微項(xiàng)目學(xué)習(xí)在高中化學(xué)課堂教學(xué)中的實(shí)踐研究

鄧銓

[摘要]本文以“化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化”為例，闡述在常規(guī)課堂教學(xué)中實(shí)施微項(xiàng)目學(xué)習(xí)的必要性，以及設(shè)計(jì)微項(xiàng)目學(xué)習(xí)的步驟和策略，包括“確立微項(xiàng)目”和“規(guī)劃微項(xiàng)目”，在微項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中要依綱據(jù)本，深入挖掘情境素材，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，通過(guò)建構(gòu)模型的方式，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的整合、內(nèi)化、升華，達(dá)到深度學(xué)習(xí)的目的。

[關(guān)鍵詞]微項(xiàng)目學(xué)習(xí);高中化學(xué);常規(guī)課堂

[基金項(xiàng)目]區(qū)級(jí)課題“PCK視角下高中化學(xué)教學(xué)研究”，編號(hào)：HZSD0820190041。省級(jí)課題“TPACK視閾下‘項(xiàng)目式學(xué)習(xí)應(yīng)用于化學(xué)反應(yīng)原理進(jìn)階教學(xué)實(shí)踐”，編號(hào)：MJYKT2019-011。

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，“是以建構(gòu)主義理論為指導(dǎo)，以小組合作方式進(jìn)行規(guī)劃和解決項(xiàng)目任務(wù)的學(xué)習(xí)方式，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自我導(dǎo)向?qū)W習(xí)能力，倡導(dǎo)學(xué)生和教師共同作出決策，注重學(xué)生過(guò)程技能和核心素養(yǎng)的培養(yǎng)”。常規(guī)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，一般要好幾個(gè)課時(shí)甚至幾周的時(shí)間，且對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)要求較高，在新課教學(xué)中很難有效開(kāi)展。為兼顧學(xué)生知識(shí)的獲得、技能的提升和素養(yǎng)的培養(yǎng)，在常規(guī)教學(xué)中可以將項(xiàng)目式學(xué)習(xí)微型化，即“將單位課時(shí)的核心知識(shí)情境化，轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生探索發(fā)現(xiàn)的欲望，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力”。微項(xiàng)目學(xué)習(xí)占用的時(shí)間少，一般在1～2個(gè)課時(shí)里完成，研究?jī)?nèi)容精細(xì)化，可快速引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

一、實(shí)施微項(xiàng)目學(xué)習(xí)的必要性

微項(xiàng)目學(xué)習(xí)以學(xué)生為主體，教師通過(guò)整合單元或章節(jié)課程內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，讓學(xué)生深度參與問(wèn)題解決的全過(guò)程，親自動(dòng)手實(shí)踐，在探究和解決問(wèn)題的過(guò)程中獲得基本知識(shí)和關(guān)鍵能力，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)理解、實(shí)踐應(yīng)用、遷移創(chuàng)新能力，從而達(dá)到深度學(xué)習(xí)的目的。傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式很多只注重問(wèn)題解決過(guò)程，忽略了知識(shí)積累，所以在常規(guī)的課堂教學(xué)中采用微項(xiàng)目學(xué)習(xí)就顯得極其必要。課后曾有學(xué)生反饋說(shuō)：“這種學(xué)習(xí)方式非常新穎，每節(jié)課都感覺(jué)意猶未盡，連接書(shū)本和生活，感覺(jué)到了學(xué)習(xí)化學(xué)的意義，現(xiàn)在更愛(ài)上化學(xué)課了。”本文在理論和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，從書(shū)本知識(shí)延伸到工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際情況，對(duì)教師在常規(guī)課堂教學(xué)中設(shè)計(jì)和實(shí)施微項(xiàng)目學(xué)習(xí)進(jìn)行了積極的探索。

