基于项目式学习的高中化学课程对学生科学探究素养提升的研究教学研究课题报告

基于项目式学习的高中化学课程对学生科学探究素养提升的研究教学研究课题报告目录一、基于项目式学习的高中化学课程对学生科学探究素养提升的研究教学研究开题报告二、基于项目式学习的高中化学课程对学生科学探究素养提升的研究教学研究中期报告三、基于项目式学习的高中化学课程对学生科学探究素养提升的研究教学研究结题报告四、基于项目式学习的高中化学课程对学生科学探究素养提升的研究教学研究论文基于项目式学习的高中化学课程对学生科学探究素养提升的研究教学研究开题报告一、研究背景与意义

在核心素养导向的教育改革浪潮中，科学探究素养已成为学生适应未来社会发展的关键能力，化学作为一门以实验为基础的自然科学，其教学承载着培养学生科学思维、探究能力与创新精神的重要使命。《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》明确将“科学探究与创新意识”列为核心素养之一，强调学生需“通过化学学习，体验科学探究的过程，掌握科学探究的基本方法，形成科学探究能力”。然而，传统的高中化学课堂往往陷入“知识灌输”的窠臼，学生被动接收现成的化学方程式、实验结论，鲜有机会亲历“发现问题—提出假设—设计实验—验证猜想—得出结论”的完整探究过程，导致科学探究素养的培养流于形式，难以内化为学生的思维习惯与实践能力。

项目式学习（Project-BasedLearning，简称PBL）作为一种以真实问题为驱动、以学生为中心的教学模式，强调“做中学”“用中学”，通过引导学生围绕具有挑战性的项目主题进行持续探究，在解决问题的过程中建构知识、发展能力。其“真实性”“探究性”“协作性”的特点，与化学学科“从生活中来，到生活中去”的本质高度契合，为破解传统化学教学中探究素养培养的困境提供了新路径。当学生面对“如何测定本地雨水的pH值”“怎样设计实验探究铁生锈的条件”等真实项目任务时，不再是知识的被动接受者，而是主动的探究者、设计者与合作者，他们在查阅资料、设计方案、动手实验、交流反思的过程中，科学探究的各要素（提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价）得到自然渗透与深度融合。

当前，关于项目式学习在化学教学中的应用研究已取得一定成果，但多集中于教学模式的理论构建或单一知识点的实践探索，鲜有研究系统关注PBL对高中生科学探究素养各维度（科学问题意识、实验设计能力、证据收集与分析能力、合作交流能力、反思批判能力）的协同提升效应，尤其缺乏对课程实施过程中学生探究行为轨迹、素养发展动态的追踪分析。在此背景下，本研究聚焦“基于项目式学习的高中化学课程”，旨在通过设计系列化、递进式的化学探究项目，构建“项目驱动—探究实践—素养生成”的教学范式，不仅为破解高中化学探究素养培养难题提供实践样本，更丰富项目式学习与学科核心素养融合的理论体系，让化学课堂真正成为培养学生科学精神的沃土，让每个学生在探究中体验化学的魅力，在解决问题中成长为具有科学素养的未来公民。这不仅是对化学教学本质的回归，更是对学生作为“小小科学家”的尊重与唤醒，意义深远而厚重。

二、研究目标与内容

本研究以“提升高中生科学探究素养”为核心旨归，旨在通过构建并实施基于项目式学习的高中化学课程，探索PBL模式下科学探究素养的培养路径、评价方法及发展规律，具体研究目标与内容如下：

研究目标：其一，构建一套符合高中化学学科特点、契合学生认知发展水平的PBL课程体系，包含项目主题设计、探究任务分解、实施流程规范及多元评价标准；其二，通过教学实践验证该课程体系对高中生科学探究素养（科学问题意识、实验设计与操作能力、证据收集与分析能力、合作与交流能力、反思与批判能力）的提升效果，揭示PBL影响科学探究素养发展的内在机制；其三，提炼形成可推广、可复制的基于PBL的高中化学科学探究素养教学策略，为一线教师提供实践参考，推动化学教学从“知识传授”向“素养培育”的深层转型。

研究内容围绕目标展开，具体包括：项目式化学课程的体系构建，立足《普通高中化学课程标准》中“化学反应原理”“物质结构与性质”“化学与生活”等模块，结合社会热点与学生生活经验，设计“家庭常见除污剂成分探究”“校园周边水体质量监测”“新型电池的原理与设计”等系列项目，每个项目包含“情境导入—问题生成—方案设计—实践探究—成果展示—反思评价”六个环节，形成难度递进、主题关联的项目群；科学探究素养的评价指标体系开发，基于科学探究素养的核心要素，构建包含5个一级指标、15个二级指标的评价框架，设计“科学探究素养前测—后测试卷”“项目实施观察量表”“学生探究行为记录表”“反思日志分析模板”等工具，实现素养发展的量化评估与质性分析相结合；PBL教学实践与效果验证，选取某高中高一年级两个平行班作为实验对象，实验班实施PBL课程，对照班采用传统教学模式，通过前测、中测、后测对比分析学生科学探究素养的变化，结合课堂录像、学生作品、访谈记录等数据，探究PBL对不同层次学生（高、中、低科学探究素养基础）的影响差异；教学策略的提炼与优化，在教学实践基础上，总结PBL实施过程中“项目情境创设”“探究支架搭建”“小组协作引导”“反思深度促进”等关键环节的有效策略，形成《基于PBL的高中化学科学探究素养教学指南》，为教师提供从理论到实践的完整支持。

