学科核心素养导向下的高中化学项目学习案例研究

\o"分享到微博"\o"分享到微信"\o"分享到QQ"\o"分享到QQ空间"摘要：氧化还原反应是化学反应前后，元素的氧化数发生变化的一类反应。无论是自然界的燃烧反应、呼吸作用、光合作用，还是人类生产生活中的电池制造、金属冶炼、火箭发射等，都与氧化还原反应息息相关。电在日常生活中有着重要作用，“化学反应与电能”作为高一化学必修第二册教材的重要知识点，要求学生通过“制作原电池”实验灵活掌握、运用氧化还原反应相关知识。考虑到高中化学课程知识面广、理解难度高，教师应采用项目式学习策略指引学生自主学习、深入探究，如此一来，学生就能在实践过后全面提升个人化学素养。关键词：核心素养；高中化学；项目式学习新课标背景下，考试成绩不再是衡量学生学习成效的唯一标准，培养学生核心素养、促进学生长远发展才是课堂教学的终极目标。化学原理、化学反应在日常生活生产中起着重要作用，故掌握化学知识、磨炼化学素养理应得到高中学生重视。高中化学课程学习难度高、设计知识面广，对学生科学思维、计算能力、理解能力等提出严格要求。为带给学生最佳课堂学习体验，教师应正视化学学科核心素养内涵，在核心素养导向下活用项目式学习技巧，让学生在目标指引下循序渐进、按部就班完成学习任务，在潜移默化中茁壮成长[1]。一、核心素养导向下高中化学课堂开展项目式学习的意义（一）可强化学生学习能力1.强化学生宏观辨识与微观探析能力化学既可以是学生肉眼可见的物体燃烧、金属冶炼、生物呼吸，也可以是肉眼难以观测的微观层面的电子、离子变化。因而在高中阶段开设化学课程，可科学培养学生宏观辨识和微观探析能力，确保学生既能从宏观层面认识化学变化，也能从微观层面理解化学反应的产生原因，以此全面掌握、灵活运用所学知识。2.强化学生证据推理与模型认知能力实验是人类探索化学世界、检验理论正误的直接途径，然而并非所有化学实验都是一帆风顺的，唯有将“反复试验、合理推论、总结分析”相互配合，才能得出正确答案。以“原电池”为例，化学家虽然知晓金属可与酸液反应，却也是在反复测算、实验后才成功制出铜锌原电池。因此在课上开展项目式学习，可引导学生自主参与化学实验全过程，通过“前期测算—实验模拟—制作模型—成果总结”各环节正确理解、灵活运用所学知识，全面提升个人证据推理和模型认知素养。3.促使学生变化观念与平衡思想与物理反应相比，化学反应多伴有热能、电能变化（即变化过后会产生能量增减或物质转变现象），对此学生要自觉养成变化观念和平衡思想，以便客观辩证对待化学反应。换言之，在化学课堂开展项目式学习，可督促学生全身心参与学习活动、如实记录活动数据，以此收获最佳学习体验[2]。4.培养学生科学探究与创新意识上文提到实验是学生学习化学知识的一条重要途径，有时突然萌生的灵感火花就能得出全新成果。因此在化学课堂开展项目式学习，可真正实现理论与实践的有机融合，一边引导学生参照教材描述完成实验步骤，一边激励学生进行自主创新，以此有效培养学生创新意识、探究精神。5.端正学生科学态度与社会责任化学学习始终是为了便捷生活服务的，换言之，开展项目式学习可指引学生探究化学知识的发展历史，助力学生养成良好思维、科学态度，让学生成长为有责任、有道德、有信念的优秀人才。（二）可优化教师教学质量1.转变教学理念新课标背景下，培养学生核心素养、促进学生全面发展成为教师教学的终极目标，师生关系、教学关系随之发生显著变化。具体而言，教师不再一味强调自己的“绝对权威”身份，而是尽可能放低姿态，站在学生视角思考教学内容，设计出可同时满足教学要求和学生需求的教学项目，积极践行“以生为本、以学为主”“因材施教、因地制宜”等理念，以身作则带给学生最佳学习体验。2.拓宽教学视野传统化学教学受教材文本制约较大，常常是“教材要求讲什么，教师就讲什么”。核心素养导向下教师有意拓宽了教学视野，将越来越多的生活元素融入化学课堂，利用手头设备和教学资源为学生营造具象化、立体化学习情境，为项目探究活动顺利开展做好准备。