項目式學習引領下的實驗探究測評與教學對策

姚進宏 方曦 李元紅

【摘 要】本文以2023年廣西初中學業水平考試化學試題第29題為例，探討項目式實驗探究試題的命制特點與考查方向，分析項目式學習的特點和優勢，提出開展項目式學習的教學應對策略。

【關鍵詞】中考化學；實驗探究；項目式學習

《義務教育化學課程標準（2011年版）》（以下簡稱“2011版化學課標”）充分體現科學探究的重要價值，《義務教育化學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“2022版化學課標”）將科學探究改為科學探究實踐，名稱的改變凸顯了探究活動的實踐性。另外，2022版化學課標明確了項目式學習的概念，提出要注重開展項目式學習活動和跨學科實踐活動，引導學生“做中學”“用中學”“創中學”，促進學生核心素養的發展，充分發揮實驗和實踐的教學功能和育人價值。筆者研究發現，2023年廣西初中學業水平考試（以下簡稱“中考”）實驗探究題呈現出項目式學習的命制思路，注重考查學生解決實際問題的能力。由此，筆者以2023年廣西中考化學試題第29題為例，探討中考化學項目式實驗探究題的命題思路及教學策略。

一、問題的提出

2011版化學課標規定的實驗探究學習內容有科學探究，了解小蘇打在日常生活中的用途等［1］。2022版化學課標明確提出項目式學習活動的建議，在活動中，教師可以通過科學探究、實踐等方式，讓學生積極主動地獲取化學知識、感悟化學原理、解決化學問題。而這些重要的實踐活動對發展學生的學科核心素養具有不可替代的作用。因此，依據課標要求來命制試題，可以實現考試由一般的評價工具向全面育人載體的方式轉變。

（一）2023年廣西中考化學試題第29題的命題分析

（2023·廣西）（第29題節選，題目有調整）

任務一 初識膨松劑

膨松劑能使食品變松軟、蓬松。碳酸氫銨、碳酸氫鈉常用作膨松劑。碳酸氫銨別名碳銨，碳酸氫鈉俗名是 ① 。

任務二 比較膨松效果

通過以上實驗發現，加熱碳酸氫銨的面團更大更松軟，其原因是 ② 。

任務三 測定膨松劑中碳酸氫銨的含量

膨松劑中的其他成分受熱不分解，為測定膨松劑中碳酸氫銨的含量，同學們分別設計了實驗方案。

1.甲同學提出，加熱一定質量的膨松劑，使其完全分解，通過測定反應前后物質的質量差來算出碳酸氫銨的含量。

2.乙同學認為，膨松劑中可能含有水分，會影響實驗結果。他提出可以通過測定反應后生成氨氣的質量來達到實驗目的，故設計了如圖1所示實驗裝置及主要步驟。

（1）步驟4的具體操作是 ③ ，若沒有此操作，會使測量結果 ④ （填“偏大”或“偏小”）。

（2）裝置C中發生化合反應，其反應的化學方程式是 ⑤ 。

（3）裝置D的作用是 ⑥ 。

3.丙同學提出，將圖1中裝置B、C對調，也可以達到實驗目的，其理由是 ⑦ 。

1.圍繞核心素養，科學制訂評價目標

中考試題要立足于學科核心素養，圍繞考查目標進行設計。實驗探究題的主要功能是通過觀察、實驗等手段獲取化學事實，進行證據推理，從宏—微—符三重表征的視角揭示物質及其變化的規律，從而解決化學問題。這類綜合題通常涉及多種素養，并主要側重某一種素養進行考查。例如本題側重考查學生基于真實情境，設計簡單實驗方案的能力，以及基于事實，通過對比、計算，分析實驗原理和證據，形成結論，完成相應探究的能力。