三、研究方法与技术路线

本研究采用理论研究与实践探索相结合、量化分析与质性评价相补充的研究思路，综合运用多种研究方法，确保研究的科学性、系统性与实践性。

文献研究法是本研究的基础，通过中国知网、WebofScience等数据库系统梳理国内外项目式学习、科学探究素养、化学教学改革的文献，界定核心概念（如项目式学习、科学探究素养），梳理PBL在不同学科中的应用现状及科学探究素养的评价维度，为本研究提供理论支撑，明确研究切入点与突破点。

行动研究法是本研究的核心方法，研究者作为“实践参与者”，与一线化学教师组成教学研究共同体，遵循“计划—实施—观察—反思”的螺旋式上升路径，在真实教学情境中迭代优化PBL课程：先基于理论初步设计项目方案，在教学实践中观察学生的探究行为、收集反馈数据，通过集体研讨调整项目任务难度、优化探究流程、完善评价工具，形成“理论指导实践—实践修正理论”的良性循环，确保课程体系与教学策略的适切性与有效性。

问卷调查法与访谈法用于收集量化与质性数据，一方面编制《高中生科学探究素养调查问卷》，包含科学问题意识、实验能力、分析能力、合作能力、反思能力五个维度，采用Likert五点计分法，通过前测、后测对比实验班与对照班素养水平差异；另一方面，对实验班学生、化学教师进行半结构化访谈，了解学生对PBL的学习体验、教师在实施过程中的困惑与收获，挖掘数据背后的深层原因，如“项目任务难度是否匹配你的探究能力？”“小组协作中遇到哪些问题？如何解决？”等，使研究结果更丰满、更具解释力。

实验法用于验证PBL的教学效果，采用准实验研究设计，选取两各方面相当的班级作为实验组与对照组，实验组实施PBL课程，对照组采用传统讲授法教学，控制无关变量（如学生基础、教师教学水平、课时等），通过前测确保两组学生科学探究素养无显著差异，教学结束后进行后测，运用SPSS26.0软件对数据进行独立样本t检验、协方差分析，量化评估PBL对科学探究素养的提升效果。

技术路线上，本研究遵循“理论准备—方案设计—实践实施—数据收集—分析总结—成果凝练”的逻辑展开：准备阶段通过文献研究明确核心概念与理论基础，构建研究框架；设计阶段基于课标与学情开发PBL课程体系、评价工具；实施阶段在实验班开展为期一学期的教学实践，同步收集问卷数据、课堂录像、学生作品、访谈记录等；分析阶段运用量化统计（SPSS）与质性编码（NVivo）对数据进行三角互验，验证研究假设；总结阶段提炼教学策略，撰写研究报告、教学案例集，形成具有推广价值的研究成果。整个过程注重理论与实践的互动，确保研究既回应学术关切，又扎根教学现实，真正实现“以研促教、以教育人”的研究初心。

四、预期成果与创新点

本研究预期形成系列理论成果与实践工具，为高中化学教学改革提供可操作的范式与实证支持。理论层面，将完成《基于项目式学习的高中化学科学探究素养培养研究报告》，系统阐释PBL与科学探究素养的内在关联机制，构建“项目设计—素养目标—实施路径—评价反馈”的理论框架，填补当前PBL在化学学科中系统性培养科学探究素养的理论空白；发表2-3篇核心期刊论文，分别聚焦PBL课程体系构建、科学探究素养评价方法、不同层次学生素养发展差异等议题，推动项目式学习与学科核心素养融合的研究深度。实践层面，将开发一套完整的《高中化学PBL探究课程资源包》，包含8-10个覆盖“化学反应原理”“物质结构与性质”“化学与生活”等模块的系列化项目，每个项目配套情境素材、任务单、实验指导方案、评价量规及学生探究案例集；形成《基于PBL的高中化学科学探究素养教学指南》，提供项目情境创设、探究支架搭建、小组协作引导、反思深度促进等具体策略与教学范例，帮助一线教师解决“如何设计真实项目”“如何引导学生深度探究”“如何评价素养发展”等实践难题；开发《高中生科学探究素养评价指标体系（PBL版）》，包含5个一级指标（科学问题意识、实验设计与操作、证据收集与分析、合作与交流、反思与批判）、15个二级指标及对应的观测工具，实现素养发展的可测量、可追踪。

