項目式學習下高中化學STSE綜合實踐活動探索

李揚軍

摘 要：“項目式學習”是一種全新的教育理念，是核心素養(yǎng)倡導下的一種新的教學方法，新課標倡導課堂教學要樹立生本理念，突顯學生的主體地位，這與“項目式學習”中提倡的互動教學模式相一致，把“項目式學習”理念與“STSE教育思想”相結合，滲透在高中化學教學中，通過綜合實踐活動可以有效提高學生的化學素養(yǎng)，培養(yǎng)學生的科學精神，促進學生學科能力的提升。

關鍵詞：項目式學習;高中化學; STSE綜合實踐

【中圖分類號】G633.8? ? ? ? ? ? 【文獻標識碼】A? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1005-8877（2022）02-0023-04

Exploration of Senior High School Chemistry STSE Comprehensive Practice Activities under

Project Learning

LI Yangjun? （Zijing Middle School，Zhuanglang County，Gansu Province，China）

【Abstract】“Project-based learning”is a brand-new educational concept and a new teaching method under the advocacy of core literacy. The new curriculum standard advocates the establishment of student-oriented concept in classroom teaching and highlights the subjectivity of students，which is consistent with the interactive teaching mode advocated in “project-based learning”，and combines the concept of “project-based learning”with “STSE educational thought”，Infiltration in high school chemistry teaching can effectively improve students’chemical literacy，cultivate students’scientific spirit and promote students’subject ability through comprehensive practical activities.

【Keywords】Project-based learning;High school chemistry;STSE comprehensive practice

新課標理念倡導下的“項目式學習”是一種全新的教學模式，所謂“項目式學習”就是在教學中以問題設計為導向，以任務探究為核心，以任務完成效果為標志的一種課堂教學模式，它與新時代倡導的教學理念相吻合。在高中化學課教學中，教師要立足于教改前沿，學習這種先進的教學理念，用理論指導課堂教學實踐，在教學中嘗試滲透STSE教育思想，讓二者相結合，通過“項目式學習”下的高中化學綜合實踐活動的設計與探索，有效提升化學課堂的教學效率，幫助學生樹立化學學習的自信，提升化學學科素養(yǎng)，進而促進學生的全面發(fā)展。新課標也明確指出，高中化學教學“要重視多樣化實踐活動的開展，促進學生‘知、情、意、行’的融合統一。”

1.“項目式學習”與“STSE教育思想”概述

20世紀90年代，部分西方國家首先意識到了國家創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要性，因此從國家發(fā)展層面出發(fā)，率先提出了“STSE教育思想”，重視“環(huán)境、科學、技術、社會”四者的平衡關系，融合成為開展科學教育的一種新理念。隨著全球化交融時代的到來，在教育方面，“STSE教育思想”被許多國家借鑒和吸引，成為一種全新的教育模式。“STSE教育思想”打破了學科間的界限，實現了學科融合，教師在教學中引領學生從創(chuàng)新和綜合的角度開展學習，針對學習內容進行分析、理解、探究和解決，在綜合實踐活動中，提升學生解決實際問題的能力。“STSE教育思想”重在融合教育，是新時代背景下，創(chuàng)新人才和復合型人才培養(yǎng)的重要途徑。

