高中化學人教版教材“研究與實踐”欄目的教學設計與實施策略

杜愛萍 顧建辛

摘要： 以元素周期表為例，對“研究與實踐”欄目進行設計與實施。從延展、延伸、延續和延時四個方面通過學生有創造性的作品對教學設計和實施策略進行闡述。將研究與實踐活動結合，與音樂、美術等進行跨學科融合，并指導學生創新設計教學教具，通過多項實踐類活動提升學生的學科素養。

關鍵詞： 單元研究與實踐; 元素周期表; 項目學習; 教學設計; 實施策略

文章編號： 10056629（2022）01004306

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

1 問題的提出

2019年人教版普通高中化學教材（以下簡稱“新教材”）在課程內容上增設了“方法導引”“化學與職業”和“研究與實踐”等新欄目，這些欄目不僅體現新教材化學教育的價值觀，同時也能充分調動學生的學習興趣并拓展其學科視野。尤其是“研究與實踐”欄目，所涉及的內容與學科章節知識緊密聯系且又關注生活實際的學習主題（如圖1所示），能夠將學科的“惰性知識”[1]轉化為靈動與鮮活的“活性知識”，對落實學科核心素養、增強社會責任感和增進學科與自然交流具有重要作用與意義。

然而要真正組織并落實好該欄目的教學，我們所面臨的不僅有觀念上的，還存在實踐層面的操作問題，同時，觀念的轉變更需要在實踐的體驗中理解與提升。因此，對該欄目的教學實踐便成為首要的要解決的問題。筆者嘗試利用元素周期表內容的“研究與實踐”欄目進行單元活動的設計與實施。

2 “研究與實踐”欄目教學實施的基本策略

“研究與實踐”欄目屬于實踐活動形式的“項目研究”[2]，其教學指向包括： 研究內容的知識指向、思辨方式、實踐操作以及更深層次的思考等，同時根據學習內容、學時安排及學生實際情況進行綜合考慮。因此，我們在實施“研究與實踐”欄目的教學活動中，提出了以“延展、延伸、延續、延時”為關鍵詞的單元活動式項目學習策略，具體流程如圖2所示。

2.1 延展——活動式項目學習架構創新

所謂延展就是指在不改變欄目學習主題的前提下，使內容指向和活動方式更為多元化。該策略的實施就在于活動式項目學習的創新與架構，需要我們在欄目實施中以開放和多元的態度去思考并賦予實踐。在這一過程中，我們實施了以壓薄、變寬、啟發和彈性為關鍵詞的基本方式。

2.1.1 活動設計要壓薄、變寬

“壓薄”是指活動式項目學習的設計要精簡，字數一般在十幾個字，比如創新元素周期表、元素游戲設計等，如圖3所示。有利于學生抓住活動的重點，減少對學生思維的限制，學生思維活動發展的空間變大，易于呈現活動方式的多樣化。

“變寬”是指項目設計活動的內容更為寬泛，以元素周期表的“研究與實踐”欄目實施為例，我們從元素周期表發展史、創新周期表、創編周期之歌、設計元素游戲等幾方面來進行活動設計，同時，留有一定的自由空間確定研究的方向（如圖3所示）。學生可以根據興趣選擇其中之一作為活動式項目的學習內容。

活動式項目學習“壓薄”后更易“變寬”。比如設計元素游戲的活動，學生從卡牌、積木、拼圖及棋類等方面進行內容設計，如表1所示。多元化的內容設計將元素周期表與實際生活緊密聯系在一起，開拓了學生的視野，培養了學生的創新思維。

2.1.2 項目活動作品要有啟發性、彈性

教師在引導活動方案設計時，需考慮學生完成的作品是否具有“彈性”，具體而言，就是學生本身能否根據作品作進一步的改造與品質提升，其他學生能否根據該作品得到啟發并進行作品的再創作，即具有向最終相對成熟或更為多元的方向延展的可能。

如創新元素周期表活動中，有學生逐漸產生了新的設想，于是便有了從原子種類角度繪制了一張元素同位素的元素周期表;按地殼中元素含量高低為序繪制了一張地質元素周期表;將元素分類與人體組織相結合，展示人體組織液中不同元素的分布，繪制了一張人體元素周期表。