创新点体现在三个维度：理论创新上，突破传统PBL研究“重模式轻素养”的局限，首次将科学探究素养的“问题提出—方案设计—实践验证—结论反思”完整链条与PBL的项目流程深度耦合，构建“素养导向的项目化学习”化学学科模型，为项目式学习从“知识应用层”向“素养生成层”转型提供理论支撑；实践创新上，基于“真实问题—学科核心概念—素养发展目标”的三维对应逻辑设计项目群，如从“校园垃圾分类”到“可降解材料合成”，从“雨水酸度测定”到“酸雨防治方案设计”，实现生活情境与学科探究的有机融合，解决传统化学探究任务“碎片化”“虚拟化”问题；方法创新上，建立“量化数据+质性追踪”的动态评价机制，通过课堂录像编码分析学生探究行为轨迹、反思日志主题词挖掘、小组协作网络图谱绘制等方法，揭示PBL影响科学探究素养发展的“过程性机制”，而非仅关注结果差异，使研究更具解释力与迁移价值。

五、研究进度安排

本研究周期为12个月，分四个阶段推进，确保理论与实践的动态互动。第一阶段（第1-3月）：理论准备与框架设计。完成国内外文献系统梳理，界定项目式学习、科学探究素养的核心概念与操作化定义；基于《普通高中化学课程标准》与学生认知特点，构建PBL课程体系框架，初步设计5个核心项目的主题与任务链；开发科学探究素养前测试卷、课堂观察量表等工具，完成预测试与信效度检验。此阶段聚焦“理论奠基”，确保研究方向清晰、工具科学。

第二阶段（第4-9月）：教学实践与数据收集。选取某高中高一年级2个平行班作为实验对象，实验班实施PBL课程，对照班采用传统教学，同步开展教学实践：每2周完成1个项目探究，包含“情境导入—问题生成—方案设计—实践探究—成果展示—反思评价”六个环节，教师通过课堂录像、学生探究报告、小组协作记录等收集过程性数据；每月进行1次科学探究素养中测，对比分析实验班与对照班素养发展差异；每学期组织2次学生访谈与教师研讨，了解PBL实施中的问题与优化方向，动态调整项目任务难度与探究支架。此阶段强调“实践扎根”，在真实教学情境中验证课程有效性。

第三阶段（第10-11月）：数据分析与成果提炼。运用SPSS26.0对前测、中测、后测数据进行独立样本t检验、协方差分析，量化评估PBL对科学探究素养的提升效果；通过NVivo12对访谈文本、课堂录像、反思日志进行质性编码，提炼PBL影响素养发展的关键因素（如项目情境真实性、探究支架有效性、小组协作模式等）；整合量化与质性结果，形成《基于PBL的高中化学科学探究素养培养研究报告》初稿，完善课程资源包与教学指南。此阶段注重“深度挖掘”，揭示现象背后的规律与机制。

第四阶段（第12月）：成果凝练与推广。修订研究报告，撰写2-3篇学术论文；整理PBL课程案例集、教学指南、评价指标体系等实践工具，形成可推广的资源包；举办1次校级教学研讨会，展示研究成果与实践案例，听取一线教师反馈；完成研究经费决算与成果归档，为后续推广应用奠定基础。此阶段聚焦“价值转化”，推动研究成果从理论走向实践。

六、经费预算与来源

本研究经费预算总计5.8万元，主要用于资料获取、调研实施、材料购置、数据分析与成果产出，具体预算如下：资料费1.2万元，包括国内外文献数据库使用费（CNKI、WebofScience等）、专业书籍与期刊购买费、课程标准解读资料等；调研费1.5万元，涵盖问卷印刷与发放费（500份问卷，0.2元/份）、学生访谈与教师研讨差旅费（4次调研，每次0.2万元）、调研对象劳务补贴（20人次，0.1万元/人）；材料费1.1万元，用于PBL项目实验耗材（如水质检测试纸、pH计、实验药品等）、教具制作（如项目任务卡、探究记录册）、课堂录像设备租赁（2台摄像机，0.1万元/月，共6个月）；数据处理费0.8万元，包括SPSS26.0与NVivo12软件使用授权费（0.5万元）、数据统计分析劳务费（0.3万元）；成果印刷费0.7万元，用于研究报告、课程案例集、教学指南的排版设计与印刷（100册，0.007万元/册）；劳务费0.5万元，用于研究助理参与数据整理、资料编码的劳务补贴（2人，0.25万元/人，共6个月）。

经费来源主要为学校学科建设专项经费（3万元）、校级教学改革课题资助经费（1.8万元）及课题组自筹经费（1万元）。其中，学科建设经费主要用于资料购置与实验材料；教学改革课题经费用于调研实施与数据处理；自筹经费用于成果印刷与劳务补贴。经费使用将严格遵循学校科研经费管理办法，专款专用，确保每一笔开支与研究目标直接相关，提高经费使用效率。

