項(xiàng)目學(xué)習(xí)視域下化學(xué)拓展性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究

摘 要：在教育現(xiàn)代化背景下，項(xiàng)目學(xué)習(xí)為化學(xué)教育提供了全新的可能性。通過(guò)深入分析基于課程標(biāo)準(zhǔn)的拓展性實(shí)驗(yàn)原則，以及關(guān)鍵的指向核心問(wèn)題，探討了拓展性實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性、創(chuàng)新性和應(yīng)用性。特別聚焦于自制器材、學(xué)科整合和觀察生活等策略，深入探討了拓展性實(shí)驗(yàn)教學(xué)在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用和意義，旨在為化學(xué)教學(xué)實(shí)踐提供新的思路。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目學(xué)習(xí)；化學(xué)教育；拓展性實(shí)驗(yàn)

作者簡(jiǎn)介：何建華（1981—），女，江蘇省南通市通州區(qū)金郊初級(jí)初中。

化學(xué)拓展性實(shí)驗(yàn)教學(xué)在當(dāng)今教育中扮演著重要的角色。項(xiàng)目學(xué)習(xí)作為一種全面而靈活的教學(xué)視角，為化學(xué)教育帶來(lái)了新的可能性和機(jī)遇。本文探討如何在項(xiàng)目學(xué)習(xí)視域下將拓展性實(shí)驗(yàn)融入化學(xué)課程教學(xué)中，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、探究能力和跨學(xué)科思維。

一、基于課程標(biāo)準(zhǔn)的拓展性實(shí)驗(yàn)原則

（一）科學(xué)性原則：契合科學(xué)規(guī)律

在化學(xué)教學(xué)中，拓展性實(shí)驗(yàn)必須符合科學(xué)規(guī)律，扎根于課程標(biāo)準(zhǔn)，以確保實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和教學(xué)的有效性。科學(xué)性原則要求實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與化學(xué)規(guī)律緊密相連，使學(xué)生在實(shí)踐中對(duì)化學(xué)現(xiàn)象和原理形成深刻的認(rèn)識(shí)。

例如，“金屬與非金屬的化學(xué)性質(zhì)”是一個(gè)關(guān)鍵的化學(xué)知識(shí)點(diǎn)。以“金屬與酸反應(yīng)”為例，在課堂上，教師可以用鋅片與鹽酸溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：將鋅片放入鹽酸中，觀察到氣泡產(chǎn)生，鋅片逐漸消失。首先引導(dǎo)學(xué)生觀察鋅片與鹽酸溶液接觸時(shí)產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象，幫助學(xué)生理解這一化學(xué)反應(yīng)背后的原理。通過(guò)解讀化學(xué)方程式，學(xué)生理解金屬與酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的過(guò)程。接著，教師提出不同濃度的鹽酸對(duì)反應(yīng)速率的影響，激發(fā)學(xué)生思考并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。學(xué)生通過(guò)調(diào)整鹽酸濃度，觀察到不同結(jié)果，從而深化了對(duì)化學(xué)反應(yīng)規(guī)律的理解。這個(gè)例子充分體現(xiàn)了拓展性實(shí)驗(yàn)中科學(xué)性原則的運(yùn)用。在拓展性實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生不是被動(dòng)接受知識(shí)，而是通過(guò)親身實(shí)踐加深對(duì)化學(xué)規(guī)律的理解。這種基于科學(xué)性原則的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有助于激發(fā)學(xué)生的興趣，培養(yǎng)他們的觀察能力和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力［1］。

（二）創(chuàng)新性原則：開(kāi)放探究視角

創(chuàng)新性原則在化學(xué)拓展性實(shí)驗(yàn)中扮演著關(guān)鍵角色，它鼓勵(lì)學(xué)生在開(kāi)放探究的視角下積極探索，提出問(wèn)題，尋找解決方案。學(xué)生具備開(kāi)放探究的視角，既能深入理解化學(xué)規(guī)律，又能在學(xué)習(xí)中提高獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力。