2.圍繞測試任務，合理進行設問

本題將情境素材與核心知識有效關聯，考查了學生的學科關鍵能力。首先，設問體現科學性。任務三中步驟1在加熱前先通入氮氣一段時間，是為了讓殘留在實驗裝置內的水分、CO2被吸收完全。加熱后，也會有一部分氨氣殘留在裝置內。因此，設置了步驟4“再次從m端通入氮氣一段時間”，否則會使最終結果偏小。其次，設問體現進階性。任務二比較膨松效果的原因，讓學生在自己的知識儲備中提取碳酸氫銨受熱分解的化學反應，任務三則進階為通過測定氨氣的質量來計算碳酸氫銨的含量，學生需要調用已有知識進行綜合分析。題目按照學生認識層級逐級設問，較好地體現了設問的進階性。最后，設問體現綜合性。任務三充分考查了學生的綜合分析能力和信息處理能力。學生需要正確分析化學反應原理，理解每個實驗裝置的作用，才能梳理本題的實驗目的，然后通過文字呈現。這既體現學生思維的縝密性和嚴謹性，又引導和幫助學生建立從單點聯結走向多點和關聯聯結，從孤立走向系統，從定性走向定量的思維體系。

3.梳理必備知識，均衡分布知識點

為確認試題核心知識的覆蓋度、關鍵能力考查的均衡度、核心素養類型的豐富度，筆者基于對義務教育化學課程學業質量標準的認識［2］，對2023年廣西中考化學試題的核心知識、關鍵能力和核心素養進行分析，結果見表1。

表1 試題命制屬性分析表

（二）學生的答題情況及失分原因分析

1.答題情況概述

題目選取學生熟悉的生活素材。學生在答題過程中，要通過閱讀、觀察實驗裝置圖來獲取新的知識，同時分析情境信息并解決問題。根據學生的答題情況可知，設問①簡單，設問⑤難度適中，設問②偏難，設問③、④、⑥、⑦很難。除設問⑥和⑦外，其他設問區分度均較強。從學生的實際答題情況還可以發現以下問題：一是對實驗目的、實驗證據、實驗結論和儀器用途不清楚；二是對實驗原理和實驗方案的設計沒有完全領會，因此對試題中的信息處理不到位，不能準確進行分析和推理；三是解決綜合問題的能力不夠，信心不足，個別設問出現較多空白卷。

2.失分原因分析

從學生的答題情況分析失分原因，可以追根溯源到教學方面，主要有以下幾點：

（1）強調接受性學習，忽視探究性學習。在傳統應試教育壓力下，許多教師采取壓縮新授課時間，把學生探究實驗變成“依葫蘆畫瓢”的“驗證實驗”，甚至出現“黑板實驗”的不當做法。即教師講授實驗原理、實驗步驟和注意事項，學生按照教師事先設計好的實驗報告照搬，甚至通過背誦的方式記憶實驗要點和結論，去完成實驗教學。學生并沒有真正參與到實驗問題的提出、假設和設計的環節中，對實驗結果不能做出具體的分析和論證，靈活運用也就無從談起。

（2）教師過于強調教法設計，忽視學法設計。化學學科在初三才開設，而學生經歷了兩年的初中階段學習，學習習慣、學習模式容易固化。部分教師出于時效性等因素的考慮，把教學的重心放在教法的設計上，代替學生建構知識內容體系，過度追求幫助學生建立解題“套路”，在教學中忽略了學生對化學知識的真正理解，耗費大量時間進行“模板、套路”訓練。如本題設問⑥和設問⑦，學生未能準確分析各裝置的作用，失分很多。這與學生“套路式”解題，對新情境下的題目缺乏閱讀、提取、整合信息的能力有關。

（3）強調知識和技能的學習，忽視過程和方法的學習。在傳統應試教育觀念的影響下，部分教師把課堂變成理論知識的灌輸陣地，一味要求學生死記硬背已有的化學公式和原理，教學以講授為主，很少開展化學實驗，教學內容也只局限于考試內容。如本題設問⑤，要求學生寫出氣體通入濃硫酸發生化合反應的化學方程式，這個反應在教材中未出現過，學生會比較陌生，僅靠平時死記硬背是做不出來的。

（4）強調實驗技能的訓練，弱化實驗思維的培養。在實驗探究教學中，教師通常強調實驗技能的訓練，忽視對學生實驗思維、探究能力的培養。如本題設問③和設問④，需要學生清楚整個實驗的實驗原理和實驗方案的設計，學生如果沒有良好的實驗思維能力是無法做到的。

