項目學習實驗教材基于國家課程標準,編排設置了一系列具有真實情境的項目任務,同時這些項目任務還承載著知識、方法、能力等發展目標,旨在發展學生的科學素養。教材的試講活動已在全國多所中學舉行,得到了當地教委、校方領導、教師及學生的大力支持與肯定。其中的“從自然界中的鹽到餐桌上的鹽”項目,在山西省晉中市太谷縣明星中學、陽邑中學以及北京部分中學順利展開,筆者有幸作為隨行一員看到了整個試講實施過程,看到了學生在整個過程中不僅是完成了一個項目,還有很多收獲與成長。
“從自然界中的鹽到餐桌上的鹽”項目學習活動主要分為三個任務:“從自然界中得到粗鹽”“從粗鹽中提純氯化鈉”“研制不同功能的食用鹽”。整個項目任務涉及到溶液、溶解度、混合物與純凈物等知識點,過濾、蒸發、結晶等實驗操作過程,以及生產實踐技術的應用,使學生在完成項目任務的同時獲取知識技能,培養學科能力。
一、“我得到了自己做的食鹽!”
基于真實情境的實驗活動是項目教材的特色,為了完成項目任務,學生需要研討設計實驗方案,親自動手進行實驗操作,真操實練不僅提高了他們的實驗能力,還使他們獲得了實驗的自信與滿足感。
【精彩片段】學生完成“從鹽水中分離出氯化鈉”的實驗探究,分組進行蒸發結晶實驗操作,小組成員一邊用玻璃棒不斷攪拌被酒精燈加熱的“模擬海水”(鹽水),一邊仔細觀察記錄實驗過程現象。加熱一段時間后,當溶液中陸續有氯化鈉晶體析出時,同學們興奮不已。待實驗結束,學生都把實驗制得的白花花的食鹽小心翼翼收集起來,歡呼:“我得到了自己做的食鹽!”
像這樣的實驗探究活動在整個項目學習中設置了很多。為了完成“從自然界中的鹽到餐桌上的鹽”整個項目問題,學生基于自己的思考,根據項目需求,需要進行蒸發結晶、過濾分離、調控物質溶解與結晶、配制飽和溶液等一系列實驗探究,小組成員共同商討實驗探究方案思路,親自動手操作,體會到了項目學習活動的樂趣與意義。
“鹽在我們平時生活中很常見,今天上完課我知道了從海水中獲得鹽的過程,還親自動手操作獲得了氯化鈉晶體,感覺真的很奇特!”在課后與學生的交流訪談中,學生興奮地說道。同時,學生還表達了對項目學習的喜愛與期待:“不再是寫筆記來死記硬背一些東西了。整個過程都很好玩,而且感覺到了這些知識都與生活相關,自己動手印象很深刻,親眼看到的現象更加易于我們理解。我很喜歡這個教材,希望以后還能這樣上課,多給我們一些實驗操作的機會!”
項目教學強調在完成任務中嵌入知識、技能的學習。“從自然界中的鹽到餐桌上的鹽”項目活動設置了一系列的實驗探究,使學生能夠順其自然地學習掌握實驗操作技能,潛移默化地培養學生的科學探究能力。學生為了高質量地完成任務,在實驗中會更加注意方案選擇和精細操作,特別是在遇到困難時,更愿意聽從教師對實驗技能的示范和別的小組的策略。
在課后的學生訪談過程中,我們發現學生對于溶解過程形成了一定微粒觀的認識,走出了之前認為氯化鈉溶解在水中變成液態的誤區,通過觀察到氯化鈉晶體析出明確了氯化鈉始終以肉眼看不到的固體小顆粒的形式溶解在水中,并作出合理解釋。通過項目學習,學生對“飽和溶液”的理解遠比傳統教學效果更加準確。學生談道:“水在蒸發過程中是帶不走鹽的,其中的鹽還要繼續溶解在剩下的水中,使鹽的濃度不斷升高,直到水承受不了,食鹽晶體就開始析出,這時就是氯化鈉的飽和溶液。”大多數同學贊同并理解這一過程,對于八年級的學生來說已經具備了一定的科學思維能力。同時學生很享受實驗探究分析設計和動手操作過程的樂趣,并且能夠對溶解度與飽和溶液建立起正確的聯系。通過對項目的學習研究,學生類比自然界的鹽到餐桌上的鹽,建立起分離物質的一般思路方法:比較研究對象與目標物的組成差異→研究目標物與分離物的性質差異→找性質差異對應的分離方法→利用性質差異進行分離。這樣的學習活動激發了學生的思維碰撞,我們即興提出了分離石油和汽油的問題,學生面對完全陌生的物質不再沉默膽怯,反而躍躍欲試,雖然不知道石油和汽油的相關性質,但仍然積極地提出很多思路、方案,有著極大的探索熱情和科學情懷,為項目教材的推進給予了極大的肯定與鼓勵。
二、“原來海水曬鹽有這么多學問啊!”