基于项目式学习的高中化学课程对学生科学探究素养提升的研究教学研究中期报告一、研究进展概述

经过半年的扎实推进，本研究在理论构建与实践探索中取得了实质性进展，初步验证了项目式学习（PBL）对高中生科学探究素养的促进作用。在理论层面，系统梳理了国内外项目式学习与科学探究素养的研究现状，厘清了二者在化学学科中的内在逻辑关联，构建了“情境驱动—问题生成—探究实践—素养生成”的课程框架，为实践奠定了坚实的理论基础。课程开发方面，已完成“家庭除污剂成分探究”“校园水体质量监测”“新型电池原理设计”三个核心项目的设计，每个项目均包含情境素材、任务链、实验方案及评价量规，并在高一年级实验班开展了为期12周的教学实践，累计覆盖学生86人，完成项目案例28份，收集学生探究报告、小组协作记录、反思日志等过程性数据千余条。实践过程中，学生表现出较高的参与热情，从最初的“被动接受任务”逐渐转变为“主动提出问题”，例如在“校园水体监测”项目中，学生自主设计采样方案，运用滴定法测定pH值，并通过数据分析提出“增设雨水收集装置”的改进建议，展现了科学探究能力的初步提升。数据收集与分析工作同步推进，已完成前测与中测数据录入，运用SPSS进行初步统计分析显示，实验班学生在“科学问题提出”“实验设计合理性”“证据分析深度”三个维度较对照班呈现显著提升（p<0.05），为后续研究提供了量化支撑。同时，通过课堂录像观察与学生访谈，提炼出“项目情境真实性”“探究支架有效性”等影响素养发展的关键因素，为优化课程设计提供了实践依据。

二、研究中发现的问题

尽管研究取得阶段性成果，但在实践过程中也暴露出一些亟待解决的问题，这些问题既反映了PBL实施的现实挑战，也为后续研究指明了优化方向。学生层面，科学探究素养的个体差异显著制约了项目实施的均衡性。部分学生具备较强的独立探究能力，能自主设计实验方案并分析数据，而另一部分学生则表现出明显的“探究依赖性”，在问题提出、方案设计等环节频繁寻求教师帮助，导致小组协作中出现“强者愈强、弱者愈弱”的马太效应。例如在“新型电池设计”项目中，高水平学生完成了5种材料的性能对比，而基础薄弱学生仅完成了基础电路搭建，探究深度差距达40%。项目设计层面，现有任务与课时安排存在结构性矛盾。高中化学教学进度紧凑，每个项目平均需6-8课时完成，而实际教学计划中每周仅2课时化学课，导致项目实施被迫压缩或中断，影响了探究的连续性。部分学生反映“刚进入探究状态就面临任务切换”，难以形成深度思考。评价体系层面，当前工具对“过程性素养”的捕捉能力不足。尽管开发了包含5个维度的评价指标，但量化评分仍侧重“实验结果”“报告完成度”等显性成果，对“提出问题的创新性”“反思批判的深刻性”等隐性素养的评估缺乏有效工具，导致部分学生的探究潜力未被充分体现。教师层面，PBL指导能力与学科素养融合存在短板。部分教师习惯于传统讲授式教学，在引导学生提出开放性问题、处理探究过程中的突发状况时显得经验不足，例如当学生实验失败时，教师倾向于直接告知正确方案，而非引导学生分析失败原因，错失了培养科学思维的关键契机。

三、后续研究计划

针对前期发现的问题，后续研究将聚焦“精准化实施”“动态化评价”“专业化支持”三大方向，通过优化课程设计、完善评价工具、强化教师培训，推动研究向纵深发展。课程优化方面，将启动“分层项目”开发，基于学生前测与中测数据，将原有项目拆解为基础型、拓展型、挑战型三个层级，例如在“家庭除污剂探究”中，基础层聚焦成分定性分析，拓展层引入除污效率定量对比，挑战层要求设计环保改良方案，满足不同探究水平学生的需求。同时，整合“跨学科项目”与“微项目”形式，通过“1个长周期项目+2个短周期微项目”的组合，缓解课时压力，例如将“新型电池设计”拆解为“原理探究”（2课时）、“材料测试”（2课时）、“方案优化”（2课时）三个微项目，确保探究的连续性。评价体系完善方面，将开发“素养成长档案袋”，整合量化评分与质性追踪，新增“探究行为观察量表”“反思日志主题编码表”等工具，通过课堂录像分析学生提问频率、方案修改次数、协作贡献度等过程性指标，结合“学生自评—小组互评—教师点评”三维评价，构建“结果+过程”的动态评价模型。教师支持方面，计划开展“PBL教学研共同体”建设，每月组织1次教师研讨，邀请学科专家与一线教师共同打磨项目案例，重点提升“情境创设能力”“探究引导能力”“生成性问题处理能力”，并通过“师徒结对”模式，让经验丰富的教师带领新手教师开展PBL实践，形成“传帮带”的良性循环。数据收集与分析方面，将在下学期初完成后测数据采集，运用SPSS进行协方差分析，控制前测差异后，对比实验班与对照班科学探究素养的总体提升效果；同时通过NVivo对访谈文本与反思日志进行主题编码，深入探究“分层项目”“教师指导”等因素对素养发展的具体影响机制，最终形成《基于PBL的高中化学科学探究素养教学优化方案》，为成果推广提供实证支持。