（三）試題價值分析

2023年廣西中考化學試題實驗探究題體現了從考查學科知識向考查核心素養的轉變。學生需要具備全面的學科知識和科學思維，擁有設計實驗探究方案的能力和準確的文字表述能力，才能順利解答。因此，教師的教學應從總結解題技巧，轉變到培養學生的化學學科核心素養上來。教師要積極地從熟悉的2011版化學課標向2022版化學課標所強調的“素養導向、學科育人”的主旨精神轉變，在日常教學中既要重視科學探究形式，更要重視探究過程的思維訓練，建立實驗步驟、實驗結論與實驗目的之間的邏輯關系，真正實現培養學生解決問題的能力，而不只是解題能力。

2023年廣西中考化學試題實驗探究題從題型上看，也是一種依照項目式學習理論開展“項目式實驗探究”的新嘗試，將“如何制作一個更蓬松的面包”的項目式學習的內容，抽取與膨松劑相關的內容，變成對“如何選擇膨松劑”“如何定量使用膨松劑”的遞進式問題，并做了層層任務分解，進行了一系列實驗探究。

初中化學項目式實驗探究和項目式學習是密切相關的，二者可以相互支持和促進。項目式實驗探究是一種基于實驗的學習方法，通過實際操作、觀察和數據分析，讓學生主動參與學習過程，培養他們的實驗設計和科學思維能力。項目式學習則是一種綜合性的學習方式，將跨學科知識和技能融入一個項目中，讓學生在解決實際問題的過程中發展各方面的能力。項目式實驗探究往往是項目式學習過程中的一個組成部分。

中考測評題型方式的轉變是教育教學改革的風向標，促使我們的課堂教學也要做出相應的改變。為此，教師需要在日常教學中，合理開展項目式學習，培養學生的實驗設計能力、科學思維能力和合作溝通能力，為今后解決此類項目式實驗探究題奠定堅實的基礎。

二、項目式學習的特點和優勢

（一）項目式學習的內涵和特點

項目式學習是以美國教育學家杜威“做中學”的教學思想為理論背景產生的一種教學模式。它倡導教師以現實生活中的真實問題創設情境，學生在問題的驅動下探究、學習、解決問題（形成產品或作品），同時在這一過程中完成學科知識的建構。筆者整理了傳統教學解決問題的途徑（如圖2）和項目式學習解決問題的途徑（如圖3）。對比兩種不同的途徑，我們可以發現項目式學習從問題需求出發，讓學生主動獲取相關的知識解決實際問題，更重視問題的提出、探究過程的推導及思維訓練，真正培養學生解決問題的能力。

（二）項目式學習的優點

在“教—學—評”一體化的大背景下，以項目式學習的方式開展項目式實驗探究教學，可以讓學生在真實的體驗和參與過程中，實現“源于實踐、在實踐中、為了實踐”的真實學科探究，使學科核心素養真正落地。

1.有利于激發學生的探究、創新、想象意識

項目式學習要求教師重組教學內容，圍繞真實問題設定具體的學習項目，引領學生在真實情境下發現問題、解決問題。學生在精心設計項目作品，規劃和實施項目的過程中，學習態度、學習方式、學習內容以及學習結果等方面得到提升，激發了探究、創新、想象意識。學生還可以在團隊合作中互幫互學，在接受不同觀點中實現思維碰撞、擴展視野。

2.有利于培養學生的STEAM思維及應用能力

項目式學習的“項目”不同于課本中常見的結構優良的問題，而是在真實情境下的某一實際問題。學生運用簡單的線性思維往往無法分析和解決這些問題，需要改變固有的學習習慣，運用綜合思維能力，結合STEAM的理念去分析問題、解決問題。長期堅持下來，學生的分析、推理、判斷、應用等能力將得到提升，再遇到類似的項目式實驗探究題，自然也能迎刃而解。

3.有利于激發課堂活力，優化課堂教學氛圍

項目式學習將傳統教學中的師生單向交流轉變為師生、生生、人網之間的多向交流，學生成為學習主角，激發了學習的興趣和積極性。學生在項目的指引和問題的驅動下，自主選擇學習資源和研究途徑，模擬科學家或工程技術人員進行深入探究，并在解決問題的過程中再次發現問題，從而在整個解決問題的過程中，一步一步點燃學習的興趣，最終解決問題，獲得解決問題的策略和產品。

