項目式學習落實初高中銜接期化學核心素養培養

黃達輝 張昕

摘 要：新教材、新高考背景下，通過項目式學習落實初高中銜接期學生核心素養培養的問題。通過水果電池項目式學習，在真實情境中引領學生運用已有的知識、能力，形成解決實際復雜問題的能力，提升學習興趣、實現思維方式轉變，真正落實核心素養實現高效課堂。

關鍵詞：初高中銜接;項目式學習;核心素養;高效課堂

一、研究背景

“發展學生化學學科核心素養、落實立德樹人根本任務”要求我們在新教材、新高考改革全面鋪開的背景下，實現教育教學方式的轉變。而課堂改革又是課程改革乃至教育改革的核心，“高效課堂”推行多年，但效果上仍差強人意。傳統授課模式在高中化學課堂中仍占主導地位，學生尤其是高一新生被動學習嚴重影響了學習效果從而產生了對化學課的排斥心理。

高一新生的學習要邁過兩個坎：適應新的學習環境、完成從具體到抽象的思維方式跨越。[1]新的“魯科版”化學教材中突出了“微項目”，即以課程為依托，基于真實情境，引導學生圍繞具體的項目動手實踐學習，運用已有知識解決問題，通過技術探究達成目標，形成真實情境下的復雜問題解決思路，從而落實化學核心素養培養。

項目式學習能夠以最小的時間投入，實現教學效益最大化。在學生層面，充分激發學生的學習興趣和合作探究意識;在時間方面，參與感的提升使學生充分利用課余時間;在效果方面，實踐出真知，學生親身參與探究學習，學習效果明顯提升。有效的學習才能彰顯高效課堂的魅力。[2]通過對高中新教材的研究與實踐，我校以“項目式學習”為依托，學生自主合作探究的研究性學習，極大地提高了初高中銜接期學生學習化學的熱情，在活動中落實了“高效課堂”。

二、教學設計

（一）學習主題的確立

“水果電池”是一個常見的科普課題，對于許多初、高中學生來說既熟悉又陌生。熟悉的是形式，陌生的是原理。很多學生也曾經嘗試過實踐，卻因為種種原因不能成功。由老師來作為知識理論的引領者，以比賽評獎作為實踐的推動劑，這就大大激發了學生探究學習的興趣。由于物理、化學相關知識的儲備，再通過化學實驗落實學生學習的主體地位，調動學生學習的積極性[1]，這一活動對于初高中銜接期的中學生尤其適合這一項目式學習。

（二）學習流程的確定

本項目分為三個環節：環節一，原電池原理的探究;環節二，水果電池材料的選擇;環節三，水果電池效果的分析。具體設計如下：

環節一：原電池原理的探究

任務1：網絡學習伏打電池的發明歷程

設計意圖：創設情景，激發學生研究的興趣和對科學的向往。

任務2：分析原電池的構成要素

設計意圖：通過對原電池構成要素的“宏觀辨識”以及電解質溶液、電極材料的“微觀探析”，從氧化還原和微觀粒子的角度認識原電池的基本原理，培養宏觀和微觀相結合來解決實際問題的能力。

任務3：在實驗室組裝一個簡易原電池

設計意圖：依據之前對原電池構成要素的辨識與探析，推理出一般原電池的組裝流程。建立認知模型后，用實驗對之前的分析推理加以驗證，以揭示問題的實質。

環節一中，新高一學生在日常生活和科普雜志中，對于原電池都有了一定的宏觀了解。通過引導其對原理的微觀探析，使之明白原電池的反應原理與構成要素——電解質溶液、不同金屬材料構成正負極、形成閉合回路。并利用這一認知模型加以實驗驗證，落實核心素養培養。

環節二，水果電池材料的選擇

任務4：水果電池水果與電極的選擇

設計意圖：通過對之前原電池的模型認知，科學探究出水果果汁與原電池電解質溶液的共性、生活中常見金屬材料充當電極材料的可能性。在合作探究中，提出自己的實驗設想。

任務5：水果電池電流指示裝置的選擇

設計意圖：科學需要嚴謹的態度和探索的意識，針對水果電池低電壓的特點，通過查閱資料、不斷嘗試找出適合實驗的高效指示裝置，培養創新意識。

任務6：水果電池的組裝

設計意圖：引導學生動手操作，通過對水果擠壓、加熱等手段提高溶液導電性。嘗試通過串并聯等電學手段提高電壓、電流以提高指示效果。

環節二中，基于學生在環節一中對于電解質溶液的初步認知，通過生活常識和網絡查詢，很快確定了酸性較強的檸檬等水果有利于實驗的順利進行。兩種不同的電極材料，則可引導學生對家用干電池的剖析確定用電池皮（鋅片）和電池芯（石墨棒）或者銅片。這一環節的難點是電流指示裝置的選擇。同學們通過查閱科普讀物很容易聯想到小燈泡或者耳機，但二者都有明顯的缺陷，小燈泡點亮需要的電壓、電流較大，水果電池難以實現，而耳機只能聽到電流聲，不夠直觀。通過引導學生上網查閱相關資料，確定發光二極管點亮需要的電壓較低（約為1.8-2.0V），單個銅鋅水果電池電壓約為1.4V，將兩個水果電池串聯即可點亮。通過一系列的合作探究落實了科學探究和創新意識的核心素養培養。

