核心素養導向下的高中化學項目式教學研究

宋玥

摘 要：在新課程改革不斷深入的背景下，高中化學教學的主要任務與目標是培養學生的學科核心素養，主張為學生創設真實的問題情境，培養學生應用化學知識解決實際問題的能力以及深度學習的素養。基于此教育形式，教師需要不斷更新自身的教學理念與教學方法，能夠基于核心素養目標開展項目式教學，有效地促進學生形成化學學科素養。文章以“探秘食品脫氧劑”為項目式教學的主題，讓學生在真實的情境中探究脫氧劑的成分、脫氧劑的反應原理，并嘗試自制脫氧劑并測試脫氧劑的脫氧效果，在教師的引導和幫助下完成對應的學習任務，建構以氧化還原反應為核心概念的鐵元素及原電池反應的知識網絡，同時認識到化學在生產生活中的重要作用與價值，培養學生應用化學知識解決復雜真實問題的能力，全面提升學生的化學核心素養。

關鍵詞：真實情境；高中化學；項目式教學；復雜問題解決

一、研究背景

在當前教育事業不斷改革與創新背景下，隨著各學段新課標的相繼出臺，“課程內容項目化”“課程內容結構化”“大單元教學”等新名詞已經不斷地走進了教師的視野。依據《普通高中化學課程標準（2017年版）》[1]以及國內外最新的教學研究表明，相比于傳統的教學方式，項目式教學能夠更加有效地提升學生解決復雜問題的能力，促進學生進行深度思考[2]，并且能夠在項目式教學實施的過程中發展學生的化學核心素養[3]。項目式教學的實施，需要教師圍繞教材內容以及學生的實際學習情況，設計一個真實的、具有學科價值并且能夠不斷深入研究的問題，引導學生在復雜真實問題解決的過程中，不斷地去挖掘與探索知識的內涵，在以解決真實問題為核心目標的項目式教學中，使學生形成完整的知識體系，完成知識的結構化，同時有效地提升學生的認知水平和學科素養。在項目式教學中，教師的角色不再是一個單純的知識傳授者，而是整個教學活動中的引導者和幫助者，教師不是直接將知識內容講授給學生，而是讓學生在一系列的項目式探究活動，引導他們正確地探究方向，設計和提出驅動性問題，推動學生在正確的方向上不斷地進行深入思考和探索，從建構主義理論來講，就是要求教師在項目式教學中作為一個類似“腳手架”的幫助者，在探索知識的過程中幫助他們完成知識的建構。

二、高中化學開展項目式教學的重要意義

真實情境下高中化學項目式教學，主要是讓學生圍繞著具有學科意義的學習任務進行學習，引導學生在真實情境中應用化學知識解決復雜的化學問題，深化對化學科學及其價值的認識，樹立學習化學和研究化學的興趣和理想。項目式教學是一種以學生為中心的學習方式，通過參與學術嚴謹的學習項目，學生在收獲知識的同時，也能夠學會批判地思考、分析信息的可靠性、創造性地解決問題。在化學教學中，運用項目式教學，可以幫助學生更好地理解和應用化學知識，提高學生的實踐能力和創新能力[4]。

在高中化學教學中，教師通過設計一系列的項目，讓學生更好地理解化學知識，同時提高學習興趣。在此過程中，教師建立起了化學知識與生活實際之間的聯系，使學生更好地感受化學知識的實用性，提升對學習的動力，讓學生在實踐中學習和應用化學知識，同時培養學生的科學探究能力和創新思維能力。并且在真實情境下進行項目式教學，學生需要親自動手進行實驗和探究，這有助于培養學生的實踐能力。通過實際操作，學生可以更深入地理解化學原理，掌握化學實驗技能，為今后的學習和工作打下堅實基礎。這種教學方法不僅能提高學生的學習興趣和動力，還能夠培養學生的實踐能力、綜合素質，增進對化學科學的認識，有利于學生的全面發展。

以“探秘鐵系脫氧劑”為主題，開展項目式教學，為學生創設真實的問題情境，使學生在探究過程中，系統建構含鐵元素物質間的相互轉化關系，并從元素化合物和電化學兩個維度加深對氧化還原反應的理解和深度認識，促進學生已有知識的結構化與系統化。

三、基于真實情境的項目式教學設計

（一）項目教學目標

1.通過探秘食品脫氧劑成分的探究任務，指導學生基于鐵元素的“價類二維關系”設計實驗方案，發展學生應用氧化還原及元素化合物知識解決實際問題的能力，完成對鐵元素相關知識內容的結構化認識，并通過實驗實施鞏固物質檢驗的基本方法，在提升學生的實驗技能的同時，鍛煉學生的實際操作與團隊合作能力。

2.通過探究脫氧劑的脫氧原理，使學生從元素化合物的性質和電化學兩個角度深化對氧化還原反應的認識和理解，建立以氧化還原反應為核心認識角度的化學認識思路，進一步完成已有認識的系統化和結構化。

