基于項目式學(xué)習(xí)的“原電池”選考教學(xué)實踐

摘要：以原電池選考教學(xué)為主題實施項目式學(xué)習(xí)，營造動態(tài)的課堂教學(xué)模式，以學(xué)生為中心，讓學(xué)生處于積極思考的狀態(tài)；應(yīng)用小組合作方式，通過教師的引導(dǎo)，學(xué)生探索來解決驅(qū)動性問題，再結(jié)合多元化評價，使學(xué)生的高階思維得到有效培養(yǎng).

關(guān)鍵詞：高階思維；項目式學(xué)習(xí)；原電池

中圖分類號：G632文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1008-0333（2024）27-0114-04

項目式學(xué)習(xí)（ProjectBasedLearning）是一種以“建構(gòu)主義理論”為指導(dǎo)的動態(tài)的課堂教學(xué)方式，核心內(nèi)容是“任務(wù)為主線，教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體”[1].即教師發(fā)揮重要的引導(dǎo)作用，學(xué)生展開自主探究活動，對真實世界中的問題進行積極探索.與傳統(tǒng)的教學(xué)方法相比，它更強調(diào)以學(xué)生為中心，圍繞著一個具體的項目深入地開展研究，其任務(wù)具有真實性、開放性和挑戰(zhàn)性.讓學(xué)生面對真實的問題情境，實現(xiàn)化學(xué)知識結(jié)構(gòu)化的自主建構(gòu)，經(jīng)歷更優(yōu)質(zhì)、更科學(xué)的學(xué)習(xí)過程，進而較大程度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，促進高階思維能力的提升.

1 項目式學(xué)習(xí)的意義

項目式學(xué)習(xí)的意義就是能有效地培養(yǎng)學(xué)生的高階思維.布魯姆認知理論認為：認知思維由低到高分六個層級，依次是記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價、創(chuàng)造，其中記憶、理解和應(yīng)用，通常被稱為低階思維；分析、評價和創(chuàng)造，通常被稱為高階思維[2].《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準（2017年版2020年修訂》 指出：發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，要求教師積極發(fā)展開展“素養(yǎng)為本”的課堂教學(xué)實踐，主動探索“素養(yǎng)為本”的有效課堂模式和策略[3].高階思維是學(xué)科核心素養(yǎng)的“結(jié)晶”，項目式學(xué)習(xí)就成為核心素養(yǎng)引導(dǎo)下培養(yǎng)學(xué)生高階思維和提升教學(xué)質(zhì)量的內(nèi)在需求.

2項目式學(xué)習(xí)的特點

項目式學(xué)習(xí)的教材內(nèi)容一般具有以下三個特點：一是有真實性，貼近生活，確保學(xué)生能夠掌握解決實際問題的能力；二是有挑戰(zhàn)性，學(xué)習(xí)內(nèi)容不能過于簡單，需要適當(dāng)增加難度，從而引導(dǎo)學(xué)生進行合作交流，強化深入探究；三是有開放性，在體現(xiàn)教材內(nèi)容的同時，還需要實現(xiàn)拓展學(xué)習(xí)范圍，實現(xiàn)教材內(nèi)容的延伸.本文以人教版選擇性必修1“原電池”一節(jié)為例，談?wù)勗鯓釉诟咧谢瘜W(xué)課堂中實施項目式學(xué)習(xí)，進而培養(yǎng)學(xué)生的高階思維.3項目式學(xué)習(xí)的前期準備

3.1項目主題確定

夏雪梅博士認為項目式學(xué)習(xí)有六個維度：核心知識、驅(qū)動性問題提出、高階認知、學(xué)習(xí)實踐、公開成果、學(xué)習(xí)評價[4].確定以原電池為主題開展項目式學(xué)習(xí)，教師引導(dǎo)學(xué)生尋找核心知識，拆解項目形成本質(zhì)問題，進而轉(zhuǎn)為驅(qū)動性問題，學(xué)生查閱相關(guān)文獻、分析收集項目資料、分析實踐研究、合作交流撰寫項目報告，進而提高高階認知.

3.2項目內(nèi)容分析

學(xué)生在人教版必修2“化學(xué)反應(yīng)與電能”一節(jié)已經(jīng)學(xué)過鋅銅單液電池，初步了解了鋅錳干電池的構(gòu)造，從一次電池到二次電池再到燃料電池，認識了多樣的化學(xué)電源，設(shè)計制作了簡易的水果電池.經(jīng)過這些知識儲備，學(xué)生會判斷是否構(gòu)成原電池、會區(qū)分正負極、會書寫簡單的電極和電池反應(yīng)，但仍存在偏差知識，未能真正掌握電化學(xué)體系的基本要素，未能對電化學(xué)有本質(zhì)的認識.人教版選擇性必修1“原電池”一節(jié)，雖然從形式上還是從一次電池到二次電池再到燃料電池讓學(xué)生認識化學(xué)電源，但增加了很多新的內(nèi)容.從單液電池變成雙液電池再到膜電池，從化學(xué)史談化學(xué)電源，從電源構(gòu)造到原理再到應(yīng)用，從變化與守恒觀念去認識電極，并了解電池反應(yīng)，確保學(xué)生能夠?qū)﹄娀瘜W(xué)體系的基本要素進行全面認知，使其對電化學(xué)本質(zhì)進行深度思考和探究.原電池知識內(nèi)容的真實性、開放性和挑戰(zhàn)性，為項目式學(xué)習(xí)的開展提供了有力保障，有助于學(xué)生高階思維的培養(yǎng).

