項目化學習下的高中化學實驗教學

化學是自然科學的分支，與其他科學分支一樣，以實驗為主要研究方式，研究的過程可以概括為“發現一猜想一實驗—證實/證偽一總結/推翻”。所有被認可的概念、公式和理論都經過了實驗的驗證或復現，許多已發現或還未發現的知識也都存在于各種各樣的實驗中，誕生于實驗或經實驗證實的化學知識也同其他科學知識一樣，有著一定的抽象性，彼此之間存在著一定的邏輯關聯，而這種抽象可以借著實驗轉化為具象，其中的邏輯關聯也可以在實踐中得到清晰的呈現，所以實驗教學在高中化學的教學體系中有著重要地位。本文主要圍繞項目化學習下的高中化學實驗教學展開，先簡單介紹了實驗教學的重要性、開展現狀以及與項目化學習的適配性，再深入探究了項自化學習下高中化學實驗教學的開展路徑。

一、高中化學開展實驗教學的重要性與現狀

（一）高中化學開展實驗教學的重要性

1.對實驗現象的觀察能激發學生興趣

抽象性是化學研究對象和理論體系的一種特性，實驗中的化學反應發生在原子、分子維度的微觀層面，肉眼無法直接觀測到變化的過程，但構成物質的原子和分子發生變化以后，物質的外部形態也會發生變化，可能是顏色，也可能是形狀和狀態。很多時候，這種構成變化所導致的形態變化都是艷麗或神奇的，而這種艷麗與神奇對學生來說有著極強的吸引力，所以學生在觀察實驗現象的過程中很容易對化學產生好奇，進而激發學習興趣。

2.實驗中的動手操作能推進知識遷移

理論是從實踐中誕生的，或者說理論就是對實踐的概括和總結，學習理論是為了更好地進行實踐，對理論的掌握能夠為實踐的順利開展提供保障，實踐中對理論的驗證或應用也能推進理論的內化與遷移。而在高中化學課堂上的實驗教學中，實驗是需要學生親自動手操作的實踐，學生主導著實驗的走向和進程，所以在帶入理論知識開展和解構實驗的過程中，學生也就能隨著實驗進程的向前，依托動手操作的所有實驗步驟來完成知識的遷移。

3.對實驗結果的分析能深化學生認知

一個完整的實驗可以被大致劃分為三個階段，第一個階段是猜想和設計，第二個階段是架構和操作，第三個階段是分析和總結。實驗中所有能觀察到的現象都是需要分析和總結的內容，實驗過程和結果也一樣，在提出猜想并從猜想出發完成實驗后，參與實驗的人需要從過程和結果中提煉出能回答核心探究問題的答案，而提煉答案的過程就是認知深化的過程。所以，高中化學開展實驗教學的重要性也體現在對實驗結果的分析能深化學生的認知上。

（二）高中化學開展實驗教學的現狀

1.教師的存在感太強，學生過于依賴教師

教師是“教”的主體，也是學生學習的指導者和引導者，能夠引導學生對理論進行深入探究，也能引導學生對實驗進行有效開展。就高中化學課堂上的實驗教學而言，相較于學生來說，教師更高的知識水平和更多的經驗賦予了他們更大的優勢，在教師的指導和把關下，學生實驗成功的概率會大幅度提升。但是，在課堂上實際的實驗教學活動中，很多教師對學生實驗過程的指導都沒有把握好“度”，而教師在實驗中的存在感過強會導致學生對教師產生過度依賴。

2.驗證性的實驗太多，學生創新空間不足

化學實驗有很多種類型，不同類型的實驗有著不同的目的，實驗的步驟、方式和裝置也會發生變化，這些變化會改變實驗的操作難度，也會改變實驗現象的呈現形式。高中化學課程中需要學生操作的實驗大都不會太難，但實驗難度的降低很可能伴隨著實驗趣味性的下降，或者創新空間的縮小。綜合高中化學課堂上常見的實驗類型來看，傳統的驗證性實驗占比過半是一種十分普遍的現象，而可操作、可創新空間的縮小會降低學生的興趣。

3.學生實驗能力欠缺，實驗的完成度偏低化學課上的實驗教學大致有兩種形式，一是圍繞教師操作的演示實驗來進行的教學，二是圍繞學生操作的動手實驗來進行的教學，前者重在佐證和觀察，后者重在記錄與感知。在學生已經建立了化學基本認知，并熟悉了實驗操作基本要求的高中階段，課堂實驗教學通常以學生親自操作為主。因此，由于動手能力差或思維能力不強導致的實驗技能不足就成為一個顯著的問題。實驗能力的欠缺會直接影響實驗完成度。