三、項目式學習的實施

項目式學習的過程貫徹了“做中學”“用中學”“創中學”的理念，學生可以從中獲得更為完整的知識體系和操作經驗，實現全方位、多維度地發展初中化學學科核心素養。要實現上述目標，設計和選取一個好的項目，并有策略地開展和實施，是目標達成的前提和保障。

（一）項目主題的選擇

對教師而言，開展項目式教學一般流程如圖4所示。

根據上述流程，開展項目式教學時，我們主張在課程標準的要求下，以教材章節為主題，進行大單元的整體思考，根據教學內容和學生經驗，多維度考慮如下問題：是否涵蓋核心知識，是否充分重視學生的主體地位，是否把發展學生的學科核心素養放在首要目標，是否貼近社會和生活，是否能激發學生的學習興趣，是否具有可操作性等。

根據學科相關性原則，我們可以選擇與化學反應、物質性質、環境保護等相關的主題進行項目式學習。比如在科學探究與化學實驗板塊，可以選擇“探究人體吸入與呼出的氣體主要成分的差異”“綠色植物葉片在白天和夜晚釋放的氣體成分的差異”“當地近年來空氣質量變化的調查分析”等項目開展學習。

根據學生興趣和需求原則，教師可以通過調查問卷、討論和個別對話等方式了解學生的興趣和需求，選擇學生感興趣和投入度高的項目或創設項目情境。如在物質的性質與應用板塊，可以選取“自制汽水”“探秘支持航天員呼吸的氣體環境”“垃圾分類及處理的具體做法”等項目開展學習，培養學生的問題解決能力和實踐能力。

根據知識的延伸性、拓展性、實踐性和應用性原則，教師可以結合生物學、地理學等學科知識，選擇一些跨學科的主題，將其他學科的知識與化學知識進行整合，開展與環境、健康等相關的項目式學習。如在化學與社會跨學科實踐板塊，可以選擇“設計奧運會火炬”“設計海報或制作短視頻宣傳低碳生活”“設計未來汽車的材料”“為特定年齡或職業的人群設計均衡膳食食譜”等項目開展學習。

根據資源條件可行性原則，一方面，從學校角度考慮實驗器材、實驗條件、時間安排等因素，選擇與學校實際情況和資源條件相適應的項目。另一方面，從學生角度根據難易程度匹配原則，考慮學生的學習能力和學習負擔，使項目式學習能夠在限定的資源條件下開展，確保項目式學習的可操作性和有效性。比如在物質的組成與結構板塊，可以布置學生查閱相關資料，以“我是一個水分子”“水分子漫游記”等為題寫一篇科普文章或創編一個情景劇劇本，作為項目開展學習。

（二）項目的實施

1.項目主題的分解

當項目主題涉及內容較多，知識面較廣的時候，我們可以將其逐級分解成若干個微項目進行探究，從而形成一系列的項目式實驗探究，推動學習的有序進行。以2023年廣西中考化學試題實驗探究題為例，題目來源于2022版化學課標主題五“化學與社會·跨學科實踐”中“學做饅頭或面包”這個項目式學習活動內容。在“如何蒸出蓬松好吃的饅頭或餅干”這個大的項目式學習設計中，命題者分解出“選用碳酸氫銨作為膨松劑的實驗探究”的微項目，并提出“膨松劑是什么”“如何選擇膨松劑”“如何確定膨松劑的含量從而定量使用”等一個個環環相扣的問題，將大項目變成一個個具有挑戰性的小任務。學生在探究中完成任務，也就完成了相關知識與能力的學習。由這個案例我們知道，項目式學習中項目的分解，其實就是問題的分解。學生在為實現項目總目標所提出的一個個問題的驅動下，完成相應內容的學習。

