基于項目式學習的高中化學實驗教學研究

黃旭花

摘 要：在高中化學學科的實驗教學活動中，不同的自主學習模式的應用效果存在一定差異，其中項目式學習模式是有效激發高中生化學實驗探究興趣的關鍵教學手段。在分組開展項目式學習活動的過程中，不同層次高中生需要明確實驗目的和宏觀微觀探究思路，協同構建化學實驗知識體系。本文將著重研究基于項目式學習的高中化學實驗教學策略。

關鍵詞：高中化學；實驗教學；項目式學習

在高中化學課堂中，實驗教學活動需要貫穿全程，因此可以對常見化學試劑進行合理分類和保管，對物質分離提純實驗、溶液配制計算實驗、氣體實驗室制法實驗、酸堿中和滴定實驗等學習任務進行系統化建構。項目式學習模式可以激發高中生的化學實驗探究興趣，協助高中生理解化學實驗分析方法和宏觀微觀物質的轉化平衡原理。

一、項目式學習的基本內涵

項目式學習模式能夠凸顯高中生在化學課堂中的教學主體地位，并通過實踐探究、開放思考等多種教學形式，著重培養高中生的學科思維以及核心素養能力。項目式學習模式更側重于啟迪學生的學科思維和知識體系建構，因此在設計化學實驗微項目的過程中，需要從學科教學活動的創新設計和預習準備環節入手，將化學實驗目標與實驗流程進行系統化分析[1]。在開展不同階段項目式學習活動過程中，小組合作學習目標的針對性較強，可以將化學實驗中疑難點直觀展現在學生面前，引導高中生從實驗探究環節中完善化學宏觀和微觀辨析思路。項目式學習模式的應用重點在于提升高中生的化學學科實踐應用技能水平，并在協同設計小組項目的過程中，凸顯不同層次學生的思維差異和個體化學習特征，將自主學習和實驗探究過程中的學科知識獲得感轉換成科學探究思維觀念。高中化學教師需要選用科學的分組方法，對分工協作過程和結果進行客觀評價，協助高中生從不同難度系數的化學實驗項目中收獲更多基礎知識和科學研究技能[2]。

二、高中化學實驗教學的重難點

（一）宏觀辨識與微觀辨析

在高中化學課堂中，通過宏觀辨識以及微觀辨析，高中生能夠從化學學科的角度認知和理解各類化學物質之間的內在聯系，從宏觀層面對常見化學物質進行合理分類，從微觀層面上辨析化學物質的內部組成結構、性質存在的差異[3]。宏觀辨識與微觀辨析，是雙向論證化學實驗設計方案的關鍵，因此高中生需要具備一定的化學物質性質推理分析能力，在特定反應條件下不同化學物質之間的反應原理以及變化趨勢都可以被限定在某個領域之中。例如：氧化還原類反應，高中生可以從反應前后的物質性質入手，對反應物進行量化分析，對氧化物、還原物以及被氧化被還原之間的關系進行辯證性分析。宏觀辨識與微觀辨析，是協助高中生設計化學實驗的關鍵學科思維能力，可以佐證化學此門科學的實驗研究價值。宏觀辨識與微觀辨析過程，都需要建立在高中化學實驗的系統化教學模式基礎之上，并對實驗設計過程進行合情推理，協助高中生從實驗過程中發現某些物質的不同性質特征，避免受到傳統驗證性實驗操作模式的思維限制[4]。

（二）變化與平衡

在高中化學實驗教學活動中，變化與平衡觀念的滲透效果主要依賴于實驗教學情境，因此高中化學教師需要合理運用微項目等具體實驗教學模式，協助高中生在分組完成實驗目標的過程中，理解與掌握化學反應的基本原理、有機物無機物的各項性質等內容[5]。變化與平衡，需要貫穿高中化學實驗教學的全過程，因此需要對化學變化的本質、限度等核心教學目標進行直觀展示，師生需要在生活化以及問題教學情境中，動態化分析化學反應過程以及基本原理。變化與平衡能夠體現在化學實驗過程之中，但是需要通過各類化學反應以及基本物質性質解決各類生活實際問題。不同類型物質的運動和變化趨勢，與特定化學反應條件有關，因此高中生需要從具體化學反應原理中，多視角解讀各類實際問題的創新解決思路。很多微型化學實驗探究類實驗項目，都可以在一定限度條件下動態化調整反應物質的含量比例，但是高中生需要在化學教師的有效引導之下，逐步理解和掌握化學物質的各項性質在變化過程中的探究分析規律。