二、設(shè)計(jì)微項(xiàng)目學(xué)習(xí)的步驟及策略

1.確立微項(xiàng)目

確立微項(xiàng)目學(xué)習(xí)主題主要是“依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)、考試大綱和學(xué)生經(jīng)驗(yàn)精心遴選社會(huì)性熱點(diǎn)議題、化工生產(chǎn)問(wèn)題、身邊要解決的問(wèn)題，體現(xiàn)學(xué)科思想方法，發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)”。微項(xiàng)目可以是當(dāng)前的熱點(diǎn)問(wèn)題、工業(yè)生產(chǎn)問(wèn)題、社會(huì)性議題，也可以是學(xué)生身邊需要解決的問(wèn)題，所選問(wèn)題要能涵蓋核心知識(shí)，貼近社會(huì)和生活，真實(shí)有意義，并能引起學(xué)生的興趣。在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中，達(dá)到知識(shí)系統(tǒng)化、思維模式化、理論綜合化、內(nèi)化知識(shí)、深度學(xué)習(xí)的目的。

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱新課標(biāo)）中明確提到要讓學(xué)生“認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的綜合調(diào)控在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用”。為達(dá)到這一教學(xué)目標(biāo)，教師應(yīng)“結(jié)合生產(chǎn)實(shí)例，組織學(xué)生開(kāi)展關(guān)于反應(yīng)條件的選擇與優(yōu)化的討論，促使學(xué)生形成從限度、快慢、能耗等多角度綜合調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的基本思路，發(fā)展學(xué)生綠色化學(xué)的觀念和辯證思維的能力”。工業(yè)合成氨及天然氣的開(kāi)發(fā)和利用這一真實(shí)情境素材，從化學(xué)角度看，可以從溫度、反應(yīng)物濃度及循環(huán)、投料比、壓強(qiáng)、以及催化劑等方面入手對(duì)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行調(diào)控，教學(xué)過(guò)程中突出反應(yīng)方向、限度、速率等核心知識(shí)點(diǎn)，與新課標(biāo)的要求相吻合。

2.規(guī)劃微項(xiàng)目

在確立微項(xiàng)目之后，教師需要根據(jù)問(wèn)題實(shí)際、知識(shí)邏輯、學(xué)生認(rèn)知等方面對(duì)微項(xiàng)目進(jìn)行整體規(guī)劃，確定微項(xiàng)目所涉及的基本問(wèn)題和能力問(wèn)題。基本問(wèn)題一般具有普遍性，要能概括微項(xiàng)目所涉及的基礎(chǔ)知識(shí)，幫助學(xué)生回憶知識(shí)，整合知識(shí)，升華知識(shí)。例如化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化的基本問(wèn)題包括“如何判斷一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行”“利用化學(xué)平衡移動(dòng)的知識(shí)分析合成氨需要的外界條件”“可以通過(guò)調(diào)節(jié)哪些條件來(lái)提高合成氨的速率”“根據(jù)合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)，提高平衡轉(zhuǎn)化率和速率應(yīng)分別采取什么措施”等。能力問(wèn)題要符合完成微項(xiàng)目的基本思路和框架，能整合微項(xiàng)目涉及的基本問(wèn)題，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并且需要較高的層次思維。例如化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化的能力問(wèn)題包括“在工業(yè)合成氨生產(chǎn)中，除了具備以上理論知識(shí)，還需考慮哪些實(shí)際問(wèn)題？”“在繪制工藝流程圖時(shí)，都考慮了哪些問(wèn)題？”等。

三、微項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程

微項(xiàng)目在實(shí)施過(guò)程中，緊扣學(xué)科核心知識(shí)，注重知識(shí)生長(zhǎng)和思維提升，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，讓學(xué)生經(jīng)歷復(fù)雜推理、思辨決策、遠(yuǎn)端遷移等綜合性、復(fù)雜性的問(wèn)題解決過(guò)程，在獲得知識(shí)與技能的同時(shí)，提升實(shí)踐應(yīng)用能力和遷移創(chuàng)新能力。

1.任務(wù)一：探究合成氨的適宜理論條件。要求學(xué)生從提高轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率兩個(gè)角度入手，結(jié)合圖表，提取有用信息，選擇最佳的條件，并進(jìn)行解釋。培養(yǎng)學(xué)生變化觀念與平衡思想，提升證據(jù)推理與模型認(rèn)知能力。

（1）活動(dòng)1：創(chuàng)設(shè)情境，引入新課。

[教學(xué)片段]

