基于學生科學探究與創新意識培養的高中化學項目式學習

陸潔

[摘 要]“科學探究與創新意識”是化學學科核心素養的重要組成部分，為了更好地培養學生此方面的化學學科核心素養，在化學教學中，教師可以嘗試引導學生進行項目式學習。文章基于項目式學習的優勢，提出合理選擇項目主題、確定項目目標、有效創設項目情境、科學設計項目任務、實施分組探究等教學策略，以實現學生“科學探究與創新意識”的化學學科核心素養培養。

[關鍵詞]科學探究;創新意識;項目式學習;高中化學

[中圖分類號] ? ?G633.8 ? ? ? ?[文獻標識碼] ? ?A ? ? ? ?[文章編號] ? ?1674-6058（2022）17-0076-03

化學與科技創新、環境保護、社會可持續發展有著緊密的關系。高中化學作為一門具有基礎性、實用性、創造性的學科，是我國科技強國、基礎人才培育的重要基石。基于新課標對學生化學學科核心素養的達成要求，學生需要全面理解和掌握高中化學知識內容，并能將其應用于實際問題的解決當中。因此，學生不僅需要具備基礎知識和相應的理解能力、學習能力，還需要具備科學探究的精神和創新意識，這樣才可以在學習過程中不斷思考、深入探究，最終提高學習效率，獲得學科必備知識與學科關鍵能力。而要培養學生的科學探究與創新意識，項目式學習可發揮重要的作用。項目式學習強調以學生為中心，旨在讓學生通過自主探究、思考、討論、實踐等方式獲取知識、錘煉能力、形成素養。相較于傳統教學方法，項目式學習更有利于實現對學生化學學科核心素養及綜合素質的培養。

一、項目式學習的優勢

項目式學習即PBL教學模式，是一種基于真實情境中的問題，調動學科核心知識，借助合作交流、實驗探究等多元化項目活動來完成作品的設計和展示，實現綜合能力提升以及核心素養落地的教學模式。該教學模式強調以學生為中心展開項目式教學，在項目式學習過程中，需要學生主動基于項目問題進行文獻查閱、信息檢索、知識提取，在此基礎上進行思考、分析、探究，再通過教師的引導，不斷地在認知沖突中發現問題、分析問題、解決問題，從而實現對知識技能的掌握與應用。在此過程中，不僅學生的學習效果可以得到提升，而且學生的創造力和潛能都可以得到激發，這對促進學生全面發展也具有重要的意義[1]。基于項目式學習開展化學教學，更有利于激發學生的探究、創新、想象意識，培養學生的思維及應用能力，優化課堂教學氛圍及環境。可見，項目式學習對培養學生的科學探究與創新意識有著必然的優勢。

二、基于學生科學探究與創新意識培養的項目式學習流程

（一）合理選擇項目主題

在高中化學教學中，教師要應用項目式學習來培養學生的化學學科核心素養，前提是必須結合學生的需求和要求，選擇學生感興趣的學習內容，同時結合課程教學目標，綜合學生的認知水平和生活經驗，合理選擇學習項目主題。若學習項目過于簡單或過于復雜，以及學習項目過于乏味、枯燥，都會影響到學生的參與性和能動性[2]。因此，選擇合適的學習項目主題是教師首要重點考慮的問題。

化學學習項目主題的選擇，既要源于教材又要高于教材。以“電解池”一課為例，教師所選擇的學習項目應該符合學生的基礎知識水平、貼近學生日常生活，同時該學習項目還應該具有趣味性、啟發性、探索性，這樣學生才可以積極主動地參與到探索、學習、思考當中。教師可以“氯堿工業產品在生活生產中的廣泛應用”為主題，通過《厲害了，我的國》等視頻介紹，激發學生的求知欲，再以實際工業生產作為學習項目的切入點，既可將微觀抽象的電解原理具象化，激發學生學習的欲望，又能帶領學生迅速進入學習狀態，同時身邊的化學知識的應用能有效提升學生對化學相關職業的認同。

