［3］馬艷紅.核心素養(yǎng)下高中化學教學中項目式學習的應用［J].亞太教育，2024（13）：48-51.

[4］陳寒與，江合佩．學科融合視域下高中化學項目式學習：以“基于碳中和理念設計碳捕獲協(xié)同轉(zhuǎn)化”為例［J］.化學教學，2024（5）：61-67.

[5］馮存良.基于項目式學習的高中化學實驗教學設計與實踐［J］.中學化學教學參考，2024（12）：38-41.