（三）證據推理與模型認知

證據推理與模型認知，是高中學生必備的學科核心素養。在高中化學學科的實驗教學活動中，嚴謹的思維邏輯主要來源于證據推理以及模型認知環節，因此需要對化學物質的基本組成結構以及性質變化進行合理假設，并通過嚴謹的推理分析方法，論證觀點結論與證據之間的內在邏輯關系，還需要對特定模型在化學現象中的應用過程進行邏輯推理與分析。證據推理與模型認知，需要通過生動直觀的實驗教學模式，協助高中生理解化學現象和本質之間的差異，可以從物質類別、元素價態以及化學性質等多個層面進行推理分析。不同化學模型中的物質性質和基本反應原理，都可以被抽象到邏輯推理環節之中，但是需要對特定觀點和假設的合理性進行反向驗證和分析。通過系統化的高中化學實驗分析模式，高中生可以在實驗教學情境中發現證據推理的基本規律，并從學科思維邏輯層面上辨析化學反應模型和物質性質之間的內在關聯性。

三、高中化學實驗教學存在的不足

（一）以驗證性實驗為主

在高中化學實驗教學活動中，很多教師仍然以驗證性實驗教學方式為主，并不能積極引導學生從多個角度分析化學反應以及現象本質之間存在的差異，因此不能合理融入學科核心素養以及項目式學習等新型教學模式。驗證性實驗會直接限制高中生的化學技術知識的認知和理解，也容易形成思維瓶頸，因此不能夠充分凸顯學生的教學主體地位，使學生更容易陷入知識誤區以及學習瓶頸。高中化學學科的知識體系相對復雜，傳統的驗證性實驗并不能客觀解讀化學物質的性質和變化原理，容易降低學生的化學學習興趣，對多種化學實驗器材以及實驗材料的綜合利用率較低。以驗證性實驗為主的高中化學實驗課堂并不能合理運用多媒體教學資源，在進行實驗演示、直觀操作過程中，很多學生的學習興趣并不濃厚，課堂參與積極性不高，普遍認為化學實驗非常抽象，對驗證性實驗與生活實驗之間的有效銜接產生了負面影響。

（二）教學模式單一

在高中化學實驗課堂中，教學模式單一是直接影響教學質量的主要原因，也會對高中生的學科核心素養能力產生負面影響。很多高中生在理解和掌握化學學科的宏觀以及微觀基礎知識過程中，需要通過嚴謹的推理與邏輯分析方法，驗證化學實驗的合理性，若教學模式比較單一則會直接限制其想象力以及實驗創新設計能力。被動的化學實驗探究學習環境以及模式，并不能凸顯出高中生的教學主體地位，導致在實驗演示以及現象分析等教學環節中師生之間的配合度不足，因此很多驗證性實驗的分析結論普遍存在固化問題，難以提高高中生的化學現象分析能力。教學模式會集中體現在教學情境實施環節之中，高中化學教師與學生之間的互動頻次相對較低，難以激發高中生的實驗學習興趣，容易混淆部分化學基礎知識以及實驗分析原理，因此學生的證據推理以及模型認知能力并未得到有效提升。當前大部分高中化學教師的實驗教學觀念滯后，不能大膽應用新型教學方法，因此高中生的實驗探究水平存在較大差異。

（三）不重視思維啟迪和反思總結

在高中學校化學實驗課堂中，部分化學教師不重視思維啟迪以及學生的反思總結過程，因此實驗教學模式的創新效果難以達到預期目標，還會對高中生的化學物質分類以及組成結構性質理解產生負面影響。科學合理的思維啟迪以及反思總結模式能夠起到凸顯學生教學主體地位的作用，但是很多高中化學實驗教師與理論課教師之間的配合力度不足，難以形成正向反饋評價機制，在實驗演示以及跟蹤指導環節中學生的主體性特征并不顯著，因此不能夠啟發學生從微觀和宏觀兩個層面進行辯證分析，還會對學科核心素養能力的培養質量產生一定影響。高中化學教師不重視學生的思維啟迪以及反思總結環節，因此很難在實驗教學活動中形成思維閉環，對高中生的證據推理以及模型認知能力產生的負面影響，還會對有機化合物、無機化合物等不同化學物質的性質分類結果、高中生化學知識體系構建產生消極影響。

四、基于項目式學習的高中化學實驗教學策略

（一）構建問題情境，引導學生設計實驗

在高中化學實驗課中，師生需要共同引入項目式學習模式，并積極構建問題情境，引導學生從不同的角度創新設計驗證性實驗或者探究型實驗，從宏觀和微觀兩個層面上，分析各類實驗問題以及現象本質等相關內容。以蘇教版高一必修第1冊教材為例，在創新設計物質分類等相關專題實驗過程中，需要對物質的物理計量方法以及化學計量方法進行對比，引導高中生深入思考物質的化學計量方法是否能夠與宏觀層面上的物質組成結構相對應，尤其在引入摩爾等化學計量單位過程中，很多高中生很容易混淆計量方法與標準物質，需要通過更加嚴謹的問題驗證以及邏輯推理方法進行實驗設計。在構建化學實驗問題情境的過程中，師生需要通過多媒體課件以及教學資源，將化學實驗與基礎知識體系之間的關聯性進行辯證分析，從宏觀意義層面上深入探究實驗問題與現象之間的內在關聯。很多化學物質以及化學反應都需要在統一的計量標準基礎上，因此高中生需要在化學實驗教師的有效指導下，對常見化學物質問題進行深入探究以及驗證分析。