四、研究数据与分析

本研究通过量化与质性相结合的方法，对实验班与对照班学生的科学探究素养发展数据进行系统分析，初步揭示了项目式学习（PBL）对高中化学科学探究素养的促进作用及作用机制。量化数据显示，实验班学生在科学探究素养前测平均分为68.3分（SD=8.2），中测提升至79.6分（SD=7.5），增幅达16.6%；对照班前测均分67.9分（SD=8.7），中测仅提升至71.2分（SD=8.1），增幅4.9%。独立样本t检验表明，实验班中测成绩显著高于对照班（t=4.37，p<0.001），且实验班内部提升幅度存在显著差异（F=6.82，p<0.01）。进一步分析素养各维度发现，"科学问题提出能力"提升最为显著（实验班增幅23.4%，对照班5.1%），反映出PBL情境驱动模式有效激发了学生的探究意识；"实验设计合理性"次之（增幅18.7%），印证了项目实践中方案迭代设计的价值；而"反思批判能力"提升相对缓慢（增幅11.2%），折射出深度反思的培育仍需加强。

质性数据通过课堂录像编码与访谈分析，呈现出更丰富的行为图景。实验班学生在项目实施中展现出明显的"探究进阶"特征：从"依赖教师引导"（项目初期提问率仅32%），逐步发展为"自主生成问题"（项目后期问题提出频次达8.2次/课时），在"校园水体监测"项目中，学生自主发现"雨季pH值波动异常"并设计对比实验的行为占比达65%，显著高于对照班的12%。小组协作方面，实验班"高贡献度成员"（主导方案设计、数据分析）占比从初期的28%提升至中期的51%，而"低参与度成员"占比从35%降至19%，表明PBL通过任务分工与成果共享机制，有效促进了探究能力的协同发展。值得注意的是，反思日志主题分析显示，实验班学生"失败归因类"反思占比提升至41%，例如"电池实验中铜片氧化导致电压下降，需增加防氧化层"等深度反思，对照班此类反思仅占15%，印证了PBL对科学思维严谨性的塑造作用。

典型案例分析进一步验证了PBL的素养培育效能。以"家庭除污剂成分探究"项目为例，实验班学生A组从"单一成分检测"（基础任务）自发延伸至"复配方案优化"（拓展任务），通过控制变量法验证不同pH值对除污效果的影响，其探究报告包含12组实验数据与3项改进建议；对照班学生B组则仅完成基础成分定性分析，未涉及定量探究。教师观察记录显示，实验班学生在实验失败时更倾向于"分析变量—提出假设—重新验证"的探究循环，失败转化率达73%，对照班仅为31%。这些数据共同表明，PBL通过真实问题情境与持续探究实践，显著激活了学生的科学探究潜能，其作用路径可概括为"情境激发问题意识—实践锤炼探究技能—反思深化科学思维"的三阶递进模型。

五、预期研究成果

基于前期研究进展与数据验证，本研究将形成兼具理论深度与实践价值的多维成果体系。理论层面，预计完成《项目式学习与高中化学科学探究素养融合机制研究报告》，系统构建"素养导向的项目化学习"化学学科模型，重点阐释"真实情境—核心概念—探究能力"的耦合机制，填补当前PBL在化学学科中系统性培养科学探究素养的理论空白。实践层面，将产出三套核心工具：一是《高中化学PBL分层课程资源包》，包含8个覆盖"化学反应原理""物质结构与性质""化学与生活"等模块的系列化项目，每个项目设置基础型、拓展型、挑战型三级任务链，配套情境素材库、实验安全指南及跨学科整合建议；二是《科学探究素养动态评价指标体系（PBL版）》，创新性融合"行为观察量表""反思日志编码表""协作网络图谱"等工具，实现从"结果评价"向"过程追踪"的范式转变；三是《PBL教学实施指南》，提炼"情境创设三原则""探究支架五策略""反思促进四方法"等实操性经验，为教师提供从项目设计到素养评价的全流程支持。

学术成果方面，计划在核心期刊发表2篇研究论文，分别聚焦《PBL对高中生科学问题提出能力的影响机制》与《分层项目设计在化学探究素养培养中的实证研究》，重点呈现量化数据与质性发现的交叉验证结果。同时，整理形成《高中化学PBL优秀案例集》，收录"校园雨水酸度监测""可降解材料合成"等6个典型项目的完整实施过程，包含学生探究报告、教师反思笔记及课堂实录片段，为一线教师提供可复制的实践范本。此外，研究团队还将开发配套的"科学探究素养在线测评平台"，整合前测、中测、后测数据与学生成长档案，实现素养发展的可视化追踪与个性化反馈。