播放視頻毛主席詞《沁園春·雪》。

教師：中國(guó)歷史上每一個(gè)大一統(tǒng)的王朝，都曾寫(xiě)下濃墨重彩的一筆，然而每一個(gè)朝代都沒(méi)有跳出國(guó)祚不超300年、人口不超一億的怪圈。目前新中國(guó)人口已經(jīng)達(dá)到14億，即將全民脫貧致富奔小康，實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興指日可待！為何新中國(guó)可以跳出這個(gè)魔咒呢？

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生交流研討，深刻理解化學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的貢獻(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任，提升民族自豪感，體現(xiàn)愛(ài)國(guó)主義教育。

（2）活動(dòng)2：知識(shí)梳理，探究合成氨的適宜條件。

設(shè)計(jì)意圖：此環(huán)節(jié)要求學(xué)生根據(jù)反應(yīng)特點(diǎn)，從化學(xué)反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率兩個(gè)角度入手，從圖表中提取有用信息，選擇適宜的外界條件，并加以解釋?zhuān)囵B(yǎng)模型認(rèn)知和平衡思想。

2.任務(wù)二：優(yōu)化合成氨的工業(yè)生產(chǎn)流程。學(xué)生在已經(jīng)掌握合成氨的最佳理論條件的前提下，解決工業(yè)生產(chǎn)中面臨的問(wèn)題。學(xué)生根據(jù)教師的不斷追問(wèn)進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，經(jīng)過(guò)討論、分享，確定設(shè)計(jì)陌生工業(yè)合成問(wèn)題的系統(tǒng)思路和視角，緊扣知識(shí)的積累和思維的升華。

[教學(xué)片段]

教師：在實(shí)際生產(chǎn)中，除了具備以上理論知識(shí)，還需考慮哪些問(wèn)題？

學(xué)生1：反應(yīng)物要循環(huán)利用，不能隨意排放。

學(xué)生2：要選擇合適的投料比，避免浪費(fèi)。

學(xué)生3：在條件的選擇過(guò)程中還要考慮成本問(wèn)題。

學(xué)生4：原料氣不能直接合成。要先凈化，以防催化劑中毒。

學(xué)生5：尾氣不能隨意排放，要考慮綠色環(huán)保的問(wèn)題。

學(xué)生6：利用反應(yīng)產(chǎn)生的能量預(yù)熱合成氣，節(jié)約成本。

教師：同學(xué)們說(shuō)得非常好，在工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)中，我們需要考慮綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)效益、物質(zhì)及能量的循環(huán)等各方面的問(wèn)題。請(qǐng)大家根據(jù)剛才討論的內(nèi)容，小組合作繪制工業(yè)合成氨工藝流程圖。

設(shè)計(jì)意圖：此環(huán)節(jié)期望學(xué)生發(fā)散思維，多方面考慮實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)問(wèn)題，能夠創(chuàng)造性地提出一些修改意見(jiàn)，完成并優(yōu)化工藝方案。學(xué)生要尊重事實(shí)和證據(jù)，獨(dú)立思考，敢于質(zhì)疑和批判，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神。

3.任務(wù)三：拓展延伸，設(shè)計(jì)以天然氣合成甲醇的工藝流程。要求學(xué)生通過(guò)小組合作，設(shè)計(jì)具體的工藝流程圖，關(guān)注原料來(lái)源、凈化、反應(yīng)物循環(huán)、產(chǎn)物分離、能量循環(huán)、綠色環(huán)保等問(wèn)題，提升學(xué)生問(wèn)題解決及系統(tǒng)思維能力，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神。

教師：現(xiàn)在我們想開(kāi)一個(gè)以天然氣為原料的化工廠，應(yīng)該怎么利用天然氣中的甲烷呢？

學(xué)生交流、討論，得出結(jié)論：物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量轉(zhuǎn)化。

教師：甲烷性質(zhì)穩(wěn)定，一般先轉(zhuǎn)化成CO和H₂，再?gòu)腃O和H₂出發(fā)合成我們所需要的化工產(chǎn)品。請(qǐng)問(wèn)如何實(shí)現(xiàn)CH₄轉(zhuǎn)化為CO和H₂？還需要哪種反應(yīng)物？