2.2 延伸——活動式項目學習能力進階

如果說“延展”是活動內容與設計形式的多元化，從而實現對學科知識的進一步拓展，那么“延伸”就是將活動式項目學習向團隊意識、問題意識以及自我發展意識的培養方向延伸。

2.2.1 抱團組隊，促進融合共進

項目學習的終極目標應該是培養學生適應社會的能力，教師在活動設計時應考慮同伴間的互相合作，即人與社會的融合，因此，該欄目活動的形式應該具有由個人（小組）向社團延伸、由班級向校級延伸的功能。

以“創新元素周期表”活動為例，有學生上交了一幅令人驚艷的擬人化元素周期表，每個元素配上一幅與該元素意義相關的精美插圖。詢問得知，學生所用插圖為國外知名漫畫家作品。由此，我們組織了化學與美術制作社（學校動漫社）進行跨學科合作，實施了“漫元素——化學與美的反應”專場項目學習活動，如圖4所示。社員們針對每種元素的性質進行漫畫創作，上交漫畫作品及創作說明，作品形式如表2所示。由一個人的作品上升至一個社團活動，這就是活動式項目學習的一種“延伸”，使學生之間的合作意識在潛移默化中得到培育與提高。

2.2.2 留有空間，提升自我認知

常規的活動式學習一般由教師制定任務，學生完成任務。當下實施的活動式學習的教學目標更關注培養學生自主提出問題并解決問題的能力。基于此，教師在設計活動式項目學習時一定要留白，允許學生可以根據單元內容進行自由創作。這樣學生思維會突破二維（教師與內容）的限制，將學生自身的優勢和興趣與活動式項目學習融合在一起，即體現為每一位學生的發展而設計的教學理念，以培養學生突破原有框架限制的自主意識與創新能力。

以筆者設計的圖3活動為例，由于留白的存在，有學生設計了用積木組合形式反映物質組成的“益智類”作品，如圖5所示。據了解，該學生對設計非常感興趣，她希望以后成為一名玩具設計師。她嘗試將所學知識與兒童益智玩具相結合，希望能設計出一款有化學特色的積木作品。該作品利用積木的外凸表示原子得到電子，形成陰離子;利用積木的內凹，表示原子失去電子，形成陽離子。積木塊大小按離子實際大小等比例放大;從而讓學生可以把微觀的離子大小用有趣的宏觀積木表現出來，使抽象知識形象化，為接下來的離子鍵、離子化合物的學習打下基礎。

課本上抽象的微觀知識用宏觀的與生活相關聯的有趣的積木形式表現出來，這就是一種實踐活動的延伸，即微觀向宏觀的延伸。學生結合自身的興趣自主提出任務并完成任務，這是實踐活動從被動執行任務轉變成主動進行職業體驗，更是學生對于自我認知的一種提升。

2.3 延續——實踐活動學材拓展

所謂“延續”，包括學科知識之間的內部延續和跨學科知識的互為融合。活動類項目的實踐既要考慮學科知識的互為融通，同時也應該考慮學生個性特長的發展，使學生的個人興趣特長借助于項目活動得以展示。

2.3.1 基于課堂知識，跨學科元素創編

為便于學生熟悉并進一步理解元素周期表，教師在課堂上播放了一些網上流傳的有關元素周期表之類的歌曲，并進行創作思路的講解。于是就有學生采用水調歌頭的背景音樂，將元素按原子序數順序五字一組進行填詞（氫氦鋰鈹硼，碳氮氧氟氖，鈉鎂鋁硅磷）;以青花瓷、生僻字等背景音樂進行元素周期表歌曲的創作。課后，教師組織與此相關的實踐活動： 創作新的元素周期表之歌。圖6所示即為學生創編的數鴨子版本的元素周期表主族元素之歌。將拗口難記的元素符號用朗朗上口的兒歌旋律進行創編，在班級活動時用單簧管演奏，學生進行合唱，真正發揮實踐類學習活動的作用，讓每一位參與者都能找到屬于自己的成功。

2.3.2 基于元素特性，激發興趣活力

活動類項目學習實踐一方面是對本單元學習主題及學習能力的延展與延伸，同時也必須思考對前后知識學習的補充和連接。

“元素周期律”下一章內容是必修化學2“化工生產中的重要非金屬元素”。該章內容主要是介紹硫、氮和硅三種非金屬元素。如果把學生精心設計的元素（S、 N、 Si）漫畫及創作說明（如表2所示）作為課前的一次展示，或者設計成“我說你猜”等游戲作為非金屬元素的學習素材，可激發作品作者對于后續作業創作的積極性，同時同伴間的作品更能引起學生的學習興趣。這不僅體現了知識的互補與發展，更是實現了活動式項目學習的一種有生命活力的延續。