“項目式學習”又稱PBL學習法，是基于項目學習的一種全新的教學方法，教學活動中教師帶領學生通過實踐活動，借助調查解決復雜的問題，進而獲取較高的知識技能。具體到高中化學學科領域，“項目式學習”是指在教學中，教師針對學生所學的、已知的化學知識和化學原理，制定與學生實際能力相符合的實驗項目，學生根據項目研究，激發(fā)自主學習意識，積極分析問題，結合學習過程尋找解決實際問題的思路，制訂解決問題的方案。“項目式學習”先從理論上對方案的可行性進行論證，然后回到實際生活中開展實驗探究，在實驗項目探究中，分析可能遇到的問題，尋找改進完善的方案，進而科學合理地完成探究任務。“項目式學習”中，教師是學生學習的陪伴者和引領者，教師提前給學生提供探究的相關理念知識，做好研究思路的引導，對實驗的探究風險做出評估，然后引導學生展開實驗項目的探究，結合實踐操作，領悟實驗的原理，歸納實驗探究所得，因此說“項目式學習”是一種有效的教學相長的教學方式。在具體的基于“項目式學習”過程中，教師帶領學生設置符合認知規(guī)律的項目主題，給學生限定時間，針對項目進行分析論證，激發(fā)學生的探究思維活動，讓學生在一定的時間內取得良好的學習效果，從而減輕學學習負擔，降低學習壓力。基于“項目式學習”的主題選定，要把握兩點：一是趣味性，二是吸引力。學生對感興趣的項目才會產生探究的動力，才能激發(fā)自主探究意識。因此，在制定“學習項目”時，要盡量從項目的生活化目標出發(fā)，調動學生的生活經驗積累，讓學生借助平時所學的化學知識，去解決生活中的問題，從而增強學生的知識認同感和社會責任感。

傳統模式下的高中化學實驗教學存在著很多弊端，教師的教學只緊扣考綱和教材，一切實驗原理和實驗方案以及操作常規(guī)步驟都是按部就班，依照教材的編排體例去操作，學生只是模仿照搬就算完成了實驗任務，充當了操作工人的角色，學習主動性沒有調動起來，學習興趣不濃厚，學習效率低下，這極不利于學生的全面發(fā)展。在新課改背景下，高中化學課堂教學改革已經成為時代的必然，作為一線高中教師一定要學習先進的教學理念，引入“項目式學習”理論，與“STSE教育思想”融合在一起，創(chuàng)新教學模式，積極開展基于“項目式學習”下高中化學STSE綜合實踐活動，提升學生解決問題的能力，促進化學思維的發(fā)展，培育學生良好的化學學科素養(yǎng)。

2.“項目式學習”下高中化學STSE綜合實踐活動的理論指導

（1）重視文獻研究數據的查閱指導

在信息化高速發(fā)展的今天，科技成果日新月異，層出不窮，這些成果一時間不可能全部轉化為生產力，而是以文獻數據的形式保存于數據中，因此，在進行“項目式學習”高中化學STSE綜合實踐活動的設計時，教師要引導學生學會文獻數據的查找。學生借助網絡平臺中的數據庫，通過檢索、查閱可快速地查找到與項目學習相關的大量數據，從而為項目學習奠定理論基礎，保證項目的順利實施。目前，文獻數據的檢索方式很多，但是對高中生而言，使用還不是十分廣泛，這就要求教師要教會他們常用的檢索技巧，比如當前比較常用的維普、龍源、萬方、知網平臺的檢索方法，讓學生學會運用這些數據庫的文獻檢索方法，以提高實踐活動的效率。當學生充分掌握了這些技巧之后，就會去下載與自己開展的項目活動有關的文獻研究成果，并通過歸納匯總總結出有用的方法，奠定項目研究的堅實基礎。

以“酸堿指示劑的制作”為例，在初中化學學習中學生就接觸到這類知識，但學生只是了解了酸堿指示劑的化學性質及使用，對“酸堿指示劑的制作”則無從談起。事實上，在有些事物中就含有酸堿指示劑，如一些常見的植物“甘藍、花瓣、黑豆”等，它們的組織中就含有大量的色素，這些色素被提取之后制作成“酸堿指示劑”，這就是 “酸堿指示劑”自制。所以在基于項目式學習中，可設計“酸堿指示劑的自制”綜合實踐活動，培養(yǎng)學生的科學探究精神，發(fā)展學生的學科素養(yǎng)。

（2）指導學生做好定性實驗分析

定性實驗是項目學習中經常用到的一種方法，它能增強學生實踐活動的科學性，具有較強的說服力。但是，在進行“項目式學習”下高中化學STSE綜合實踐活動時，學生往往不能很好地運用這一方法，這就“需要教師指導學生做好定性實驗分析，提高實踐活動的實效性”。同樣在“酸堿指示劑的自制”綜合實踐活動中，教師可讓學生運用對照的方式，引導學生做定性測試，分別在酸、中、堿性三種條件下，測試“酸堿指示劑”的顏色變化有什么不同，在具體的實驗觀測時，要運用到點滴板，通過對比觀察實驗結果，學生可將等量的自制“酸堿指示劑”滴在點滴板的四個空格中，在前面三格中依次加入相同的酸、中、堿性溶液，在最后一格加入蒸餾水，觀察顏色的變化，并做好實驗數據的記錄。