（二）確定項目目標

任何教學都始于目標的確定，教學目標是一節課的核心，因此項目式學習應以項目目標為導向，并始終圍繞實現項目目標來進行。基于學生科學探究與創新意識培養的項目目標，應明確學生要完成哪些項目任務，發展什么素養，達到哪層素養水平。以“電解池”一課為例，教師可通過“電解池溶液離子的放電順序”的探究，發展學生的“宏觀辨識與微觀探析”核心素養;通過利用電解原理設計實驗進行氯堿工業模型初探→離子交換膜模型再構→工業模擬裝置設計，發展學生的“證據推理與模型認知”核心素養;在整個項目式學習的過程中，通過發現問題、思考問題、解決問題的螺旋式上升，發展學生的“科學探究與創新意識”核心素養。

（三）有效創設項目情境

項目式學習是基于真實情境中的解決問題的完整意義上的探索，真實情境的創設是項目式學習的敲門磚。所創設的情境可以來源于實驗探究、化工生產、化學史實或社會熱點議題等。例如，在“電解池”的教學中，筆者引用了本地即將投產的氯堿工業項目建設作為學習項目情境，讓學生體會真實的化學項目。當然，并非所有學習項目都能找到對應的真實情境，這時可以依照“邏輯成立”“材料允許”“實際可能”三要素來創設“真實”情境。

（四）科學設計項目任務

項目任務比學習內容更為具體，適當將學習項目分解為幾項學習任務，更具有可操作性，尤其是學生剛剛開始接觸項目式學習還沒能把握學習節奏時，任務驅動更便于教師把控課堂，也更利于學生完成項目。同時項目任務更能發散學生思維，激發學生學習欲望，讓學生體驗探究的樂趣，收獲學習的成就感。

以“電解池”一課為例，在“電解原理的項目式學習”中，筆者通過創設氯堿工業情境引入研究項目，再結合課標要求制訂相應的學習目標，并設置層層遞進的項目任務。首先，讓學生課前自主查閱資料，從生活和本地經濟生產的角度去感受電解飽和食鹽水在氯堿工業中的重要地位;通過了解氯堿工業的發展歷史和當前國內外的前沿技術，引起學生對該學習項目的關注;通過課前微課等學習資料，讓學生有基本的項目知識儲備。其次，在課堂上通過“項目初探→模型再構→工業模擬”三個活動環節，設置系列子任務（如圖1），讓學生在問題的驅動下，獲取知識，提高能力。

課前任務更有利于學生了解項目背景，以便快速理解學習項目的內容;課堂上項目任務的設計是核心，能讓學生通過項目任務，在實踐過程中探索、理解和掌握知識。學生通過實驗探究、實驗改進和實驗評價，完成知識向技能的轉化。教學實踐證明，明確項目任務，可以促進項目式學習的有效開展，進而有利于學生后續取得理想的學習效果。

（五）實施分組探究

在明確項目任務后，為了充分調動學生的積極性，發散學生的思維和想象，教師可以組織學生以小組合作的形式來落實項目學習、探究、創新、實踐。在分組過程中，教師要結合每個學生的性格特點及學習能力進行均衡分組。分組完成后，教師要把學習內容拆分成獨立的小項目，基于不同項目設置不同的驅動性問題，然后將項目分給每個小組，要求小組成員在合作探究、交流分析的過程中掌握知識內容、化學規律、應用原理等[3]。這種教學模式相比傳統教學的理論講解、灌輸指導，能使學生更好地發揮自身在課堂學習中的能動性，讓學生在一個自由、和諧、有趣的課堂氛圍中自主探究知識和掌握技能。

以“電解池”這一課的教學為例，分組探究流程子任務一時提出的項目問題是：“根據教師提供的不同的電解質溶液與不同的電極材料，可以設計出哪些電解池裝置？”然后組織學生交流討論、實驗探究、總結歸納、得出規律。在此過程中，各小組自行設計實驗并進行實驗探究，學生的思維能力、創新能力、探究能力等得到了培養。

（六）總結評價

在項目式學習的過程中，及時的過程評價和科學合理的總結評價至關重要。在這個過程中，學生常常會遇到各種問題和阻礙，或者對相關知識內容沒有清晰、系統的認識，這些都需要教師通過及時評價來幫助學生進一步突破。在教學總結過程中，教師應該就每個小組的項目完成情況進行問題分析、知識總結、延伸拓展，以此來幫助學生就課程內容形成清晰、完整、系統的知識框架[4]。在教學評價過程中，教師應該對每個小組的項目完成情況進行肯定、鼓勵、表揚和鞭策，并組織學生進行小組內互評、小組間互評等，旨在通過師生點評和生生互評等方式更好地激勵學生、鞭策學生，讓學生能夠通過評價看到自己的問題和不足、發現自己的長處和優點。基于過程和結果的總結評價可以實現項目式學習的進一步優化和提升。