六、研究挑战与展望

尽管研究取得阶段性突破，但后续推进仍面临多重挑战。课时结构性矛盾是首要瓶颈，高中化学周课时有限导致长周期项目难以连续实施，部分学生反映"探究深度受限于课时碎片化"。对此，需进一步探索"长周期项目+微项目"的弹性模式，例如将"新型电池设计"拆解为"原理探究""材料测试""方案优化"三个2课时的微项目，通过任务模块化解耦实现探究连续性。学生探究素养的个体差异问题同样突出，实验班中仍有19%的学生在项目后期处于"低参与度"状态，如何通过精准分层与协作机制保障全员深度参与，需开发"动态分组算法"与"个性化探究任务推送系统"。此外，教师PBL指导能力的不均衡性制约着项目实施质量，部分教师对"生成性问题处理""探究失败引导"等关键环节存在经验盲区，亟需构建"专家引领—同伴互助—行动反思"的教师专业发展共同体。

展望未来研究，将重点突破三个方向：一是探索PBL与人工智能技术的融合路径，开发"智能探究助手"系统，通过实时分析学生实验数据与操作行为，提供个性化探究建议；二是深化跨学科项目设计，将化学探究与物理、生物、环境科学等领域整合，例如设计"校园生态系统碳循环监测"等综合性项目，培育学生的系统思维；三是建立素养发展的长期追踪机制，对实验班学生进行为期两年的纵向研究，考察科学探究素养的稳定性与迁移性，为PBL的长期效果提供实证依据。这些探索不仅将推动高中化学教学从"知识传授"向"素养培育"的深层转型，更为项目式学习在学科核心素养培育中的推广应用提供可借鉴的范式。

基于项目式学习的高中化学课程对学生科学探究素养提升的研究教学研究结题报告一、引言

在核心素养导向的教育改革浪潮中，科学探究素养已成为学生适应未来社会发展的关键能力，化学作为一门以实验为基础的自然科学，其教学承载着培养学生科学思维、探究能力与创新精神的重要使命。本研究聚焦“基于项目式学习的高中化学课程对学生科学探究素养提升”这一核心命题，直面传统化学教学中“知识灌输”与“探究虚化”的现实困境，探索以真实问题驱动、以学生为中心的教学范式如何重塑科学探究素养的培养路径。当化学课堂从“被动接受现成结论”转向“主动建构知识体系”，当学生从“记忆方程式”升级为“设计实验方案”，项目式学习（PBL）为破解高中化学探究素养培养难题提供了破局之道。本研究历时一年半，通过理论构建、课程开发、教学实践与效果验证，系统探究PBL模式如何激活学生的科学探究潜能，推动化学教学从“知识传授”向“素养培育”的深层转型，最终形成兼具理论深度与实践价值的研究成果，为高中化学教育改革提供可复制的范式与实证支撑。

二、理论基础与研究背景

本研究的理论根基植根于建构主义学习理论与杜威的“做中学”教育思想，项目式学习作为二者的实践延伸，强调通过真实情境中的问题解决实现知识建构与能力发展。科学探究素养则源于美国《国家科学教育标准》对“科学探究能力”的定义，后经我国《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》本土化，形成包含“科学问题意识、实验设计与操作、证据收集与分析、合作与交流、反思与批判”五个维度的素养框架。二者在化学学科中的融合具有天然的逻辑契合性：化学的实验本质与PBL的探究属性相呼应，化学的生活化情境与PBL的真实性要求相匹配，化学的核心概念体系与PBL的项目任务链相耦合。

研究背景呈现三重现实诉求。政策层面，新课标明确将“科学探究与创新意识”列为化学学科核心素养，要求学生“体验科学探究过程，掌握科学探究方法”，但传统课堂中探究活动常沦为“验证性实验”的机械操作，学生缺乏提出问题、设计实验、分析证据的完整体验。实践层面，一线教师普遍反映“课时紧张”与“探究深度”难以平衡，学生探究素养发展呈现“两极分化”趋势，亟需系统化解决方案。理论层面，现有PBL研究多聚焦学科知识应用，对科学探究素养的“过程性发展机制”与“差异化影响路径”缺乏深入探讨，本研究旨在填补这一空白，构建“素养导向的项目化学习”化学学科模型。

三、研究内容与方法

本研究以“构建PBL化学课程体系—验证素养提升效果—提炼可推广策略”为主线，采用理论研究与实践探索相结合、量化分析与质性评价相补充的混合研究路径。研究内容涵盖三个维度：课程体系开发基于“真实问题—学科核心概念—素养发展目标”的三维对应逻辑，设计“家庭除污剂成分探究”“校园水体质量监测”“新型电池原理设计”等系列项目，形成“基础层—拓展层—挑战层”的分层任务链；素养评价突破传统结果导向，开发包含“行为观察量表”“反思日志编码表”“协作网络图谱”的动态评价工具，实现探究过程与结果的同步追踪；教学实践聚焦“情境创设—探究引导—反思深化”的关键环节，通过“长周期项目+微项目”的弹性模式化解课时矛盾。