以“濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響”為例，開(kāi)展“研究不同濃度鹽水對(duì)鐵片腐蝕的影響”實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生深入探究溶液濃度與化學(xué)反應(yīng)速率之間的關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生準(zhǔn)備不同濃度的鹽水溶液，將鐵片分別浸泡于不同濃度的鹽水中，然后觀察鐵片腐蝕的速率與程度。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)不同濃度的鹽水對(duì)鐵片腐蝕速率的影響，由此激發(fā)對(duì)溶液濃度與化學(xué)反應(yīng)速率之間關(guān)系的探究欲。在教學(xué)過(guò)程中，教師引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，讓他們探討濃度對(duì)反應(yīng)速率的具體影響機(jī)制，促使學(xué)生思考如何通過(guò)調(diào)整溶液濃度來(lái)控制特定化學(xué)反應(yīng)的速率。這種開(kāi)放性探究，讓學(xué)生在實(shí)踐中不斷思考、探索新思路，并從中獲得學(xué)習(xí)樂(lè)趣，能為他們未來(lái)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（三）應(yīng)用性原則：促進(jìn)持續(xù)發(fā)展

應(yīng)用性原則是確保所學(xué)知識(shí)能夠在實(shí)際生活和未來(lái)學(xué)習(xí)中持續(xù)發(fā)揮作用的關(guān)鍵。化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用性原則的核心在于讓學(xué)生意識(shí)到所學(xué)化學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，并啟發(fā)他們思考如何利用這些知識(shí)實(shí)現(xiàn)個(gè)人持續(xù)發(fā)展。

初中化學(xué)教材中有一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)——“研究碳酸氫鈉與醋的反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)餅干制作的影響”，能讓學(xué)生探究化學(xué)反應(yīng)在食品制作中的實(shí)際應(yīng)用。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生按照一定比例混合碳酸氫鈉和醋，觀察反應(yīng)產(chǎn)生的氣體和混合物的變化。經(jīng)過(guò)探究，學(xué)生可以了解到這一反應(yīng)釋放二氧化碳?xì)怏w，并生成鹽和水。教師在實(shí)驗(yàn)后引導(dǎo)學(xué)生思考這個(gè)反應(yīng)在餅干制作中的應(yīng)用：二氧化碳能促進(jìn)餅干變蓬松，同時(shí)影響產(chǎn)物的味道和口感。這種應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生將知識(shí)與生活實(shí)踐相結(jié)合的能力。通過(guò)探究知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，學(xué)生會(huì)懂得如何應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，在理論與實(shí)踐之間建立聯(lián)系，進(jìn)而培養(yǎng)創(chuàng)新思維和解決問(wèn)題的能力［2］。

二、指向核心問(wèn)題，把握拓展性實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵

（一）情境問(wèn)題，激活積極情緒

設(shè)置情境問(wèn)題是為了在拓展性實(shí)驗(yàn)中營(yíng)造能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極心態(tài)的學(xué)習(xí)環(huán)境。通過(guò)創(chuàng)設(shè)有助于學(xué)生思考、探究和解決問(wèn)題的情境，教師得以更好地引導(dǎo)學(xué)生積極參與拓展性實(shí)驗(yàn)。

以知識(shí)點(diǎn)“氧化還原反應(yīng)”為例，教師可利用實(shí)驗(yàn)“觀察鐵片在不同環(huán)境中的變化”創(chuàng)設(shè)一個(gè)真實(shí)的情境來(lái)激活學(xué)生的積極情緒。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，將鐵片分別放置在不同環(huán)境中，比如水、醋、食鹽水等液體中，觀察鐵片表面的變化。學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)鐵片在不同環(huán)境中呈現(xiàn)不同的氧化速度，例如在水中放置一段時(shí)間后只是產(chǎn)生少許銹斑，而在醋中則更快被氧化。教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生觀察并思考產(chǎn)生這些差異的原因，探究氧化還原反應(yīng)背后的化學(xué)原理。情境問(wèn)題為拓展性實(shí)驗(yàn)增添了活力和吸引力，在具有真實(shí)感的情境中，學(xué)生的參與度和投入度得到了提高，他們?cè)敢庵鲃?dòng)地探索、發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題。

（二）驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，指導(dǎo)邏輯推理

驅(qū)動(dòng)問(wèn)題旨在引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)思考和分析來(lái)進(jìn)行邏輯推理，深入理解化學(xué)現(xiàn)象背后的原理，促使學(xué)生更加主動(dòng)地探索問(wèn)題的本質(zhì)，培養(yǎng)其邏輯推理能力。