3.丰富教学手段核心素养导向下“知识灌输”不再是教师教学的唯一手段，情境教学法、提问启发法、分组讨论法等多元手段在化学课堂有了大展身手的机会。事实上，项目式学习能有机融合情境法、提问法、分组法、实验法等不同手段，让学生通过亲身实践全面掌握教材知识[3]。二、核心素养导向下高中化学课堂开展项目式学习的难点尽管项目式学习的价值已得到广大教师认可，但在具体实践中教师仍会遇到不少问题。一方面，高中学生学习水平存在一定差距，班上学优生学习基础扎实，拥有科学思维、创新意识、推理能力和实践能力，能活用所学知识独立完成化学实验；中等生需要教师指导或同伴配合才能顺利完成学习任务，换言之，这类学生在独立学习时会遭遇不同类型障碍，学习成果难以完美达到教师预期；学困生是班上“最棘手”的学生，他们理解力、认知力有限，学习基础相对薄弱，在理解氧化还原反应原理、书写氧化还原反应化学式或操作金属溶解实验等环节都可能遇到困难。由此不难看出，班上学生的水平差距、性格差异直接影响项目小组划分和项目目标设置，如何科学分组、如何顺利推进活动进程成为摆在教师面前的教学难题[4]。另一方面，授课教师个人素养的高低，也会直接影响项目式学习的实践效果。举例来说，部分教师虽有意开展项目式学习活动，却只是简单“照搬”他人成果，未能针对班上实际情况调整教学细节，不时出现“题不对意”状况。此外，项目式学习要求教师在备课阶段更为细致、更为彻底地研读教材文本，而高消耗、高费时会让部分教师丧失项目式学习意愿，反而回归“一课一讲”“一课一练”的传统模式。三、核心素养导向下高中化学课堂开展项目式学习的策略（一）精选项目主题，细化项目过程新课标背景下，传统高中化学课堂教学模式已无法满足学生学习成长需求，基于学科核心素养转变教学理念、转换教学手段、拓展教学内容成为亟待教师践行的职责所在。“项目”是项目式学习的核心所在，换言之，教师需在备课阶段认真研读手头教材，参照班上学生真实学习情况精选项目主题，以此成功激发学生项目学习热情，引导学生参与到项目实施的方方面面。“原电池”是人教版高一化学必修第二册教材的重要知识点，通过先前学习学生已知晓化学反应（化学变化）会产生能量，该教材第6章标题为“化学反应与能量”，意在通过“化学反应与能量变化”和“化学反应的速率与限度”两个层面带领学生探索化学反应的奥秘。不难看出“电”是维持学生日常生活的重要能量，也是学生相对熟悉的生活元素，故教师可设计“制作原电池”项目，指导学生通过实验操作正确掌握氧化还原反应相关知识，全面提升个人化学素养。项目主题确立后，教师需在脑内先行演练项目实施全流程，以便科学指导学生实践，并在学生遇到困难时施以援手。具体而言，项目式学习遵循如下流程：1.主题选择正如上文所述，项目主题确立应参照师生双方意见，即教师要留心日常学情数据，在师生对话中探究学生学习兴趣点，科学平衡教学要求和学生诉求间关系。以“原电池”为例，教师可从世界自然基金会倡导的“地球一小时”（“熄灯一小时”）活动入手，以生活场景启发学生思考电的重要性，由此引出“制作原电池”主题。教师也可播放电力研究纪录片，结合电气时代背景端正学生对电的重要TceDFLFmHu84jBxz6ndeeQjeAIr5kNhFVCKNRRHAgyE=性的正确认识，由此引出项目主题。总之，主题选择的方向多种多样，但唯有师生双方达成共识，后续活动才能顺利开展。2.细节敲定主题确立后教师就要向学生分配具体任务，如“思考化学能转变成电能的完整过程”“分析氧化还原反应是如何产生电能的”“挑选制作氧化还原反应模型的材料”等，确保班上学生都能各司其职、各尽其力，在明确任务指导下大展身手。事实上，细节敲定也是为了告知学生“学什么”“如何学”“为何学”，以便在有限的教学时间内掌握尽可能多的知识。3.活动实施活动实施即师生在课堂中完成具体实验，通过实验观察、数据分析、总结推理等方式攻克学习难关。