2.4 延時——實踐活動反饋升級

所謂“延時”，就是在活動類學習項目設計之初，既要考慮知識內容的重組運用、設計作品逐步完善所需要的時間，同時也要考慮對學習活動內容留有反思與提升的空間。

2.4.1 深化學習應用，融會貫通

單元“研究與實踐”內容設立的目的應是要求學生對本單元以及之前學過的化學知識能融會貫通，使學生具有對知識的再現和辨別能力;同時調用儲存的知識組塊，通過遷移、轉移以及重組來解決實際的問題，從而培養學生對知識的綜合運用[3]。

無論是知識的重組還是運用，學生都需要一定的時間來消化與融合。因此我們認為可以在單元學習之初就布置活動內容，留給學生足夠多的思考時間，在單元學習結束二周后停止活動。這就是活動式項目學習在教師層面上的主動延時。具體流程如圖7所示。

2.4.2 注重進度差異，私人定制

如果學生所做作業需耗時較長，可以向教師提出申請，需說明作品上交時間、作品延時上交的原因。這種設計既保證需要花費較長時間完成作品的學生可高質量完成，又可避免學生因為可以延時而養成拖拉的壞習慣。大體而言，作品延時越長，作品質量越好、創新性越強。在教師指導下，部分作品可以延伸出具有持續發展的實踐活動。這樣的作品因延遲而用心，最后演變成優秀的綜合性實踐活動。

圖8為學生設計的積木塊元素周期表學具。為體現學具的展示功能，便于白板上演示，學生將通過網絡購置的三視教學用具（六面磁性、3.3cm的正方體塑料積木塊）代替木制積木，在正方體的六個面分別寫上主族或零族元素的原子量、元素符號、元素位置、原子結構示意圖、原子序數以及元素名稱。開展活動時，將主族和零族元素的內容刪除保留空格，其他內容不變的元素周期表打印出來掛于白板上（每個空格大小為3.3cm×3.3cm）。操作規則： 限時將主族或零族元素的積木塊按元素符號或名稱等面朝上的方位放到相應位置。

該作品從設計到成型雖歷時一月，但精彩的作品很快成為學生課余競技交流的游戲。之后該作品被推薦作為學校科技節化學會場的年級比賽項目，讓學生真實地體驗一把當一名設計師、發明家的職業樂趣。

3 結語

知識的延續是課堂與實踐活動的一種交替，可以看作是線性的一維學習空間。而知識的延展則可以看作是一維知識軸線上的某個知識點通過實踐活動的設計使學生知識得以鞏固、應用、融合與創新。這是二維知識在實踐活動中的延展。能力的延伸則是通過實踐活動培養學生與他人合作的能力以及學生自我認知的能力，這是二維知識的縱向延伸，共同形成三維體系，如圖9所示。

我們對“研究與實踐”的活動式項目學習設計的延展、延伸及延續是以提升學生的能力為目的，而延時則是促成活動高質量完成的保障。以時間為軸，以點代表知識，以立方體表示學生能力，隨著時間的變化，學生對知識的認識與理解會發生變化，學生的知識與能力不斷變大，如圖10所示。

需要是創新之母，思考是創新之父，像凱庫勒式結構的提出以及門捷列夫元素周期表的繪制，既是日有所思后夢中的靈光一現，更是長時間思考后的創新之舉。

學生對學習意義的追尋是在學習過程中逐步實現的[4]，借助單元“研究與實踐”的過程性設計與具體實施，不僅豐富了學生的學習體驗，更體現了學習過程的價值意義，最終建構與完善學習的意義。

參考文獻：

[1]張良. 論素養本位的知識教學[J]. 課程·教材·教法， 2018， （3）： 50～55.

[2]王晶. 融合學科核心素養的高中化學教科書編制——簡析人教版《普通高中教科書化學·必修》的變化特點[J]. 中學化學教學參考， 2019， （8）： 1～4.

[3]顧建辛. 化學思維能力結構及其培養[J]. 課程·教材·教法， 1998， （11）： 39～43.

[4]鮑文亮， 林美鳳等. 基于生本理念設計“烴的衍生物”單元作業[J]. 化學教學， 2019， （8）： 89～94.