（3）指導學生做好定量實驗分析

高中化學新課標明確提出，“學生要學會實驗操作，并在實驗過程中，做好定量分析，以提升學生的化學學科素養(yǎng)”。就上述實驗而言，學生必須掌握酸堿中和滴定的內涵，主要包括三個方面：一是要明確基本原理，學會選擇能夠顯示出顏色范圍的某種酸堿指示劑，二是把握實驗原理及操作過程，三是盡量做好實驗誤差的分析，收集第一手實驗數據，做好進一步的實驗分析。但是教材中對于這種滴定方法的介紹是：第一步學生首先使用滴定管，給實驗中準備好的堿性溶液或酸性溶液中滴入對應的溶液，并做好觀察和記錄;第二步借助實驗中指示劑所顯示的顏色變化，對滴定的終點做出判斷;第三步借助計算和實驗操作，測量出實驗中消耗掉的溶液的體積。教材的實驗步驟比較煩瑣，而且實驗效果并不鮮明。

而在使用儀器進行分析時，更加傾向使用儀器（PH傳感器和PH計）幫助完成滴定測量過程。具體的實驗中可借助這兩種儀器，準確地測量出自己制作的酸堿指示劑的顏色顯示范圍，因為在實驗中運用這兩種儀器有兩方面的優(yōu)點：一是實驗過程中獲得的實驗數據更加準確可靠，誤差率非常小，二是讓學生充分地掌握了運用精密儀器分析的方法，幫助學生形成更加嚴謹的科學思維。

在定量測定的實驗過程中，學生第一次使用現代儀器，有時會忽略實驗對儀器的校正，這個環(huán)節(jié)非常重要。所以，教師在進行實驗前，帶領學生學會兩種溶液的配制，一種溶液可用來測量儀器參數，另一種溶液對儀器進行校準，這樣就會保證實驗操作的科學和數據的準確。做好這一環(huán)節(jié)的工作，對于實驗技能的培養(yǎng)意義重大，可警示學生，“儀器的校準能夠降低實驗的誤差，提升實驗數據的可信度”。

3.“項目式學習”下高中化學STSE綜合實踐活動的設計

（1）交流討論，設計實踐活動方案

在開展“項目式學習”高中化學STSE綜合實踐活動時，一般以小組合作的方式組織進行，具體開展實踐活動時，先要讓“各小組成員做好前期的準備工作，即進行文獻數據的查找與檢索，奠定研究的基礎”。首先，對查找到的相關文獻資料進行歸類分析，掌握實驗設計的原理，整理出相關實驗方法。其次，要根據所掌握的資料完成綜合實踐活動實施方案，在課堂上讓各小組進行匯報，并對項目學習中的設計方案進行討論，聽取有益的建議，完善并修改方案。最后，教師對學生“項目式學習”下STSE綜合實踐活動的方案進行評價，指出缺點和優(yōu)點，提出修改建議，讓實踐活動方案更加完善可行，保證實踐活動的順利進行。

（2）改進并完善活動方案，完成實驗過程

在教師的點評與建議下，學生對之前設定的活動實施方案做進一步的調整，力求改進并完善方案。以“酸堿指示劑的自制”實踐活動為例，在討論中最后確定了兩種比較可行的活動方案：

方案一：選取新鮮的植物，并把它們清洗干凈，除去花蕊，防止影響實驗效果，然后把這些植物研磨成漿，在里面添加少許酒精，再一次融合研磨，之后加入一定量的蒸餾水，完全稀釋之后進行過濾，最后做定性的顏色測試，分別在酸、中、堿性三種狀態(tài)下，進行定量測定，觀察不同pH下溶液顏色的變化。