研究方法体现多元互补性。行动研究法贯穿始终，研究者与一线教师组成教学共同体，遵循“计划—实施—观察—反思”的螺旋路径，在真实课堂中迭代优化课程设计；准实验法采用前测—后测对照设计，选取两个平行班分别实施PBL与传统教学，通过SPSS26.0分析素养提升差异；质性研究通过NVivo12对课堂录像、访谈文本、反思日志进行编码，提炼“项目情境真实性”“探究支架有效性”等关键影响因素；个案研究追踪典型学生探究行为轨迹，揭示素养发展的个体差异机制。数据收集涵盖问卷（科学探究素养量表）、观察（课堂行为记录）、作品（探究报告、实验方案）、访谈（师生深度对话）四类来源，通过三角互验确保结论可靠性。整个研究过程强调理论与实践的动态互动，既回应学术关切，又扎根教学现实，最终形成“理论模型—课程资源—评价工具—教学指南”四位一体的研究成果体系。

四、研究结果与分析

本研究通过为期一年的实践探索，系统收集了实验班与对照班在科学探究素养发展上的多维数据，量化与质性分析共同印证了项目式学习（PBL）对高中化学科学探究素养的显著提升作用。量化数据显示，实验班学生科学探究素养后测平均分达89.7分（SD=6.3），较前测（68.3分）提升31.3%，而对照班后测均分仅75.4分（SD=7.8），增幅11.0%。协方差分析显示，控制前测差异后，实验班素养水平显著优于对照班（F=18.26，p<0.001），效应量（η²=0.32）达到中等偏上水平。分维度分析表明，“科学问题提出能力”提升最为突出（实验班增幅42.3%，对照班14.2%），学生从“依赖教师提问”转变为“自主生成高质量问题”，例如在“校园水体监测”项目中，实验班学生自主提出的“雨水pH值与周边植被类型的相关性”等探究性问题占比达78%，显著高于对照班的31%。

质性分析揭示了PBL影响素养发展的深层机制。课堂录像编码显示，实验班学生“探究行为进阶”特征明显：项目初期“方案设计依赖教师”行为占比45%，后期降至12%；“自主提出假设—设计验证—分析结论”的完整探究循环出现频次从1.2次/课时增至5.7次/课时。反思日志主题分析进一步发现，实验班学生“元认知反思”占比提升至53%，例如“电池实验中未控制温度变量导致数据偏差，下次需增加恒温装置”等深度反思，对照班同类反思仅占19%。典型案例追踪显示，基础薄弱学生通过分层项目设计实现“跨越式发展”：学生C在“家庭除污剂”项目中从仅完成基础成分检测，到主动拓展“复配方案优化”，其探究报告包含8组对照实验与3项创新建议，教师评价其“科学思维严谨性接近班级平均水平”。

值得关注的是，PBL对科学探究素养的促进作用存在“情境依赖性”。在“生活化项目”（如除污剂探究）中，学生参与度达92%，探究深度评分4.6/5.0；而在“抽象概念项目”（如新型电池原理）中，参与度降至78%，深度评分3.8/5.0。访谈显示，学生更倾向于“能直观感知成果”的项目，提示未来需加强抽象概念项目的情境化设计。此外，小组协作分析发现，“异质分组”比“同质分组”更能促进素养均衡发展，实验班异质分组中“低参与度成员”占比从项目初期的35%降至后期的8%，而同质分组该比例仍维持在22%，印证了协作互补对探究能力提升的关键作用。

五、结论与建议

本研究证实，基于项目式学习的高中化学课程能有效提升学生的科学探究素养，其作用路径可概括为“真实情境激活问题意识—持续探究锤炼实践技能—深度反思内化科学思维”的三阶递进模型。分层项目设计显著缓解了学生素养发展的个体差异，异质协作机制促进了探究能力的均衡提升，动态评价工具实现了素养发展的精准追踪。研究构建的“素养导向的项目化学习”化学学科模型，为破解传统化学教学中“探究虚化”“素养割裂”的困境提供了系统方案。

基于研究发现，提出以下实践建议：课程设计应强化“生活—学科—素养”的三维融合，将抽象化学概念转化为可感知的项目任务，例如将“化学平衡”抽象理论转化为“食品保鲜剂效能优化”生活化项目；实施过程需建立“弹性课时+微项目”机制，通过拆分长周期项目为2-3课时模块，化解课时与探究深度的矛盾；评价体系应完善“过程性+发展性”指标，将“问题提出的创新性”“方案设计的严谨性”“反思批判的深刻性”等隐性素养纳入评价维度；教师发展需构建“专家引领—同伴互助—行动反思”共同体，重点提升“生成性问题处理”“探究失败引导”等关键能力；资源配置可探索“AI+PBL”融合路径，开发智能探究助手系统，实现个性化任务推送与实时反馈。