學(xué)生：可以選擇CO₂、H₂O、O₂、H₂O₂等，因?yàn)樗鼈兌己踉亍?/p>

教師：CH₄轉(zhuǎn)化成CO和H₂后，進(jìn)一步合成CH₃OH，請(qǐng)大家根據(jù)反應(yīng)特點(diǎn)并結(jié)合剛才的討論內(nèi)容，以小組為單位對(duì)CO+2H₂=CH₃OH。△H3OH的工藝流程圖。

設(shè)計(jì)意圖：找出工業(yè)合成中物質(zhì)及能量轉(zhuǎn)化的規(guī)律，建立解決復(fù)雜化學(xué)問(wèn)題的思維框架，將所學(xué)知識(shí)系統(tǒng)化，培養(yǎng)證據(jù)推理和模型認(rèn)知的能力。

四、教學(xué)反思

1.依綱據(jù)本，廣泛挖掘情境素材

選擇情境素材時(shí)，需根據(jù)核心知識(shí)點(diǎn)及教學(xué)目標(biāo)遴選素材，所選素材要全面體現(xiàn)科學(xué)性、過(guò)程性、時(shí)代性以及挑戰(zhàn)性，要能實(shí)現(xiàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化。本案例所選素材不僅可以承載反應(yīng)的方向、限度、速率，而且有助于培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識(shí)和調(diào)控反應(yīng)的思維能力。在情境素材的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，主要考慮如何組織學(xué)生活動(dòng)。例如探究合成氨及天然氣的綜合利用時(shí)，需提供相應(yīng)文獻(xiàn)資料，這些相關(guān)的圖表信息，主要讓學(xué)生經(jīng)過(guò)充分討論，明確思路，選擇有用信息。

2.任務(wù)驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)貫穿課堂教學(xué)

本案例主要圍繞途徑選擇、條件選擇、工藝設(shè)計(jì)來(lái)展開(kāi)，以設(shè)計(jì)工藝流程為載體，優(yōu)化生產(chǎn)方案，通過(guò)驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題引導(dǎo)、組織教學(xué)。學(xué)生依次完成分析解釋、簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)、問(wèn)題解決、系統(tǒng)思維等任務(wù)。任務(wù)一要求學(xué)生從化學(xué)反應(yīng)方向、速率、限度的角度探究合成氨的適宜條件。任務(wù)二從獲得目標(biāo)物質(zhì)出發(fā)，不斷回歸教材，貼近生產(chǎn)生活實(shí)際，面對(duì)真實(shí)復(fù)雜的問(wèn)題，突出解決問(wèn)題的思維路徑。任務(wù)三要求學(xué)生設(shè)計(jì)并優(yōu)化天然氣合成甲醇的工藝流程，進(jìn)而將所學(xué)知識(shí)系統(tǒng)化、邏輯化，達(dá)到深度學(xué)習(xí)的目的。

3.建構(gòu)模型，培育認(rèn)知形成過(guò)程

本案例以工業(yè)合成氨為基礎(chǔ)，延伸到由天然氣合成甲醇，以化學(xué)反應(yīng)方向、速率、限度為知識(shí)落腳點(diǎn)，通過(guò)繪制工藝流程圖綜合學(xué)科模塊知識(shí)，整合形成新的思路，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，探討工業(yè)合成背后的化學(xué)思考，有利于學(xué)生形成工業(yè)合成的系統(tǒng)思維。

4.結(jié)合實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)思維升華

項(xiàng)目緊扣核心知識(shí)，專(zhuān)注于學(xué)科核心內(nèi)容與社會(huì)生活的關(guān)聯(lián)，強(qiáng)調(diào)應(yīng)用性、邏輯性的學(xué)習(xí)，著眼于思維的升華。設(shè)計(jì)的實(shí)踐項(xiàng)目符合學(xué)生認(rèn)知水平，讓學(xué)生經(jīng)過(guò)整合知識(shí)、梳理思路、明確認(rèn)知，進(jìn)而將相關(guān)知識(shí)遷移到工業(yè)制硫酸、硝酸、氯堿工業(yè)等其他相關(guān)的工業(yè)生產(chǎn)中，達(dá)到知識(shí)外顯的作用。