方案二：選取無雜質的干性食材（如黑豆等）清洗干凈，研磨成粉末，放進燒杯用熱水浸泡一會兒，進行過濾，并依次測定酸、中、堿性條件下的顏色，最后做定量測試，觀察不同pH下溶液顏色的變化。

在分別完成上面兩個實驗之后，學生已經完成了“酸堿指示劑的自制”，接下來通過酸堿中和滴定，進一步探究不同pH條件下，“酸堿指示劑”顏色的變化，具體操作如下：用提前配制好的50毫升溶液，該溶液為0.5mol/LH2SO4，并把溶液裝進有磁子的錐形瓶中，然后加入自制的“酸堿指示劑”，兩到三滴為宜，做好觀察和實驗記錄，最后將裝有溶液的錐形瓶放在攪拌器上，以合適的速度轉動，放入pH測試計或傳感器，再緩緩滴入約1mol/LNaOH的溶液試劑，做好顏色變化的記錄，最終得到實驗的驗證和結果。

4.“項目式學習”下高中化學STSE綜合實踐活動的創(chuàng)新

（1）觀察并發(fā)現實驗活動中存在的問題

仍然以“酸堿指示劑的自制”活動為例，學生在具體的實踐活動中發(fā)現了一些問題：一是過濾問題，由于選取的實驗物質中的色素顆粒太小，在過濾時容易出現堵塞，延長了過濾時間。二是重復問題，在實驗中已經做好一次定量測試，如果再做定性測試，就屬于重復工作，盡管對酸、中、堿性這三種條件下的“酸堿指示劑”顏色觀察結果較好，但是延長了實驗的時間。三是實驗拓展問題，對實驗材質的選取是不是存在誤差，從蔬菜、水果中自制提取的“酸堿指示劑”，與其他材質中提取的顏色顯示范圍是否相同或相似，這就值得考慮。另外，在酸堿中和滴定時，能不能找到更好的試劑。

（2）改進實驗，并做好實驗的創(chuàng)新

第一，改進實驗。針對上述“酸堿指示劑的自制”綜合實踐活動中出現的問題，引導學生進行探究，并提出改進方案：一是關于過濾時間太長問題的改進，可用離心機或抽濾，將溶液和沉淀物進行分離，選用上層的清液為實驗溶液;二是針對之前找到的文獻中出現的“酸堿指示劑”，做一次酸堿中和的滴定測試，測定一下其顏色顯示的范圍即可。

第二，創(chuàng)新實驗。一是選取不同實驗材質，對比實驗結果。多選取幾種常見的蔬菜和水果，用作自制酸堿指示劑的材質，做好顏色顯示范圍的觀察和記錄。如拿蔬菜和水果中提取的酸堿指示劑與甘藍和黑豆中提取的作比較，會發(fā)現顏色顯示范圍的差別比較大，說明材質對實驗的結果影響較大。二是實驗材質的研磨與食物的酸堿判斷，可借助家用的豆?jié){機將實驗用材質進行粉碎，加水靜置等待沉淀后，選取清液滴落在待測定的堿性食物上，進行食物前后顏色的判斷，由此可辨別食物的酸堿性。

第三，延伸實驗。基于“項目式學習”下的高中化學STSE綜合實踐活動，提升了“學生的學科綜合素養(yǎng)，讓學生從科學的角度了解了實驗過程，培養(yǎng)了學生嚴謹的科研態(tài)度” ，“項目式學習”下的實踐活動，增強了學生的團隊合作意識，學生從文獻查找、資料分析匯總、設計活動方案到實驗探究，通過“這些過程促進了知識的轉化與能力的遷移，幫助學生構建起了解決生活問題的思維模型。“項目式學習”下高中化學STSE綜合實踐活動可進行適當的延伸，拓展學生的知識視野，提高解決實際問題的能力。常見的延伸活動有以下幾種：一是提取指紋的實踐活動。高中生對外界的探究興趣非常濃厚，尤其是對一些案件偵破技術非常感興趣，“高中化學教師可利用學生的這種好奇心，激發(fā)他們對事物的探究欲望”，讓學生通過文獻查找、綜合實踐學習活動掌握指紋提取技術，并將設計一定的活動情境，通過指紋比對提高科學知識運用的能力。二是學習自制肥皂技術。在學習了《酯的溶解反應》一節(jié)內容之后，學生掌握了相關物質的反應原理，這時可給學生設計一個基于“項目式學習”下高中化學STSE綜合實踐活動，讓學生通過實驗自制肥皂，將“學到的理論知識運用到解決生活問題中去，體味到化學學科的實用性，提高學生的學習興趣”。