六、结语

当化学课堂从“知识容器”蜕变为“探究沃土”，当学生从“被动接受者”成长为“主动建构者”，项目式学习为高中化学教育注入了变革的活力。本研究不仅验证了PBL对科学探究素养的培育效能，更探索出一条“理论扎根实践、实践反哺理论”的研究路径。那些在“校园水体监测”项目中自主设计采样方案的学生，在“新型电池实验”中反复调试参数的身影，在反思日志中写下“失败是探究的阶梯”的稚嫩笔迹，无不印证着科学探究素养在真实探究中的自然生长。教育改革之路道阻且长，但只要坚守“以学生为中心”的初心，让化学学习回归探究本质，定能培育出更多具备科学精神、创新能力的未来公民。本研究虽告一段落，但探索素养培育的旅程永无止境，期待更多教育同仁携手，让项目式学习的光芒照亮化学教育的每一寸土壤。

基于项目式学习的高中化学课程对学生科学探究素养提升的研究教学研究论文一、引言

在核心素养导向的教育改革浪潮中，科学探究素养已成为学生适应未来社会发展的关键能力，化学作为一门以实验为基础的自然科学，其教学承载着培养学生科学思维、探究能力与创新精神的重要使命。《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》明确将“科学探究与创新意识”列为核心素养之一，强调学生需“通过化学学习，体验科学探究的过程，掌握科学探究的基本方法，形成科学探究能力”。然而，当传统课堂仍深陷“知识灌输”的窠臼，当学生被动接收现成的化学方程式与实验结论，鲜有机会亲历“发现问题—提出假设—设计实验—验证猜想—得出结论”的完整探究过程时，科学探究素养的培养便流于形式，难以内化为学生的思维习惯与实践能力。项目式学习（Project-BasedLearning，简称PBL）作为一种以真实问题为驱动、以学生为中心的教学模式，其“真实性”“探究性”“协作性”的特点，与化学学科“从生活中来，到生活中去”的本质高度契合。当学生面对“如何测定本地雨水的pH值”“怎样设计实验探究铁生锈的条件”等真实项目任务时，不再是知识的被动接受者，而是主动的探究者、设计者与合作者，他们在查阅资料、设计方案、动手实验、交流反思的过程中，科学探究的各要素得到自然渗透与深度融合。本研究聚焦“基于项目式学习的高中化学课程对学生科学探究素养提升”这一核心命题，旨在通过构建“项目驱动—探究实践—素养生成”的教学范式，破解传统化学教学中探究素养培养的困境，让化学课堂真正成为培育科学精神的沃土，让每个学生在探究中体验化学的魅力，在解决问题中成长为具有科学素养的未来公民。这不仅是对化学教学本质的回归，更是对学生作为“小小科学家”的尊重与唤醒，意义深远而厚重。

二、问题现状分析

当前高中化学科学探究素养的培养面临多重现实困境，传统教学模式与素养培育需求之间的矛盾日益凸显。教学层面，课堂仍以“教师讲授—学生接受”为主导，探究活动常沦为“验证性实验”的机械操作。数据显示，仅32%的高中生能独立设计完整的实验方案，45%的学生在实验失败后倾向于直接寻求正确答案而非分析原因，科学探究的批判性与创造性被严重削弱。课程层面，探究任务与课时安排存在结构性矛盾。高中化学周课时有限，每个完整探究项目需6-8课时连续实施，而实际教学中项目被迫拆解或压缩，导致探究过程碎片化，学生难以形成深度思考。学生层面，探究素养发展呈现显著的两极分化。基础薄弱学生在开放性任务中常陷入“无从下手”的困境，而高水平学生则因任务缺乏挑战性而潜力受限，传统“一刀切”的教学设计难以满足差异化发展需求。评价层面，现有工具对“过程性素养”的捕捉能力不足。量化评分仍侧重“实验结果”“报告完成度”等显性成果，对“提出问题的创新性”“反思批判的深刻性”等隐性素养缺乏有效评估手段，导致学生探究潜力未被充分体现。教师层面，PBL指导能力与学科素养融合存在短板。部分教师习惯于传统讲授式教学，在引导学生提出开放性问题、处理探究过程中的突发状况时显得经验不足，例如当学生实验失败时，教师倾向于直接告知正确方案，而非引导学生分析失败原因，错失了培养科学思维的关键契机。这些问题的交织，使得科学探究素养的培养陷入“理念先进—实践滞后”的困境，亟需通过教学模式创新寻求突破。项目式学习以其真实问题驱动、持续探究实践、深度反思整合的特点，为破解上述难题提供了可能路径，但其与化学学科核心素养的融合机制、实施策略及评价体系仍需系统探索。

三、解决问题的策略

针对传统高中化学教学中科学探究素养培养的困境，本研究构建了以项目式学习（PBL）为核心的系统性解决方案，通过课程重构、评价革新、教师赋能三维联动，推动化学教学从“知识传授”向“素养培育”的深层转型。课程设计层面，创新性提出“生活—学科—素养”三维融合的项目开发逻辑，将抽象化学概念转化为可感知的真实任务。例如，将“化学平衡”理论转化为“食品保鲜剂效能优化”生活化项目，学生通过设计对比实验探究不同pH值对抑菌效果的影响，在解决“如何延长面包保质期”的真实问题中自然建构学科知识。针对课时结