三、優化項目式學習效果的技巧

（一）建構師生項目合作體

項目式學習中，學習氛圍直接影響學生的學習興趣。因此，教師在課堂上應注意創設教學情境，巧設問題，并以“少講多學”為基本原則，為學生創造更多的想象空間，加強師生之前的情感溝通。教師可采用親和、風趣的語言以及溝通模式，加強師生溝通與合作，建立良好的師生關系，激發學生的學習興趣，幫助學生在輕松的氛圍中獲取所需知識。與此同時，教師要結合學生的實際情況，采用個別學習與小組學習相結合的方式，在自由討論中不斷加強師生之間的情感交流，關注學生的情感態度以及價值觀，這對提高項目式學習的教育價值有促進作用。要通過開展項目式學習培養學生的創新意識以及科學探究能力，就要增強教學問題的開放性，對提問進行階梯式設計，培養學生獨立思考的能力，從而實現對學生創新意識的培養。

（二）豐富項目式教學方法

對項目式學習進行優化，可充分利用動畫模擬對抽象知識進行形象化設計，這對進一步提高學生的項目式學習水平有促進作用。結合“電解池”的知識內容，在含離子交換膜的電解池模型的建構過程中，可利用Flash動畫對知識內容進行形象化設計，以展現微觀粒子的運動變化狀態，將難以理解的知識重難點具象化，幫助學生客觀形象地學習和理解相關知識點。還可運用pH傳感器等手持技術，借助數字化實驗，將模糊的感性認識進一步轉化為精準的可視化的知識。

此外，積極開展項目式實驗探究，也是培養學生科學探究和創新意識的重要途徑。實驗探究，既包括規范性實驗操作，也包括創新性實驗操作。開展實驗探究，既可以是具體的實驗操作，也可以是運用紙筆的實驗設計，還可以是利用希沃等新媒體技術實施的虛擬實驗探究。通過這些富有創意的探究性實驗，學生的個性特長、聰明才智得到充分的展示和發揮，發散思維得到充分的開拓，創新意識也得到充分的培養。

（三）不吝將時間和質疑權留給學生

具備質疑能力是能提出問題的基礎。研究發現，要想有效地提高學生提出問題的水平，首先就要培養學生的質疑能力，要有針對性地激發學生的思維，適當地引導學生在思考中發現問題、提出疑義、敢于思考、敢于提問。當然，這個過程需要時間，不可急于求成，應當在日常學習中培養學生從哪個角度提問、如何提問的能力。這就要求教師在教學過程中要明確重難點，引導學生圍繞重難點內容提出疑問，同時也要關注對學生提問習慣的培養，根據化學學科特點，引導學生多維度、多角度去發現問題。

綜上，在高中化學教學中培養學生的科學探究與創新意識是尤為重要和必要的，而科學合理地應用項目式學習，則更有利于提高學生化學學科核心素養培養的有效性。為了充分發揮項目式學習的作用與價值，教師應結合學生的實際情況及教學目標來設計學習項目，為學生提供自主探究與分析的時間及平臺，使學生在深入探究、思考、想象的過程中，實現化學學科核心素養的培養與提升。

[ ? 參 ? 考 ? 文 ? 獻 ? ]

[1] ?唐勁軍，梁舒敏. 基于“科學探究與創新意識”素養視角的高考化學試題分析[J].化學教學，2020（11）：85-90.

[2] ?張夢針，李海燕，柏龔. 項目式學習在中學化學課堂中的應用：以“如何解決生活中的白色污染”為例[J]. 教育現代化，2019（97）：241-243，251.

[3] ?袁歡，姜建文. 核心素養導向的微項目模塊分析與教學建議：以魯科版高中化學必修教材為例[J].中國教育技術裝備，2020（3）：43-45.

[4] ?單楚涵，陸國志. 基于提升高中生多元能力的項目式學習模式：以“金屬鈉及其化合物”為例[J].山東化工，2020（21）：209-210，213.

（責任編輯 羅 艷）