5.“項目式學習”下高中化學STSE綜合實踐活動的現實困境

“STSE”教育與新課標理念相一致，非常重視學生主體性的激發(fā)，整個教學以學生為本，“STSE”教育的目標是要培養(yǎng)學生的自主學習意識，讓學生學會學習和創(chuàng)造，通過開展STSE綜合實踐活動，促進所學知識的遷移與內化，幫助學生解決真實情境下的生活化問題，進而提升學生解決問題的能力。但是，要真正實施好“項目式學習”下高中化學STSE綜合實踐活動，在現實中還存在許多方面的問題：

（1）“STSE”教育的外延和內涵均有不足

目前我國的新課程體系仍然以學科的嚴格分類為基礎，以單個學科知識的教學為特征，許多教學內容脫離了知識情境，缺少知識的應用性和綜合性，體系化不太明顯。因此，在新時代背景下，仍然存在著現實困境，主要是“STSE”教育的外延和內涵均有不足。從科技的發(fā)展角度而言，雖然我國已經有了智能化機器人、創(chuàng)客教育等，但這些方面的教育還沒有真正融入高中課程教學體系中，只是作為學生的業(yè)余愛好、課外興趣在進行培養(yǎng)，從實質上來說，基礎教育的本質還沒有得到改變。“STSE”教育理念的落實還需時日，以便尋找到適合的載體，而這個載體即課程教學資源的有機融合。對高中化學教學而言，更需要在化學學科教學中體現出跨學科的融合特征，這也是高中化學融入“STSE”教育理念時急需解決的問題。

（2）“項目式學習”與高中化學融合教育的困境

“項目式學習”下高中化學STSE綜合實踐活動如何開展，是每個高中化學教師值得深入思考的問題。探索切實可行的實踐活動手段，是目前高中化學教學困境的另一方面。新課標理念下，許多高中化學教師從觀念上已經高度認同“STSE”教育理念，促進學科融合勢在必行，可是由于各種因素，他們一時還找不到恰當的教學手段，完成基于“項目式學習”下高中化學STSE綜合實踐活動。因此，就目前的高中化學學科教學來說，運用何種方式促進學科融合教育，融合有效的教學資源，提升“項目式學習”下高中化學STSE綜合實踐活動效率，成為化學教學首先要解決的問題。因此，積極探究“STSE”教育理念以協同優(yōu)化和整合重組的跨課程方式的下的“項目式學習”，是提升高中化學教學效率的主要途徑。作為一線高中化學教學，必須更新觀念，創(chuàng)新課堂教學模式，運用有效的教學手段，促進“項目式學習”下高中化學STSE綜合實踐活動的有效開展，進而培育學生良好的化學學科素養(yǎng)，促進化學思維向高階發(fā)展。

6.結語

基于“項目式學習”下的高中化學，能夠很好地提升學生的化學實驗探究能力，促進學生對學科知識的遷移與內化，增強高中生對所學化學學科的認同感，這與新課標理念倡導下的學科素養(yǎng)的發(fā)展理念相一致，從而更好地培育了高中生的“科學探究與創(chuàng)新意識”，提升了學生對“科學精神與社會責任”的認知，進而發(fā)展了學生的化學學科核心素養(yǎng)。

參考文獻：

[1]王珂慧.項目教學在高中化學教學中的應用研究[D].浙江師范大學，2014.

本文系平涼市教育科學規(guī)劃2021年度課題“基于項目式學習的高中化學STSE綜合實踐活動的設計與實施研究”（課題立項號：[2021]PLG232）階段研究成果。

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