3.3項目時間安排

在項目式學(xué)習(xí)活動中，要充分激發(fā)學(xué)生的自主性，強化學(xué)生與學(xué)生之間的合作性，確保全體學(xué)生都能夠積極參與到項目任務(wù)探究全過程.通常要適當(dāng)延長學(xué)習(xí)時間，教師要對課上、課下的任務(wù)進行統(tǒng)籌規(guī)劃.教師教學(xué)用書課時建議原電池一節(jié)的課時安排為3課時[5].第一階段以第一個思考與討論為抓手，分析鋅銅雙液電池的工作原理，分析鹽橋作用，區(qū)別電極材料和電極（半電池）；第二階段以第二個思考與討論為抓手，引導(dǎo)學(xué)生從一種原電池的具體裝置形成到原電池的一般模型，發(fā)揮語言、圖示和想象等形式在高階思維活動中的作用，實現(xiàn)用“思維中的具體”掌握原電池工作原理；第三階段是“從抽象的思維到實踐”的過程，結(jié)合實例，由簡單到復(fù)雜介紹化學(xué)電源，以第三個思考與討論為抓手，掌握燃料電池.這一階段適合開展項目式學(xué)習(xí)，可再拆分為2 課時，第一課時主要是準備階段，要求按照相關(guān)原則對學(xué)生科學(xué)分組，教師發(fā)布任務(wù)，同時引導(dǎo)學(xué)生進行初步的探討，明確初步方案.通過第一課時的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)小組需要查閱資料，并進行充分交流溝通，編制初步設(shè)計方案.第二課時需要展示交流、評價反饋，之后需要進行反思，并對設(shè)計方案進行進一步修改和完善，形成初步的學(xué)習(xí)報告[6].

3.4項目小組設(shè)定

在展開項目式學(xué)習(xí)模式時，要把學(xué)生劃分為若干個均衡的學(xué)習(xí)小組，通過小組合作探究的方式開展任務(wù)學(xué)習(xí).在分組前，教師要開展詳細的學(xué)生調(diào)查工作，了解學(xué)生的具體情況，如學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)能力等，從而優(yōu)化分組設(shè)計，形成“同組異質(zhì)、異組同質(zhì)”的合作小組.這種“旗鼓相當(dāng)”的感覺，可以增加學(xué)生開展項目式學(xué)習(xí)的興趣，取得良好的合作效果.小組中一般設(shè)小組長、記錄員、檢查員、匯報員各一名.4項目式學(xué)習(xí)的實施過程

4.1創(chuàng)設(shè)真實情境，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

原電池的情境素材主要有：暖貼的設(shè)計、鋅錳干電池的探究、雙液電池的原理、鉛蓄電池的原理、鋰離子電池的應(yīng)用、化學(xué)電池的發(fā)展史、制作簡單燃料電池、新型電池的開發(fā)等.根據(jù)這些情境素材，引導(dǎo)學(xué)生由核心知識生成驅(qū)動性問題，表1選考新授課.

表2選考復(fù)習(xí)課.

4.2發(fā)布項目任務(wù)，小組分工探究

教師要結(jié)合實際的教學(xué)要求和特點，選擇合適的時機向?qū)W生發(fā)布項目任務(wù)，并提出針對性的學(xué)習(xí)要求.引導(dǎo)學(xué)習(xí)小組展開研討，并明確學(xué)習(xí)主題，做好分工，編制初步的學(xué)習(xí)計劃等，為后續(xù)項目任務(wù)的有序開展奠定良好的基礎(chǔ).

4.2.1項目式學(xué)習(xí)成果展示

展示方式可以多樣，如演講、微視頻、微專題、辯論等，本文以微專題為例.

4.2.2展示要求

各小組可以從教師提供的情境中任意選擇素材，也可以自己找素材.具體活動要求如下：

（1）理解原電池原理；

（2）項目任務(wù)不重復(fù)；

（3）問題驅(qū)動有遞進性；

（4）展示解決問題的途徑；

（5）可以介紹拓展性知識；

（6）匯報員要點出小組人員在項目式學(xué)習(xí)過程中的亮點或感悟.

4.3課上課下有序結(jié)合，實施項目式學(xué)習(xí)

項目式學(xué)習(xí)需要一定時長做保障，課上在組長的組織下擬定方案、研討計劃，課下小組合作查閱資料，對知識進行加工、分析、整合、評價，以便讓學(xué)生掌握解決現(xiàn)實生活實際問題的能力.

實施完成項目式學(xué)習(xí)的流程圖見圖1.

