高中化学微项目教学设计模式研究

时间：2024-05-04

刘欣欣占小红

摘要：项目式学习相较于其他教学方式更适合发展学生的核心素养，但由于其学科跨度大、耗时长等属性而不能很好地与实际课堂接轨。2019版鲁科版教材创造性地设计了微项目学习活动，微项目学习既很好地继承了项目式学习的优势又规避了上述问题。为推进一线教师有效实施微项目教学，以2019版鲁科版教材中的微项目为例，探寻基于史密斯雷根模型的微项目教学设计模式，形成微项目的教学流程与环节教学策略，为微项目教学设计提供参考。

关键词：高中化学；微项目学习；教学设计模式；史密斯雷根模型

文章编号： 10056629（2023）05003005

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

1 引言

项目式学习是一种系统化的教学方法，学生面临问题和挑战时，经由对问题的探讨及互动交流，精心规划任务及解决问题的过程［1］，使学生由被动接受的学习走向以问题解决为路径的主动探究［2］。目前传统的项目式学习对时间和空间的要求很高，需有足够的课时保障和资源支持，制约了其在实际课堂中的应用。为解决项目式学习的上述问题，同时发挥其对学生素养培养的优势，2019版鲁科版教材在各章节末引入了与本章所学知识紧密关联的微项目，这是从教材层面认可微项目教学方式的意义，更是一种创新。

微项目式教学是将传统项目式教学的真实问题转化为学科问题，以某一学科的知识为着眼点，并基于课标、生产生活实际及学生的身心发展规律选取微型问题开展项目活动，其既继承了项目式学习的优势，又具有学科跨度小、用时短等能与现代课堂相匹配的属性，使通常情况下难以推行的项目式学习变成了可以和实际课堂相整合的方式进行。目前关于项目式学习的研究多集中于课程构建、教学模式和案例开发等方面［3～5］。整体来看，已有的研究大多针对项目式学习提出了教学模式与学习流程，且基于不同视角设计的教学模式与流程也大同小异，但对于微项目教学设计模式的具体细节分析研究较少。目前的教学设计模式主要包含“确定项目”“设置目标”“创设情境和驱动性问题”“设计方案”及“成果展示”等，缺少确定项目后具体的教学分析等重要的教学设计要素。因此本文基于前人的研究，在探索微项目教学设计模式的过程中，加强对教学流程具体细节的分析，为教师有效进行微项目教学设计提供有益的参考和借鉴。

2 微项目教学设计模式的构建

教学设计模式经长期研究与发展形成了种类繁多的模型，其中史密斯雷根模型重视学情及学习任务的分析，强调教师在充分考虑学生认知结构和特点的基础上进行教学内容的组织及有关策略的制定，能很好地弥补当前教学设计中缺乏教学分析的缺陷，既凸显了学生的主体地位又未忽视教师的主导作用，同时以评价反馈为依据适时改进教学方式，能更好地为后续教学服务［6］。相比之下，该模型与当前微项目所倡导的理念更契合，更能推动微项目之于核心素养的价值发挥，因此本文将以该模型为基础，并做出适当调整来制定微项目的教学设计模式。

史密斯雷根教学设计模式分为三个阶段：教学分析、策略设计和教学评价。其中教学分析阶段包括学习环境、学习者特征及学习任务分析，在学习任务中主要分析学习目标和内容；策略设计包括组织、传递和管理策略的设计；教学评价包括形成性评价及修改教学两个步骤，修改后的教学又可应用到下一次的教学分析中，形成一个闭环。本文将结合微项目教学实践，对第二阶段进行重构，并对第一、三阶段进行微调整。具体来说，由于当前中小学课程的学习环境主要为教室，差异性不大，因此在第一阶段删除了学习环境分析，并引入学习任务分析的重要方面——教学难点和关键点分析。由于第二阶段策略设计的“组织、传递、管理”策略存在一定交叉且可同时使用，因此将第二阶段改为“过程设计”，包含微项目构建、实施及评价三个子环节，并将上述三种策略渗透到每个环节中。教学评价阶段调整为更加科学的过程性和结果性评价相结合的方式。综上，设计出的微项目教学设计模式如图1所示，教学分析能有效规避“目标定位较高，目标与教学内容不自洽”的现象；过程设计旨在改善传统“师讲生听”的被动学习方式，充分调动学生的主动性；教学评价的设计将改变原有“重结果、轻过程”的评价模式。

3 基于微项目教学设计模式的设计案例——“海带提碘与海水提溴”

“海带提碘与海水提溴”是位于鲁科版高中化学教材必修二第一章章末的微项目活动，是学生在学习完“原子结构与元素周期律”的相关知识后链接其在生活中实际应用的重要桥梁，既巩固了本章所学知识又侧重工艺实践问题的解决，有助于培养学生“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”及“科学探究与创新意识”等学科核心素养。因此本文以此微项目的教学设计为例，具体阐释基于史密斯雷根模型演变而来的微项目教学设计模式的应用。