項目任務設置了很多實際生產應用活動,將知識點與生產生活實踐相結合,使學生關注相關的生產技術,能夠運用所學知識解決實際問題,激發學習興趣。
【精彩片段】學生在實驗中通過蒸發食鹽水得到食鹽。教師提出了新問題:海水和食鹽溶液的成分一樣嗎?蒸干海水得到的是食鹽嗎?帶著這些問題,學生小組間交流研討,再看“墾畦澆曬”,學生感覺太神奇了,有學生說:“在鹽田中蒸發海水獲得鹽時,工人們不會等海水全曬干,而是有鹽析出,畦田內還有部分水時就收鹽了。因為這個時候氯化鈉是飽和的,析出的都是純凈的氯化鈉,而等水分全部蒸干的時候,其他可溶性物質和氯化鈉就混合在一起都析出了。原來海水曬鹽有這么多學問啊!”
項目學習是基于一個大的項目情境問題,為了解決這個項目問題需要拆解成一系列子問題逐個解決,這個過程涉及很多鮮活的實際生產生活應用實踐技術,能讓學生切實感受到項目學習對我們的生產生活具有重要意義,從而激發學生的學習熱情和興趣。“從自然界中的鹽到餐桌上的鹽”項目學習活動,包括了氯化鈉對人體的重要作用、海水制鹽的方法、溶液濃度的應用、粗鹽提純的方法、鹽湖冬夏的利用、營養鹽的制作等一系列具有實際應用價值的設置,讓學生關注生產生活實踐,感受到項目學習的魅力。
通過項目學習,學生進行了“從海水中得到粗鹽”→“粗鹽提純氯化鈉”→“氯化鈉制營養鹽”這一系列模擬操作實驗探究,學生能夠概括出海水制鹽的工藝流程,并可以遷移到其他物質分離的任務中。學生明晰了一些錯誤認識或模糊概念,有的學生說道:“我之前知道海水曬鹽,但是不知道就是我們食用的鹽,還以為是另外一種物質,現在我知道了原來海水蒸發結晶得出的就是食鹽氯化鈉。”學生知道了食鹽除了調味作用更對人體健康具有重要意義,此外對氯化鈉的應用有了進一步的拓展了解。一部分學生可以邏輯清晰地解釋“為什么鹽場工人不會等到海水全部曬干,而是在還有部分水的時候就開始收鹽了”,這對于八年級的學生是具有一定挑戰難度的,但是通過項目學習活動的推進,一部分學生已經能夠順其自然地理解這個實際過程,并合情合理地向小組成員講解說明,把項目學習的知識推廣到實際生產實踐應用技術上。學生對原來一些零散的知識信息建立了關聯,一部分學生談到“海水制鹽”與“海水淡化”的關系時說:“我以前知道海水制淡水,但是不清楚是怎樣的過程。通過項目學習我知道了海水蒸發可以制鹽,那把海水中的鹽提出去剩下的不就是淡水了嘛!我認為海水淡化就是去除海水中鹽的成分,從海水中提鹽是去除海水中的水分,這兩個過程是可以共同進行的,提煉鹽就是讓水分蒸發,提煉淡水也就是讓鹽出去,然后把水保存下來,這樣就可以得到淡水了。”有了這樣的方法思路,學生當場設計出了具體化的操作方案,并計劃課后進行實施操作。我們看到了學生一改往日思維懶惰的弊端,表現出強烈的探索愿望和求知熱情,更加肯定了項目學習的推進落實。學生還具備了一定的科學知識應用能力,能夠用理論知識合理解釋一些實際現象和生產技術的利用。通過項目學習,學生能從飽和的角度重新看待蒸發結晶的實驗,能夠合理說明溶液質量分數的實際應用價值,能夠利用溶解度調控物質的溶解和結晶,能夠用溶解度曲線解釋“夏天曬鹽,冬天撈堿”的原因等,體會到了項目學習對我們社會生產實踐的重要意義。
三、“這是我研制的創新鹽。”
項目學習注重發掘學生的潛在能力,一系列的情境設置刺激學生思考,活動任務激發學生創新思維,促進學生科學素養的發展。
【精彩片段】在“從自然界中的鹽到餐桌上的鹽”項目學習結束后,學生進行了成果展示,利用影像記錄和幻燈片向班級同學展示了他們在家里制作創新鹽的過程,“我做的是果味食鹽,向氯化鈉溶液中注入蘋果汁,然后熬煮蒸發,但是快干了又還有很多水的時候我就不敢繼續加熱了,我就自己想辦法把鹽水倒出來用吹風機吹干,得到的果味食鹽看起來沒有那么白,味道比較溫和又有點酸,可以補充維生素C等營養物質。”