在實(shí)驗(yàn)“探究土壤酸堿度對(duì)植物生長(zhǎng)的影響”中，學(xué)生使用不同酸堿度的土壤種植植物，觀察并記錄植物的生長(zhǎng)情況。隨著實(shí)驗(yàn)推進(jìn)，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)土壤酸堿度對(duì)植物生長(zhǎng)的影響，并通過(guò)收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，探究背后的原因：合適的土壤酸堿度對(duì)植物生長(zhǎng)至關(guān)重要，過(guò)高或過(guò)低的酸堿度都可能導(dǎo)致植物生長(zhǎng)受到不利影響。在這樣的實(shí)驗(yàn)探究中，學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了酸堿中和反應(yīng)的知識(shí)，也更加深入地理解了化學(xué)與植物生長(zhǎng)之間的聯(lián)系，培養(yǎng)了邏輯推理能力。驅(qū)動(dòng)問(wèn)題在拓展性實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮著重要作用，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行邏輯推理，使他們從實(shí)驗(yàn)中學(xué)會(huì)分析、推導(dǎo)和總結(jié)。培養(yǎng)這些能力對(duì)于學(xué)生日后解決復(fù)雜問(wèn)題、進(jìn)行深度思考至關(guān)重要。

（三）遷移問(wèn)題，深化模型思想

遷移問(wèn)題旨在引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)遷移到不同場(chǎng)景或領(lǐng)域，深化對(duì)模型思想的理解。通過(guò)這種方式，學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)應(yīng)用到更廣泛的情境中，培養(yǎng)模型化思維。

以“化學(xué)能與化學(xué)反應(yīng)”為例，在實(shí)驗(yàn)“比較不同物質(zhì)燃燒釋放的能量”中，教師可引導(dǎo)學(xué)生將學(xué)到的模型思想進(jìn)行遷移。在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生觀察不同物質(zhì)燃燒時(shí)釋放的能量，并記錄下相應(yīng)的數(shù)據(jù)。通過(guò)數(shù)據(jù)分析和討論，學(xué)生比較不同物質(zhì)燃燒所釋放能量的量級(jí)及影響因素。教師引導(dǎo)學(xué)生將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模型思想聯(lián)系起來(lái)，討論能量轉(zhuǎn)化與化學(xué)反應(yīng)的關(guān)系，并鼓勵(lì)他們思考不同條件下能量轉(zhuǎn)化的差異。通過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生不僅掌握了化學(xué)能與化學(xué)反應(yīng)的基本原理，更重要的是學(xué)會(huì)了將這一模型思想應(yīng)用到不同情境中解釋現(xiàn)象。

遷移問(wèn)題豐富了拓展性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵，使學(xué)生能夠更全面地理解化學(xué)知識(shí)，深化模型思維。通過(guò)將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于不同情境中，學(xué)生培養(yǎng)了模型化思維和推理能力，以及將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生活和其他學(xué)科的能力。因此，遷移問(wèn)題的引導(dǎo)對(duì)學(xué)生的綜合素養(yǎng)和學(xué)科交叉能力的培養(yǎng)有著積極的促進(jìn)作用。

三、聚焦核心素養(yǎng)，創(chuàng)新拓展性實(shí)驗(yàn)的策略

（一）自制器材，運(yùn)用工程技術(shù)

自制器材與工程技術(shù)的運(yùn)用是一種具有創(chuàng)新性的拓展性實(shí)驗(yàn)策略。在實(shí)驗(yàn)中融入工程技術(shù)元素，讓學(xué)生參與器材制作，既能激發(fā)學(xué)生的實(shí)踐興趣，又能培養(yǎng)他們的動(dòng)手能力和實(shí)踐技能。

在“濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響”這一課中，教師可引導(dǎo)學(xué)生自制實(shí)驗(yàn)器材“溶液混合器”，使他們更好地理解濃度與反應(yīng)速率的關(guān)系。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，解決器材制作和使用過(guò)程中的問(wèn)題，利用手中的材料制作溶液混合器。該混合器能夠精確調(diào)控溶液的濃度，有利于學(xué)生觀察并記錄反應(yīng)速率的變化。自制器材與工程技術(shù)的應(yīng)用為拓展性實(shí)驗(yàn)注入了新的活力。學(xué)生通過(guò)參與器材的制作與使用，不僅更好地理解了化學(xué)概念，更深入地理解了濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響，還培養(yǎng)了動(dòng)手操作的技能和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。這種實(shí)驗(yàn)策略能提高學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)參與度，使拓展性實(shí)驗(yàn)更貼近真實(shí)科學(xué)研究的過(guò)程，從而豐富學(xué)生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為學(xué)生的素養(yǎng)培養(yǎng)提供獨(dú)特的途徑。