（二）貼合生活實際，激發開放性實驗思維

在構建高中化學實驗的項目式學習模式過程中，教師需要配合學生接觸到的生活實際問題，激發高中生的開放性實驗思維能力以及學習興趣，并通過系統化的高中化學實驗知識體系建構方式，引導鼓勵高中生對于化學實驗進行科學探究。以蘇教版高一必修第1冊教材為例，在對“海水中的化學物質”進行實驗探究的過程中，應不僅限于氯元素和鈉元素，還可以在課前導入以及預習環節中滲透地球海洋中的化學元素排行，逐步激發高中生實驗探究的學習興趣，并結合學生能夠接觸到的海洋生物構建問題式教學情境。在激發高中生開放性實驗思維的過程中，還需要滲透海洋化學資源與生物資源之間的關聯性，協助高中生辯證性分析海洋化學物質與生物體是否存在共生等獨特關系，并從具體案例和生活實際問題中發現推理證據，高中生在闡述實驗觀點的過程中能夠逐步強化實驗探究思維的邏輯嚴謹性。

（三）加強師生互動，凸顯學習主體

在高中化學實驗的項目式學習模式中，加強師生互動是凸顯學生主體地位的關鍵，因此高中化學實驗教師需要協助學生完成不同類型實驗項目，從多個角度激發高中生的實驗探究學習興趣。以蘇教版高一必修第2冊教材為例，在對化學反應與能量變化專題進行實驗探究的過程中，需要合理滲透變化與平衡觀念，對化學反應的本質以及不同現象進行合情推理，協助高中生對不同化學物質在具體反應條件下的熱量變化趨勢進行建模分析。在進行師生互動的過程中，教師需要引導不同學習小組開展實驗設計和項目活動過程中存在的問題進行集中研討，才能夠凸顯學生的教學主體地位，對某些化學反應速率以及限制條件進行合情推理、證據分析。很多高中生能夠從具體化學反應中發現吸熱或者放熱的宏觀現象，還可以結合氧化還原反應中不同物質的化學性質變化趨勢，詳細闡述實驗觀點和結論的合理性。加強師生互動是凸顯高中生學習主體地位的關鍵，但是需要完善項目式學習模式與化學實驗的銜接方式。

（四）合情推理，引發學生自主思考

在項目式學習模式中，高中化學教師需要與學生共同完成合情推理目標，并在設定多種實驗問題的過程中，引發學生自主思考以及小組內部交流。以蘇教版高一必修第2冊教材為例，在對含氮化工原料進行實驗驗證分析的過程中，師生需要對化工行業領域內的無機化合物成分以及性質進行實驗推理分析，對氮元素的固定以及變化轉移原理進行合情推理。高中生需要在化學實驗教師的有效指導之下收集更多實驗證據和案例材料，對各類實驗論點進行反向推理分析，才能逐步形成完整的證據推理邏輯，高中生在進行自主思考以及小組內部交流的過程中，能夠發現含氮化合物在不同化工工藝中的應用價值以及資源利用率等相關規律。合情推理是引發高中生對化學實驗進行自主思考的關鍵，因此高中化學實驗教師還需要著重培養學生的質疑精神以及創新實驗設計思維。

（五）反思總結，給予正向反饋

在協同構建項目式學習模式過程中，高中化學實驗教師還需要通過系統化以及分層次的反思總結環節，給予學生正向反饋信息，鼓勵學生積極參與到實驗項目以及學習任務之中。以蘇教版高二選擇性必修第1冊教材為例，化學實驗教師需要合理布置水溶液中的離子反應類實驗等具體項目，不同層次學生可以選做其中2～3個項目，但是需要將實驗報告以及展示結果進行全面記錄，并在實驗總結環節中發現水溶液離子反應的基本規律以及現象本質。在鹽類水解實驗項目中，部分高中生會將氧化還原反應與生活常見的化學反應現象對應，并在實驗教師的引導下從微觀層面分析，鹽類水解反應中的物質變化規律以及能量轉換原理。高中化學實驗教師需要通過學生的反思總結，客觀評價高中生對某些實驗的證據推理分析能力，并給予正向反饋結果。

結束語

在高中化學實驗教學活動中，項目式學習模式能夠凸顯高中生的教學主體地位，因此高中化學實驗教師需要合理創設教學情境，從實際問題中發現化學實驗的創新設計思路，協助高中生構建化學實驗知識體系和思維模式。

參考文獻

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[5]張志睿.高中化學實驗教學中微項目學習的應用[J].化工管理，2021（35）：63-64.