二、項自化學習與高中化學實驗教學的適配性

（一）一個完整的實驗就可以是一個項目主體

實驗教學大都會以某個完整的實驗為主題，而在一個完整的實驗內部，理論知識與實踐操作之間必然存在著極為密切的聯系，以實驗為載體的教學也需要經歷從質疑、提問到設計、實踐，再到分析、總結的全過程，這種對實驗過程的全覆蓋能夠大幅提升教學的整體性和完整性。而項目化學習也是一種以完整項目為載體的教學活動，項目化學習在實驗教學中的應用主要是從對實驗的項目化處理開始，所以兩者的適配性首先就體現在一個完整的實驗可以被轉化為一個項目的主體上。

（二）項目化學習與實驗同樣強調學生主體

在“以學生為中心”的基本原則下開展教學活動是新時代教育的大趨勢，而以學生為中心的體現包括參考學生的認知與能力來設計教學目標，為學生提供更多自主探究和實踐的機會，以及學生從被動學習狀態轉變為主動學習狀態。也就是說，教師要更多地突出學生的主體地位和主體作用，而項目化學習與實驗教學的一個共性就是對學生主體的強調，項目化學習是學生小組主導的項自探究式學習活動，實驗教學需要學生的動手操作來推動，這種對學生主體的強調正體現著兩者的適配性。

三、項目化學習下高中化學實驗教學的開展路徑

項目化學習是以項目為載體，以學生為主體，由學生小組主導開展的一種學習活動，突出了學生的主體地位，為學生的主觀能動預留了發揮空間，也為學生的知識學習、認知建構和思維發展奠定了堅實的基礎，對項目化學習活動的有效開展能夠在降低學生學習難度的同時，提升學生學習的有效性。而在結合實驗教學開展項目化學習時，教師要為達成促進學生個性成長和全面發展的目標，立足整體但又著眼過程的、循序漸進地完成對項目化學習活動的設計與實踐。其中，教師需要在前期準備環節完成的是對項目主題的定位和項目小組的組建，需要在中期實踐環節完成的是引導實驗推進和驅動學生思考，需要在后期總結環節完成的是以成果為依據的項目評估。

（一）前期準備環節

1.以實驗主題為參考，確定項目主題

確定項目主題是開展項目化學習的第一步，確定了主題后才能確定方向和目標。而在以實驗為主體的項目化學習活動中，實驗的主題可以說是項目化學習的主題，所以教師在前期準備階段，要以實驗主題為參考來確定項目主題。

以人教版高中化學必修一第二章的實驗活動1“配置一定物質的量濃度的溶液”為例，這是一個定量實驗，高中化學共涉及四個定量實驗，該實驗就是其中之一，目的是教會學生使用容量瓶配置一定物質的量濃度的溶液，以及深化學生對“物質的量濃度”這一概念的認識。在這一實驗中，學生要練習使用的實驗用具包括燒杯、容量瓶、膠頭滴管、量筒、玻璃棒、藥匙、濾紙和天平，可用于配制溶液的實驗材料則主要是NaC1溶液和蒸餾水。那么，結合這一實驗主題，教師可以將項目主題確定為“探究配置一定物質的量濃度的溶液的方法”。

2.以真實學情為依據，組建項目小組

學生小組是項目化學習的實踐主體，學生需要以小組為單位，在與其他組員的分工合作中完成探究和實踐。也就是說，教師需要在項目化的實驗教學中指導學生小組完成對實驗的操作和分析，因而必須以真實學情為依據來組建項目小組。

以人教版高中化學必修一第四章的實驗活動3“同周期、同主族元素性質的遞變”為例，這一實驗的開展需要達成的目的有兩個：一是“加深學生對同周期、同主族元素性質遞變規律的理解與認識”，二是“讓學生體會元素周期表和元素周期律之于元素化合物知識學習的作用和重要性”。需要用到的實驗材料較多，包括但不限于鎂條、溴水、NaBr溶液、氨水等，步驟雖然不多，要觀察和分析的內容卻不少。因此，在開展以“探究同周期、同主族元素性質的遞變”為主題的項目化學習之前，教師要以真實學情為參考，組建互補的項目小組。

（二）中期實踐環節

1.在項目框架下引導實驗持續推進

實驗教學的開展價值主要體現在實驗過程中，指導學生順利完成實驗只是教師應完成的最基本的任務，在完成實驗的過程中教給學生知識和技能，同時培養學生的素養和能力才是更核心的任務，所以過程的重要性遠大于結果。正因如此，在項自化學習模式下的高中化學實驗教學中，教師要在項目框架下引導實驗持續推進。