活动实施过程中学生可能会遇到这样或那样的问题，教师要做到“具体问题具体分析”，有针对性地采取应对方案，以保障学生自主探究、合作学习的稳定性、持续性、连贯性。4.成果评价评价既能帮助教师回顾、反思课堂教学过程，又能帮助学生正视个人学习弱项，以此打造“以评促学”“以评促教”的“教学评”一体化课堂。换言之，项目式学习过后，教师需及时组织学生完成评价工作，通过师生互评、学生互评、学生自评等方式总结项目过程、项目成果，以此加深学生课堂学习印象，充分发挥项目式学习全部价值[5]。（二）活用教学设备，优化教学氛围高中化学课程逻辑性、抽象性特征鲜明，对学生理解能力、分析能力、观察能力、操作能力等均提出了较高要求。为降低学生理解门槛，教师应活用现代化教学设备，尽己所能为学生营造舒适的、轻松的、自由的课堂学习氛围，让学生在良好氛围熏陶下全身心投入项目实践中去。事实上，在小学自然课堂，学生就尝试过亲手制作电池，即用柠檬、橘子等水果代替电池，通过金属片和电线连接制作“水果电池”点亮小灯泡，故“原电池”项目不应成为学生眼中的洪水猛兽，而要成为能唤醒学生探索欲望的趣味课题。事实上，教师授课时可先行展示“水果电池”模型，邀请学生讲解“水果电池”生电用到的化学知识。学生发言后教师加以总结，引出课堂教学的重难点。随后教师可围绕“电池发展史”主题播放纪录片视频，并同步展示不同时期的电池模型，启发学生思考“为何如此设计电池”“电池发电的原理有哪些”等问题，以此激励学生带着问题投身到项目实验中去，在相互合作、深入探究氛围熏陶下快乐学习、全面成长。（三）尊重学生差异，采取多元手段上文提到班上学生有学优生、中等生、学困生三类学习水平区别，这种分类方式并非歧视学生，而是为了科学设计教学目标、自然提升教学难度，以满足不同水平学生学习需求。换言之，项目式学习的开展前提是尊重学生客观差异，在多元手段配合下带给学生最佳学习体验。具体而言，教师可采用如下手段开展项目式学习活动：1.情境营造法情境可简单理解成对生活场景的模拟还原，情境营造法的目的在于让书面文字描述变得形象立体，让学生面向特定情境思考“我要做什么”“我能怎样做”“我取得什么成果”等问题。回到“原电池”项目，教师可在小学科学课堂的“水果电池”实验基础上设计全新活动，即为学生营造“家里停电了，如何制作简便手电”情境，鼓励学生利用手头物品制作“发电装置”。随后教师可要求学生替换装置中的水果（发电装置），将其转变成“溶液+金属片”形式，以此带领学生深入了解氧化还原反应相关知识，全面提升学生宏观辨识、微观探析、科学探究、模型认知等素养。2.提问启发法传统高中化学课堂严格遵循“先教后学”模式，处在被动学习地位的学生听讲效果相对有限，无法在脑内构建完整的、系统的、发展的知识学习框架，时常出现“学了新知识，忘了旧知识”的情况。对此，教师需转变教学关系，以项目学习形式启发学生思考，让学生带着问题投入具体实验中去，如此一来，学生就能在实验过后有所收获、有所成长。回到“原电池”项目，教师可先向学生展示电池模型，引导学生观察电池构造，确保学生能正确认识“电池有正极、负极区别”。随后教师可启发学生思考“如何设计电池正极”“如何设计电池负极”“如何确保电池正负极间能量能正常转换”等问题，以此鼓励学生在铜片、锌片、银片、硫酸溶液、硝酸溶液等实验素材中进行自主选择，带着问题完成实验操作。3.分组讨论法考虑到班上学生学习水平、操作水平相对有限，教师需将班上学困生、中等生、学优生分成人数相等、水平相近的若干小组，鼓励学生以组为单位共同学习，攻克项目难关。回到“原电池”项目，一组学生可制作“铜锌电池”，一组学生可制作“锌银电池”，其余各组依此类推，遵循控制变量原则开展不同实验。学生上手操作后，教师可邀请各组组长展示研究成果，展示实验过程中出现的各种现象，结合实验数据分析教材知识点，由此引出氧化还原反应知识及相关规律，实现实际与理论的有机融合。结束