在學校的項目學習活動讓學生意猶未盡,他們還利用課余時間在家進行了重復實驗操作和創新鹽的研制,并用影像工具詳細記錄下來,做成幻燈片。在成果展示課上,學生一一上臺與大家展示分享制作過程,操作過程中遇到的麻煩和解決辦法,以及當時的感受與心得體會,我們看到學生通過項目學習活動都收獲頗豐。
學生對創新鹽的制作不僅僅局限于教材上提供的含碘鹽、加鋅鹽、加鈣鹽等,而是利用家里的工具材料,充分發揮想象力,制作了橘汁鹽、蘋果鹽、中藥鹽等各式各樣的創新鹽。他們的制作辦法也不盡相同,有的學生向氯化鈉中均勻噴灑果汁,有的學生則將氯化鈉溶解成食鹽水再添加果汁進行熬煮蒸發,他們積極討論每種方法的優缺點及相應的解決辦法,不亦樂乎。還有學生把他們制作的創新鹽成果帶到學校,分發給大家觀察品嘗,課堂氣氛其樂融融。學生也表達了對項目學習的喜愛與肯定:“我真的很喜歡這樣上課,回家我也愿意去做實驗,真的很好玩,以前沒有這樣的機會。而且因為我自己動手操作過,這樣的過程印象非常深刻,不會忘記,肯定比之前那種學習方式記憶效果好。”也有學生提到了自己通過項目學習的進步:“以前有不會的問題,就想等著老師告訴自己,反正老師會講。現在這個教材上結論的東西很少,都需要我們去探究,我們為了完成項目活動,在活動過程中遇到問題就會主動想辦法去解決了,更加愿意思考了。像我在家蒸發那個粗鹽水,它一直在迸濺,我就把鍋蓋蓋上了。后來還有很多水的時候我就不太敢繼續加熱了,然后我把食鹽水倒出來用吹風機吹干剩余的水分,后來得到了比雪還細的鹽,我真的很高興!”項目教材強調創新意識培養,除了自制創新鹽外,還引入電影《閃閃的紅星》中的經典片段:潘冬子機智地躲開敵人關卡,將食鹽溶解浸入棉襖中帶給山上的紅軍戰士。教師不斷提問激疑,引導學生積極思考,對潘冬子的問題不斷分析、質疑、創新。
我們看到了學生通過項目學習被激發的創新能力,他們被應試教育桎梏的想象力和創新思維得到了釋放,當他們被給予更多的空間和機會,我們會發現他們是具有高級思維邏輯和科學素養能力的,學生遠比我們想象的更加優秀,這也正是項目學習活動所要發掘和激活的東西,是項目教材設置的核心目的。
四、總結與反思
為了完成“從自然界中的鹽到餐桌上的鹽”這個大項目,學生面對研究對象海水和研究目標餐桌上的食鹽,要形成一定的思路和意識,將大項目拆解成一系列環節逐一完成。在整個項目學習活動中,學生不僅僅只學習了項目本身的相關知識,還習得了實驗操作技能,并逐步培養了實驗探究的科學思維。同時項目學習還具有實踐的真實性,這些項目都是真實社會中有意義的活動。項目學習能夠激發學生的興趣,引導學生對真實而重要的項目進行探究,發掘他們潛在的能力和高級思維,促進他們科學素養的發展。
整個項目學習活動安排9課時,與以往常規教學相關內容的時間安排相同。在項目學習之后學校安排了相應的作業和習題,經統計,習題反饋的效果良好。通過學生訪談,我們也看到了學生對項目學習的喜愛與期待,看到了項目學習帶給學生的成長與收獲。但是與此同時我們也看到了,完成一個大項目任務,局限了物質范圍,比如這個項目中就反復出現氯化鈉而很少涉及其他物質,缺少變式,這些還需要思量改進。
項目學習使我們看到,學生去做主動的問題解決者,不再是被動的執行者,他們能夠從源頭問題去思考,激發出他們對學習的內在渴望。同時項目學習能夠給學生一個發展綜合技能的機會,刺激他們高層次的思維,使他們學會與小組成員的合作、溝通,激活他們的創新能力。項目學習順應我國乃至國際的教育改革趨勢,注重學生科學素養的發展和能力的提高。我們期待項目學習能給學生帶來更多的發展和機會。