3.通過設計制作脫氧劑并對脫氧劑的脫氧性能進行傳感器實驗操作，使學生直觀地體驗知識應用的過程，體會現代實驗儀器在化學中學習中的重要應用，并體會化學對生產生活的貢獻，啟發學生的創新意識。

（二）項目教學任務與實施

項目任務一 探秘脫氧劑的組成成分

【學生的課前調查】收集和發現生活中常見的食品脫氧劑、食品防腐劑，將食品防腐劑或者脫氧劑包裝上的信息在課前完整地記錄在學案上。

【教師的提示】教師將某食品中的脫氧劑包裝袋呈現在課堂上，提出問題——如果你作為食品生產廠家，想要通過脫氧劑包裝向消費者展示哪些內容，理由是什么。

【學生的分析】根據自己收集到的或者教師所提供的包裝信息，分析這些信息的含義與作用，思考如果自己作為食品生產廠家想要通過脫氧劑包裝向消費者展示哪些內容。

【學生觀點1】每種脫氧劑/防腐劑的包裝上都標有警示性信息，比如“不可食用”“不可放入水中”“不可拆開包裝”等，這些內容主要的意義在于防止人們在食用食品時誤食脫氧劑，可能會導致中毒等事件。

【學生觀點2】有較少的脫氧劑上標示了脫氧劑的主要成分，但有一些標注并不完整，有些成分用“等”這樣的詞語代替，所以無法了解到脫氧劑的完整組成。

【教師的幫助】基于學生的觀察，引導學生發現可以探究的問題：當前的脫氧劑包裝袋中基本上標記了脫氧劑不可食用的提示，但是并沒有詳細介紹脫氧劑成分的信息。并引導學生明確本節課項目式教學的基本驅動性任務：探秘脫氧劑的成分；探究脫氧劑的反應原理；依據反應原理動手自制脫氧劑；脫氧劑的脫氧效果測試。

【學生活動】在任務的驅動下，學生查詢相關資料文獻，發現脫氧劑的類型多種多樣，其中包括了主劑、活性劑、填充劑等。主劑包括了有機與無機兩種，有機脫氧劑是葡萄糖氧化酶脫氧劑與抗壞血酸型脫氧劑，而無機類常見的為鐵系脫氧劑與亞硫酸鹽系脫氧劑等。

【教師的幫助】為學生提供相關資料和文獻，讓學生通過閱讀分析提取相關信息，了解脫氧劑的有效成分，明確本節課的研究目標——鐵系脫氧劑。

設計意圖：脫氧劑作為學生生活中比較容易接觸到的物質，教師從實際生活的角度出發，為學生創設一個真實的情境，讓學生通過收集生活中的信息、查閱文獻資料中的內容，發現問題并提出需要解決的具體問題，充分培養學生的信息收集與信息處理能力，發展學生發現問題和提出解決方案的能力。

項目任務二 探究并檢驗某種鐵系脫氧劑的具體成分

【學生活動】閱讀脫氧劑包裝袋信息，記錄其中屬于鐵系脫氧劑的主要成分；小組討論，應用所學化學知識分析物質的性質，從物理性質和化學性質兩個維度設計合理的實驗驗證脫氧劑的三種成分，基于鐵元素的“價類二維圖”提出盡可能多的實驗方案與設計思路，并進行課堂匯報交流；以小組為單位基于之前的實驗設計方案實施實驗，并選擇合適的實驗試劑，驗證自己的猜想，并反思實驗結果（如溶液中二價鐵離子的變質和檢驗問題等），基于氧化還原反應，構建含鐵元素物質間相互轉化的知識網絡。并同時復習氯離子的檢驗方法以及鈉離子的焰色試驗，全面檢驗脫氧劑中的每種成分。

【教師的幫助】為學生提供某市場上糕點所運用到鐵系脫氧劑，其主要成分為還原鐵粉、活性炭以及氯化鈉。教師指導學生分組討論，選擇對應的試劑驗證包裝袋中的還原鐵粉、碳粉以及氯化鈉。其中，在檢驗脫氧劑中的鐵時，教師要提出一些驅動性的問題幫助學生進行深度思考，如“如何確定黑色的粉末是金屬鐵？選擇酸溶解黑色粉末時用什么酸，分別會有什么現象，對接下來的實驗又有什么影響？可以如何檢驗溶液中的二價鐵離子？溶液中只有二價鐵離子嗎，為什么？黑色的粉末中還可能有其他物質嗎？”主要引導學生基于鐵的“價類二維圖”設計多樣化的鐵元素檢驗方案，從溶液中二價鐵和三價鐵的多種存在形式出發設計實驗方案，完成有關含鐵元素物質之間相互轉化關系的知識結構化。