以人教版高中化學必修二第五章的實驗活動4“用化學沉淀法去除粗鹽中的雜質離子”為例，這是一個化學分離和提純實驗，對粗鹽進行提純是進行實驗的主要目的。圍繞該實驗展開的教學還需要達成“教會學生如何使用化學沉淀法來進行分離和提純”“教會學生如何用化學沉淀法去除粗鹽中的鈣離子、鎂離子和硫酸根離子等雜質”“幫助學生熟悉溶解、過濾、蒸發等實驗操作”的目的。因而在項目框架下開展實驗教學時，教師要關注學生操作實驗的所有步驟，并在其中一些相對關鍵的步驟上給予必要指導，包括“在粗鹽水中滴加過量氯化鋇溶液，以生成硫酸鋇沉淀的過程”“在生成了硫酸鋇沉淀的燒杯中繼續滴加氯化鋇溶液，使硫酸根離子沉淀完全的過程”“向粗鹽水中滴加過量氫氧化鈉溶液，以生成氫氧化鎂沉淀的過程”以及“繼續滴加過量的飽和碳酸鈉溶液，以使碳酸根離子沉淀完全的過程”。對關鍵步驟的指導能夠保障實驗持續推進，提升實驗的成功率，從而為學生基于實驗的項目探究預留更多思考的空間。

2.用問題或任務驅動學生解析思考

開展實驗教學的目的有兩個：一是借助實驗來完善學生對化學的認知，并深化學生對化學知識的理解，二是教會學生如何操作實驗，以及如何利用實驗來探究化學知識和解答化學問題。要想同時達到這兩個目的，就要發散學生的思維。因此，在項自化學習模式下的高中化學實驗教學中，教師要用問題或任務來驅動學生解析思考。

以人教版高中化學必修二第六章的實驗活動7“化學反應速率的影響因素”為例，這是一個探究性實驗，探究的是影響化學反應速率的因素有哪些。在圍繞這一實驗開展教學的過程中，教師需要引導學生通過控制變量的方式來認識濃度、溫度和催化劑的化學反應速率的影響，并借助實驗中化學反應速率的變化來激發學生對化學反應速率調控的思考。因此，在以“探究化學反應速率的影響因素”為主題的項目式學習活動中，教師可以在學生得出初步的結果以后，用問題來驅動他們分析實驗現象，如“為什么濃度、溫度和催化劑能影響化學反應速率”“濃度、溫度和催化劑是怎樣影響化學反應速率的”“對化學反應速率的調控有什么意義或是否必要”，問題要與實驗直接相關，并涉及實驗不會直接反映的內容。在無法直接用實驗現象來回答問題時，學生對實驗的解析與思考就會更加深入，而這種深入思考就是對學生思維的一種鍛煉，能夠助推學生思維的建構和思維能力的提升。

（三）后期總結環節- 從成果展示開始推進項目評估

與其他同樣具有系統性特征，并同樣強調學生主體性和教學實踐性的教學模式相比，項目化學習的一大特征就在于項目成果和對項目成果的展示。在對項目的探進人總結階段后，各學生小組需要將本小組探究的過程、得出的結果以及獲得的收獲整合起來，整理出一份成果，并選派代表進行分享。所以，在項目化學習下開展實驗教學時，高中化學教師需要從成果展示開始推進項目評估。結合實驗和實驗教學的特性來看，學生需要分享的是一份實驗報告，而教師評估各小組項目完成質量的標準包括“實驗是否順利完成”“是否在實驗中驗證了猜想”，以及“是否能夠從實驗中提煉核心問題的答案”。

四、結語

綜上所述，高中化學實驗教學的開展有著三重意義：第一重意義是對學生化學興趣的激發，第二重意義是對學生知識遷移的引導，第三重意義是對學生化學認知的深化。但高中化學課堂上實驗教學的實踐卻很難在這三個方面達成更理想的效果，主要原因是學生在實驗中對教師的依賴太強、教師對不同類型實驗的規劃難以達到平衡，以及學生本身的實驗探究能力和動手操作能力較差。所以在與實驗教學有著一定適配度的項目化學習被引人課堂后，高中化學教師應當結合實驗教學的需要來開展項目化學習，并借助項目探究來促進學生知識、認知、思維與能力的全方位發展。在這一過程中，教師要做好主題定位、學生分組、實驗指導、思考引導以及立足過程與發展的評估。

（宋行軍）