（二）學(xué)科整合，培養(yǎng)跨學(xué)科思維

學(xué)科整合是一種促進(jìn)不同學(xué)科之間相互關(guān)聯(lián)與交融的策略。在拓展性實(shí)驗(yàn)中，將化學(xué)知識(shí)與其他學(xué)科知識(shí)進(jìn)行融合，能夠幫助學(xué)生更全面地理解化學(xué)現(xiàn)象背后的原理。

以知識(shí)點(diǎn)“化學(xué)能與化學(xué)反應(yīng)”為基礎(chǔ)，教師可以開(kāi)展實(shí)驗(yàn)“比較不同燃料燃燒釋放的能量”，通過(guò)綜合物理學(xué)科和化學(xué)學(xué)科的知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生理解化學(xué)反應(yīng)背后的能量變化。學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，比較不同燃料（如木材、煤炭、天然氣）燃燒釋放的能量的量級(jí)。具體而言，記錄燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，并使用溫度計(jì)等工具測(cè)量溫度變化，分析燃燒產(chǎn)生的能量與燃料種類(lèi)之間的關(guān)系。通過(guò)開(kāi)展綜合運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)的探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不僅能學(xué)習(xí)化學(xué)能與化學(xué)反應(yīng)的知識(shí)，還能從物質(zhì)及能量的角度評(píng)價(jià)燃料的使用價(jià)值，更全面地理解化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化之間的聯(lián)系。

學(xué)科整合策略為拓展性實(shí)驗(yàn)增添了新的維度，讓學(xué)生能夠從不同學(xué)科的角度理解化學(xué)現(xiàn)象，培養(yǎng)了他們的跨學(xué)科思維和綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。這種策略可以為學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，幫助他們構(gòu)建更為完整的知識(shí)體系，為其未來(lái)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（三）觀察生活，樹(shù)立正確價(jià)值觀

觀察生活并理解生態(tài)文明是拓展性實(shí)驗(yàn)的一項(xiàng)重要策略，這種策略旨在通過(guò)生活中的化學(xué)現(xiàn)象讓學(xué)生更深入地認(rèn)識(shí)化學(xué)與環(huán)境、生態(tài)之間的緊密聯(lián)系，促使他們從日常生活中發(fā)現(xiàn)化學(xué)的重要性。

以知識(shí)點(diǎn)“溶液的酸堿性”為基礎(chǔ)，教師可以開(kāi)展實(shí)驗(yàn)“家庭清潔劑酸堿性測(cè)試”，引導(dǎo)學(xué)生從日常生活中認(rèn)識(shí)到酸堿性對(duì)環(huán)境的影響。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中選擇家庭中的不同清潔劑，測(cè)試其酸堿性，并記錄下測(cè)試結(jié)果。通過(guò)對(duì)比不同清潔劑的酸堿性，學(xué)生會(huì)意識(shí)到清潔劑可能會(huì)對(duì)環(huán)境造成不同程度的負(fù)面影響。教師再引導(dǎo)學(xué)生討論和思考如何選擇更環(huán)保的清潔劑。通過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生結(jié)合日常生活了解到了化學(xué)與環(huán)境的聯(lián)系，提升了對(duì)生態(tài)文明的認(rèn)識(shí)和關(guān)注。基于觀察生活理解生態(tài)文明的策略使拓展性實(shí)驗(yàn)更貼近學(xué)生日常生活，加深了他們對(duì)化學(xué)與環(huán)境之間聯(lián)系的認(rèn)識(shí)，從而培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和責(zé)任感，促進(jìn)他們對(duì)環(huán)保、生態(tài)文明的探索。

項(xiàng)目學(xué)習(xí)視域下，化學(xué)拓展性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要途徑。本文分析了基于課程標(biāo)準(zhǔn)的拓展性實(shí)驗(yàn)原則以及指向核心問(wèn)題的拓展性實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵，提出了自制器材、學(xué)科整合和觀察生活等策略，旨在提升化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的多樣性和趣味性，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維、跨學(xué)科能力和環(huán)保意識(shí)。

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