基于培养学生创新能力的化学社团 项目式学习研究

【摘要】进入21世纪，全球科技创新呈现新的发展态势和特征，这对我国人才的培养目标产生了深远影响。项目式学习作为一种新颖的教学方式，学生在相对开放的环境中，自主学习、讨论，形成问题的解决方案。北京市八一学校化学社成功地开展了系列项目式学习活动，学生的知识迁移能力、综合问题解决能力、创新思维得到很大提高。【关键词】项目式学习;化学社团;创新能力科学探究与创新意识是高中化学学科五大核心素养之一，即认识科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的科学实践活动;能发现和提出有探究价值的问题;能从问题和假设出发，确定探究目的，设计探究方案，进行实验探究;在探究中学会合作，面对“异常”现象敢于提出自己的见解[1]。“科学探究与创新意识”素养立足高中生的化学学习过程，从实践层面激励创新。如何在化学教学和活动中培养学生的创新能力，成为一线教师需要深入思考和探索的重要课题。中小学生创新能力培养的研究现状1.创新能力教学现状创新能力是指学生在发现和解决问题的过程中能够产生出具有新颖性（个体意义上）和恰当性产品的能力。创新能力是知识技能、创新思维和创新人格共同构成的一种复合能力，三个维度对创新能力的形成和发展都是不可缺少的[2]。目前，学生创新能力的培养主要在初中、高中已有国家课程的学科教学中完成，大多数采取情境教学模式，鼓励学生大胆质疑，培养学生创新能力和创新思维。但受既定的学习内容、时间、教学内容和考试形式的限制，培养的途径有限，缺乏学科知识间的融合，不能满足个性化的要求，不利于学生的创新能力和创新思维的培养[3]。2.社团活动对学生创新能力的培养中学社团是开展校园特色文化、实现精品化教育的重要载体[4]。社团活动不仅有利于激发学生的创新意识，还有利于培养他们的动手实践能力[5]。科技社团属于学术型社团，以深入学习和实践某一科技项目为主要目的，有助于学生阶段知识水平的提高、问题意识的培养、研究与实践能力的提升;社团成员在进入高校后，表现出较强的研究意识和创新潜力[6]。目前社团面临一些共性的问题，比如活动形式丰富多样，但缺乏长线持续的活动，不利于学生创新能力及核心素养的培养。3.项目式学习对学生创新能力的培养项目式学习在学生问题解决能力、学生参与度、学习兴趣及合作和解决冲突技能等方面有很大的促进作用[7]。我校化学组开展了“酸雨”“为我的易拉罐材料代言”等项目式学习，极大地调动了学生的学习积极性，学生的创新能力有了很大的提高。但受课时、教学内容的限制，项目的开放度大大降低。社团活动不受场地限制，学生可以经历一个更加真实、完整的研究过程。袁赣涛等在中小学机器人社团进行项目式学习实践，学生选择感兴趣的项目，在教师指导下不断完善、实施方案，充分锻炼学生动手实践能力，提高创新能力[8]。化学社团项目式学习对促进创新能力发展的研究北京市八一学校化学社是一个致力于创新思维培养的专业研究性社团，两位指导教师具有丰富的项目式教学经验。化学社在过去几年里成功举行了“化学杀”“中药口罩”“微重力灭火”等项目活动。社团老师在项目推进过程中起引领和保障作用，而学生在教师指导下有目标地开展活动。现按照项目式学习的四个环节，提炼出促进学生创新能力发展的关键步骤，并对学生的创新表现给予评价。选用的评价标准参考了新课程标准中关于“科学探究与创新意识”水平等级、北京师范大学化学学院王磊教授的学科能力指标体系等[9]。项目：中药口罩提出问题雾霾作为空气主要污染物，成为困擾民众的大问题。现有口罩层数较多，透气性受影响;保健功能开发得不充分。规划方案将中药药液涂在无气阀口罩上，利用口罩上中药的抗菌、抗病毒作用以及对于自身的修复功能，达到抗霾的效果。解决问题研发一种中药参与的新型口罩产品，从结构上，新加入扰流层，利用空气的扰流作用，增加吸入空气与中药的接触时间;从材料上，新加入中药修复层和抗菌、抗病毒层，修复受损的呼吸系统，提升肺功能，抵抗口罩佩戴中的细菌、病毒滋生，防止污染。评价反思（1）项目成果评价。中药的引入和扰流层的设计，有效起到防霾作用。（2）项目参与者评价反思。学生——提高了学科应用能力、创造力、解决问题的能力和团队合作意识;形成了专业论文，大学接触相关项目时，总能有一些独特想法。教师——学生应用生物、化学、物理等学科知识，和专家学习很多医学知识，帮助研究小组成员确定专业方向。学生迁移创新能力得到了发展，“科学探究与创新意识”核心素养达到水平4。项目成果（1）“中药抗霾口罩”获两项国家专利;（2）在核心期刊发表相关论文。学生在各环节中创新能力都有不同程度地提高。提出问题时，学生根据已有认知、资料，提出感兴趣、有价值的问题，这是创新的第一步;规划方案时，经过查阅资料，小组成员不断讨论，形成初步方案;项目实施中，面临新问题时，需要将已有知识和从资料、专业人士、指导教师那里学到的新技能迁移运用到项目中，创新能力得到进一步提升;评价与反思必不可少，评价已有项目的优缺点，可能会萌生更多更好的想法，创新能力进一步得到提高。培养学生创新能力的社团活动实践借鉴了已有项目经验，2020年化学社采用线上+线下、课内与社团活动相结合等形式，开展了系列项目活动。在项目实施中，学生真正参与提出方案、动手实践、评价反思等环节，创新能力和创新思维得到不断提高。1.项目的方案规划有助于学生提高解决综合问题能力化学社围绕氯化铁设计了系列的实验探究类活动，均由高一和高二学生共同参与。活动1是探究氯化铁和草酸钾的反应，由高二学生提出问题、规划方案，带领其他学生一起实验探究;活动2是探究氯化铁和碘化钾的反应，高一和高二学生基于已有基础，提出了不同方案。学生通过查资料完善认识的角度，将已有知识和资料结构化，使得规划方案更加科学系统，有助于不断提出创新的想法。2.解决问题的过程有助于提高学生创新思维和批判性思维2020年是全民抗疫的一年，居家学习期间，化学社举行了线上的系列科学防疫活动，包括如何科学使用消毒液、如何辨别口罩类别等。该项目从化学视角解读日常生活用品，既体现化学学科的价值，也发挥学生知识迁移、再加工和创新的能力。以“如何科学使用消毒液”为例，学生学习不同消毒剂的使用方法，并且在使用过程中学会反思;学生看到因混用消毒剂造成事故的新闻时，能够从原理上去分析事故原因，提出避免事故发生的方法。3.项目完整实施有助于学生提高真实问题解决能力化学