設計意圖：任務二是本次項目式教學的核心環節，主要目的在于讓學生基于鐵元素的“價類二維圖”設計多樣化的實驗方案來檢驗脫氧劑中的“鐵”，應用“鐵-二價鐵-三價鐵”之間的相互轉化來解決真實問題，完成鐵元素相關知識的結構化。并復習其他相關離子檢驗的方法，從多個維度提升學生對物質檢驗問題的理解。

項目任務三 探究脫氧劑的脫氧原理

【學生活動】從物質的氧化性與還原性的角度分析脫氧劑的脫氧原理，進一步完善氧化還原概念的相關認識，能夠基于元素的化合價理解物質的性質，并體會性質決定應用的化學觀念；思考氯化鈉與碳粉的存在意義，從原電池電化學的角度深度思考脫氧劑的工作原理，體會利用電化學手段控制反應速率在實際生產生活中的重要意義；（書寫相關的電化學方程式，復習電化學知識與金屬腐蝕內容的相關知識，再次整理和建構原電池的認識模型。

【教師的幫助】提出問題：脫氧劑如何“脫氧”？引導學生思考添加氯化鈉與碳粉的意義，從電化學的視角深度思考脫氧劑的脫氧原理。為學生建構整理原電池的認識模型，升華學生對氧化還原反應大概念的認識和理解。

設計意圖：本環節教師引導學生從物質的氧化性還原性和電化學的兩個維度來理解脫氧劑的脫氧原理，在雙重視角下完成對脫氧劑工作原理的探究，加深并升華了學生對氧化還原反應大概念的系統性認識，進一步豐富了氧化還原反應的知識體系。

項目任務四 自制脫氧劑并測試脫氧效果

【學生活動】了解脫氧效果的傳感器測試裝置；依據任務三中分析的脫氧劑反應原理，自己動手設計制備脫氧劑，并通過實驗儀器檢驗脫氧效果；為自己制作的脫氧劑設計說明書包裝，討論脫氧劑使用的注意事項，進一步加深對氧化還原反應的認識。

【教師的幫助】 為學生介紹測試脫氧效果的傳感器實驗裝置。為學生提供實驗合適的實驗藥品，讓學生嘗試制備食品脫氧劑，同時利用儀器檢驗脫氧效果，反思和改進設計方案。在脫氧劑說明書的制作的過程中，引導學生進一步完善與氧化還原反應相關的知識內容，提升學生對氧化還原的認識。

設計意圖：讓學生動手自制脫氧劑并利用現代化儀器測定脫氧效果，使學生親身經歷與體驗知識的應用過程，讓學生在學習的過程中體會學習的樂趣，并感受現代化實驗在化學教學中的重要意義。制作說明書任務進一步豐富氧化還原知識的相關知識理論，更深層地促進知識的結構化與系統化。在此過程中學生也認識到化學對生產生活的貢獻，創新意識也顯著提升，全面地培養了學生設計解決實際問題的綜合素養。

四、教學效果與反思

本次項目式教學在任務探究的過程中，通過對真實問題背景下的一系列任務探究，教師充分地幫助學生體會化學思維和化學實驗是如何有效地解決生活中的實際問題，并幫助學生對已有知識進行整理，實現知識的結構化和系統化。因為項目式教學不僅僅是對某個知識點進行認識的過程，而是讓學生應用知識來解決復雜真實問題，由于問題的真實性與復雜性，在解決問題的過程中需要的知識內容就不是單一的、指向明確的，而是多種知識的融合與糅雜，這就需要教師對這些知識點進行整合與系統化處理，能夠從“大概念”“大觀念”的視角為學生完成知識結構化與系統化的認識。通過課后訪談和課后問卷，調查發現，通過這次項目式的學習，學生對于鐵元素相關知識有了更加清晰的結構化和系統化的認識，對于氧化還原反應的理解也更加全面和豐富；同時還發現通過本次項目式教學，學生對于如何應用化學知識解決實際問題已經有了基本的思路和方法，并期待可以在生活中繼續挖掘值得探究的化學問題，應用已有知識加以解決，學生對于化學學習的熱情也有顯著的提升。

結束語

圍繞教學內容為學生創設真實情境，布置相關的學習任務，促使學生在項目化的驅動下進行深入探索與分析，學生在學習知識的同時也會收獲不一樣的學習體驗。通過這樣的方式，讓學生參與到課堂學習中，不僅提高了整個教學的效率與質量，切實全面地培養了學生的學科核心素養，也幫助學生建立了學習化學的興趣與樂趣。

參考文獻

[1]李俊.談普通高中化學課程標準（2017年版）的特點[J].中學化學教學參考，2018（9）：6-8.

[2]李雪萍.基于深度學習的高中化學項目式教學的應用研究[D].成都：四川師范大學，2020.

[3]范成梅.論核心素養在高中化學課堂教學中的體現[J].新課程，2021（36）：65.

[4]蔡藝鳴.項目化學習設計：學習素養視角下的國際與本土實踐評介[J].地理教學，2021（8）：1.