2.項目式學習開展的策略

當項目主題選定、問題分解之后，項目式學習可以按照以下策略逐次展開。

（1）合作學習策略。在項目實施開始前，教師根據學生的能力和興趣將他們分成若干小組，鼓勵學生積極參與小組討論和合作，培養學生的協作能力和團隊精神。

（2）項目計劃策略。為確保項目能在規定時間內完成，教師需要為學生提供必要的指導，幫助學生制訂項目的詳細計劃，包括時間安排、資源準備等。

（3）資源支持策略。教師需要為學生提供必要的資源支持，如圖書館、實驗室、互聯網、教學微課等，通過多樣化的資源，拓寬學生的知識渠道，激發他們的學習興趣。

（4）問題解決策略。在項目實施過程中，教師需要及時且不斷地引導學生進行研究、分析、糾偏、創新，鼓勵學生思考和解決問題。在項目完成的過程中，鼓勵學生及時進行總結、反思、交流，讓學生回顧項目的每一步過程，總結成功或失敗的經驗，并分享自己的體驗和感受。

（5）展示與評價策略。在項目完成時，可以采用口頭報告、展示、答辯、寫作等評估方法，根據項目目標和學習標準，對學生的項目成果進行評估。

通過以上策略，可以有效地開展項目式學習，提高學生的綜合能力和問題解決能力，激發他們的學習興趣和創造力。以人教版化學九年級下冊第九單元“溶液”為例，教材涉及“溶液的形成”“溶解度”“溶液的濃度”三個課題。2022版化學課標與溶液主題相關的內容涉及溶液的組成、溶解與結晶、溶解度、溶質質量分數等必備知識，以及溶液配制、過濾、溶液結晶等實驗能力。根據學業質量要求，涉及能從定性和定量的角度，進行溶質質量分數及溶解度的計算，對溶液進行分離提純等；從素養角度來看，涉及飽和溶液與不飽和溶液間的轉化模型、基于物質溶解性和溶解度曲線形成分離提純及結晶方法選擇的結構化認識等科學思維的培養［3］。

由上述分析可知，“溶液”單元相對而言理論性較強，數據有點枯燥乏味。為了實現課標要求，教師可以從單元整體教學的角度，創設如“學校開展科技運動會，每班學生要用所學知識制作一個創意作品參加作品展”這樣的學習情境，讓學生學習制作一支漂亮的“藍色妖姬”玫瑰紙花（“藍色妖姬”玫瑰花是一種加工花卉，通常是用染色劑和助染劑調合成著色劑，讓花將色劑吸入而實現染色），使學生在參與項目實施的過程中，實現本單元的教學目標。

在項目目標的驅動下，學生可以將項目主題分解，如分解出“‘藍色妖姬是什么？”“藍顏色的化學藥品都有哪些？”“讓紙花染色的步驟是怎樣的？”“如何形成漂亮的結晶？”等系列問題及子問題。然后通過自主學習及教師的幫助，從書本、教師準備的微課或者從網上搜索，完成化學藥品硫酸銅的選擇、硫酸銅溶液的組成成分分析、過濾除雜、通過溶解度曲線研究配制飽和溶液、溶解與結晶等必備知識和關鍵能力的學習。

四、結語

以項目式學習為依托的學科實踐活動注重多場域的探究與實踐，重視活動情境的真實性和實踐性，拓展了學生探究與實踐活動的空間。項目式學習可以幫助學生將家庭、社會環境與學習內容很好地建立聯系，讓課堂中的學習與真實的外部世界關聯，使學習真實地發生、深度地進行，學習更有意義。同時，項目式學習可以帶給學生一種神奇的體驗，能夠讓學生通過自己的創造力去勇于探索和嘗試，發現自己知識與能力的缺陷，找到想學習的內容，收獲超越一般的學習經歷。不斷地加強對項目式學習及項目式實驗探究的深度研究，是新時代教育的重要課題。

參考文獻：

［1］中華人民共和國教育部. 義務教育化學課程標準（2011年版）［M］. 北京：北京師范大學出版社，2011.

［2］吳星. 對義務教育化學課程學業質量標準的認識：《義務教育化學課程標準（2022年版）》解讀（三）［J］. 化學教學，2022（12）：3-8.

［3］林雅梅. 項目式學習在初中化學單元教學中的應用：以第九單元“溶液”教學為例［J］. 化學教與學（下半月），2022（3）：11-15，31.

（責任編輯：羅小熒）