環節三：水果電池效果的分析

任務7：對比不同水果類型、電極類型的發光效果

設計意圖：通過對比分析，由于水果主要提供酸性電解質，因此與水果種類、加工方式有關，但由于主要是果酸作用，所以影響不大;通過網絡查詢得知不同金屬材料提供的電極電勢不同，也會導致電壓不同從而影響發光效果。在分析問題的過程中，引導學生用變化的觀念解決問題。

任務8：多個水果電池串聯發光效果的研究

設計意圖：逐一遞增串聯個數，探究發光效果。發現多個水果電池串聯以后，發光效果并沒有明顯提高。引導學生分析問題的成因是由于水果電池內阻較大，培養科學態度。

環節三中，對水果電池發光效果的探究，涉及到了初中物理的相關電學知識，讓學生充分感受的“理化一家”。如何提高水果電池的酸度、選用怎樣的電極材料可以提供較大的電勢差、水果電池的內阻有什么影響？在不斷地實驗探究過程中，都得到了一一的解答。在對橘子瓣膜的分析中發現其對電壓影響很小，也為以后研究電池中的“膜化學”做好了知識鋪墊。這一環節中，用已有知識解決陌生情境的問題，培養了探索未知、崇尚真理的意識。

選擇“水果電池”作為項目式學習的真實情境，原因是“水果電池”內容源于中學物理、化學的重要知識，在實際的技術操作上又略高于教材內容。新高一的同學們利用初中已有的物理、化學知識技能，加上高中接觸的電化學知識，利用身邊常見的材料，在真實情境中體驗了科學探究的快樂，然后對研究成果進行分析評價，落實了社會責任的培養。

三、項目式學習的推廣

結合新高考的全面實施和新教材的全面落地使用，更多的項目式學習（如魯科版章末的“微項目”）被納入到教學當中，這給了高中化學教師更多的發揮空間。例如魯科版必修一“探秘膨松劑”，教師可以引導學生通過親自利用各種蓬松劑及不同的搭配制作糕點，來探究膨松劑蓬松食物的原理，進而得出蘇打與小蘇打性質的異同以及利用這些性質為生產、生活服務的規律。讓高一新生在興趣的引領下，了解到化學課研究物質性質的方法和程序，體會其實用價值。

除了教材中給出的“微項目”外，教師還可以利用新教材中“學生必做實驗”為母體做出一定范圍的拓展，形成新的項目式學習。如“補鐵劑中鐵元素價態的檢驗”，就可以拓展成一個較為完整的補鐵劑中鐵元素存在及其價態檢驗的項目式學習。引領學生對市售的補鐵片、補鐵口服液中鐵元素存在形式及其價態的測定，通過具體的實驗設計過程、試劑的選擇以及現象的預測與分析，培養學生運用已有知識解決實際化學問題的能力。

學生有了探究化學的興趣，了解了研究物質性質的方法和程序，具備了一定的解決實際問題的能力，接下來化學教師就可以設計更高端的項目式學習以進一步提升學生能力，落實核心素養。例如將教材“科學使用含氯消毒劑”微項目設計為“84消毒液的科學使用與制備”，將單純的物質性質探究升級為工程技術層面的模擬工業生產，內容源于化學的氯元素、氧化還原等知識，在技術要求上、工程要求上又高于教材知識[3]。讓學生通過親身參與“化工生產”，加深物理、數學、化學科的交互影響，完善綜合知識背景。

化學核心素養培養的要求除了知識、能力的培養之外，還強調了科學態度和社會責任，這也是“立德樹人”這一教育根本任務的要求。項目式學習同樣也可以在這一方面大有作為，例如“論證重污染天氣‘汽車限行’的合理性”這一微項目，學生就可以通過對汽車尾氣所含物、所含物危害、危害物處理等方面的探究、研討，一方面利用已有知識、能力分析與化學相關的實際社會熱點問題，培養科學態度;一方面通過科學地分析、討論，提出合理的建議和較為實際、操作性強的意見建議，落實社會責任。

高一銜接期的實驗教學不僅是為實現教學實驗目標而呈現，更是培養學生多項學習能力、激發和維持化學學習興趣、轉變學生學習方式的強有力陣地[4]。通過真實情境激發學生興趣，在興趣的引導下充分利用課余時間探究相關知識，在合作實踐中發展化學情感、態度、知識、技能的核心素養，真正將高效課堂落到了實處。

參考文獻

[1]王三桂.“高效課堂模式”下高一新生化學學習適應性分析[D].貴州師范大學，2018.4

[2]王澍.初高中銜接期課堂教學中培養學生化學素養的實踐[J].中學化學，2015（8）：3

[3]張昕.STEM視域下中學化學項目式學習的思考與實踐——以“84消毒液的科學使用與制備”為例[J].福建教育，2020（37）：61

[4]王澍、魏崇啟.高一銜接期化學教師教學情況調查與分析[J].化學教學，2019（5）：28

本文系福建省教育科學“十三五”規劃2019年度教育教學改革專項課題《基于核心素養的初高中一體化化學高效課堂模式研究》（立項批準號：Fjjgzx19-020）的研究成果之一