學(xué)生在解決問題或完成任務(wù)過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合已有知識經(jīng)驗提出假設(shè)，鼓勵學(xué)生通過實驗探究或查閱文獻資料收集證據(jù)，進行分析論證[7].例如，學(xué)習(xí)小組確定以暖貼為例復(fù)習(xí)原電池原理，小組成員分析暖貼成分（鐵粉、水、活性炭、蛭石、吸水性樹 脂、食鹽），進而提出初步假設(shè)：鐵粉被氧化是放熱過程，且鐵碳原電池加速放熱.這時，教師要引導(dǎo)學(xué)生細化驅(qū)動性問題.一般可以設(shè)計成三種類型的問題：是什么？為什么？怎么做？原理探究可設(shè)計如下：（1）設(shè)計實驗，探究氧化鐵粉的氧化劑是O2還是H+？（2）為什么選擇吸氧腐蝕制暖貼？（3）探究選擇O2和H+氧化鐵粉的環(huán)境條件.產(chǎn)物探究可設(shè)計如下：（1）設(shè)計實驗，探究鐵粉的氧化產(chǎn)物是Fe²⁺還是Fe³⁺？（2）為什么不宜用高錳酸鉀溶液來檢驗Fe²⁺？（3）多物質(zhì)干擾下如何進行檢驗方案的優(yōu)化？通過項目式學(xué)習(xí)的探究過程，學(xué)生的高階思維得以培養(yǎng)，教師可以分享優(yōu)秀微專題視頻向年級段推廣，讓更多的學(xué)生和教師參與到項目式學(xué)習(xí)中來.

5項目式學(xué)習(xí)的評價過程

項目式學(xué)習(xí)六維度中的評價，應(yīng)貫穿于其他5個維度之中，從對象分有生生評價和師生評價；從時段分有過程評價和現(xiàn)場展示評價；從能力角度分有陳述性評價和遷移性評價等.

5.1現(xiàn)場展示評價

現(xiàn)場展示評價是項目式學(xué)習(xí)評價的主要形式.評委按評價量表打分，并提出針對性的改進意見和建議，結(jié)合最終的評價結(jié)果，評出獎項.為了保障評價結(jié)果的客觀性和專業(yè)性，需要由小組長和教師共同擔(dān)任評委.評價量表設(shè)計見表3.

5.2遷移性評價

遷移性評價是項目式學(xué)習(xí)評價的高階形式，在具體應(yīng)用中，需要根據(jù)實際的項目內(nèi)容和要求，編制多角度、層次化的評價問題，讓學(xué)生在已有研究的基礎(chǔ)上解決評價問題，進行遷移性評價.例如，學(xué)生在完成“認識堿性鋅錳電池”項目任務(wù)后，可設(shè)問：

（1）你作為電源設(shè)計師如何設(shè)計原電池？

（2）電源是否體積越小、比能量越大就越好？

（3）針對目前油價飛漲，開發(fā)新能源汽車有何戰(zhàn)略意義？

（4）若你是比亞迪公司老總，希望未來汽車電池擁有什么樣的性能？

再如，學(xué)生在完成“深入理解雙液電池”項目任務(wù)后，可設(shè)問：

（1）基于濃差電池的原理在應(yīng)用中有何現(xiàn)實意義？

（2）植物體中存在濃度差，是否可以實現(xiàn)植物發(fā)電？

（3）微生物是否可以制成燃料電池？

（4）如何開發(fā)清潔電力能源？

以上問題，不僅要求學(xué)生在已有的知識上進行邏輯推理，同時要求學(xué)生結(jié)合已經(jīng)掌握的知識，展開綜合性、全方位分析評價.其他同學(xué)可以對答疑過程質(zhì)疑，并提出相關(guān)建議和評價.這一過程可以有效鍛煉學(xué)生的思辨能力，使其對化學(xué)學(xué)習(xí)充滿好奇心和探索欲，促進其高級思維能力的有效鍛煉.

6結(jié)束語

綜上所述，基于項目式學(xué)習(xí)的課堂模式優(yōu)于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，它的內(nèi)容以真實性、挑戰(zhàn)性的問題展開，學(xué)習(xí)方式通過合作小組完成，學(xué)習(xí)成果展示多元化評價.真正做到“素養(yǎng)為本”的課堂教學(xué)實踐，讓學(xué)生處于積極思考的狀態(tài)，有助于探究精神的養(yǎng)成和高階思維的培養(yǎng).

參考文獻：

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［2］ 王峰，劉文慶.基于項目學(xué)習(xí)的學(xué)生高階思維能力培養(yǎng)：以水火箭為例[J].中學(xué)物理，2021，39（11）：34-37.

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［6］ 張海鷗.發(fā)展學(xué)生高階思維的項目式學(xué)習(xí)：以“認識傳染病”為例[J].中學(xué)生物教學(xué)，2021.11（Z）：24-26.

［7］ 高杰，劉銀.化學(xué)創(chuàng)造性探究教學(xué)設(shè)計：指向?qū)W生高階思維培養(yǎng)[M].北京：教育科學(xué)出版社，2020：45.

［責(zé)任編輯：季春陽］