3.1 教学分析阶段

3.1.1 学习者特征分析

学习者特征分析包括对其原有认知结构和起点能力的分析，认知结构是微项目开展赖以为继的知识基础，起点能力是学生在项目实施中必需具备的相关能力。

知识基础的分析。学生学习本微项目前，已学完必修一及必修二第一章“原子结构与元素周期律”的主要知识，因此具备相关的知识基础，包括“物质分离提纯的一般方法”“氧化还原反应的基本规律”及“元素周期律”等。

起点能力的分析。学生在开展此微项目时需在教师提供的海水成分表或相关图示中捕捉到“溴元素和碘元素在海水中含量都非常少”这一信息，从而确定本实验方案应采用“提取”的思路而非“除杂”，因此其需具备一定的信息提取和分析能力。在设计方案过程中需要一定的思维创新能力、合作精神以及不斷发现问题并进行修正的反思能力。

3.1.2 学习任务分析

学习任务分析包括教学目标的确立及教学难点和关键点的分析。

（1）教学目标的确立。

目标是活动开展的基本前提，微项目学习强调知识学习要兼顾素养的培育，因此其目标的设计需充分结合教学内容、学生发展水平及微项目所承载的素养培育功能。

教师可将教学内容按知识逻辑和学生活动逻辑进行拆解，对拆解出的每个板块进行功能素养定位，规划学习任务，确立教学目标。“海带提碘与海水提溴”包含两个微项目，其教学版块按教学内容可分为“构建合理的物质转化思路”“根据物质分离提纯的一般思路设计实验方案”及“可行性检验”三个部分，由此可确定本微项目的教学目标为：①通过海带提碘和海水提溴工艺流程的设计，建立真实复杂系统中物质富集、分离、提取的基本思路［7］。②通过海带提碘与海水提溴工艺流程的设计，体会运用物质类别、元素价态、元素周期律（表）在分析解决元素化合物转化的实际问题中的价值［8］。

（2）教学难点及关键点分析。

微项目教学相比常规教学更具挑战性，如未把握好难点和关键点，教学将很难推进。难点的分析使教师能针对性地攻克项目开展过程中遇到的问题；关键点的分析使教师能在重点内容上有所侧重，二者的分析可结合课标及实际教学内容。海带提碘与海水提溴均属于从复杂体系中提取微量元素，不同于学生之前所学的粗盐提纯及工业制备氯气（从复杂体系中提取含量较多的元素）。因此教学难点一是需转变学生的固化思维，由原本的分离物质的“除杂”转为“提取”思路；二是学生之前未学过的“富集”的概念，教师可采用支架式教学，在方案设计时提供一定的信息指导。教学关键点分别是“如何选取恰当的方法和试剂实现物质转化”及“如何提取复杂体系中的微量物质并去除其中的多种杂质”。

3.2 过程设计阶段

过程设计包括微项目的构建与实施阶段的设计，并将组织、传递、管理策略渗透其中。

3.2.1 微项目构建阶段

（1）确定项目主题类型。

对于不同主题类型的项目，教学侧重点和教学任务存在很大差异。一般来说，鲁科版高中化学微项目的主题可分为实验探究、理论分析、设计制造和创建决策四大类型。对于“解读84消毒液的产品说明”“科学认识社会性科学议题，寻找利与弊”等理论分析型微项目应尽可能给学生提供获取信息的途径并帮助其形成辩证看待问题的思维；对于“探究碳酸钠作膨松剂的作用原理”“设计安全气囊”等实验探究、设计制造型微项目应引导学生利用所学化学知识进行拓展，帮助他们形成灵活运用所学知识解决问题的能力；對于创建决策型活动需引导学生确立决策角度，链接课内知识，并从大局出发进行分析，运用批判性思维做出最终决策。本微项目属设计制造型微项目，主要的教学任务是引导学生利用已学的元素周期律、氧化还原等知识设计出“海带提碘与海水提溴”的流程方案。

（2）分析活动关系设计子任务。

在2019版鲁科版教材中每个微项目下均设置若干个学习活动，这些活动还存在关系上的重构，需对其关系进行理清和探讨，再将微项目进行拆解，有助于教师更好地把握教学顺序和节奏。项目活动的内部关系可分为三种：铺垫、序列、并列［9］。铺垫关系是指项目中对原理先进行探究后运用方法，因此两个活动属于同一整体，不需拆分，如在“科学使用含氯消毒剂”微项目中，先在活动1中通过解读84消毒液的产品说明了解次氯酸钠的有关性质，然后在活动2中让学生运用NaClO的相关性质去探究消毒剂的使用问题；序列关系即将一个连续完整的活动拆分为多个串行活动，如在“论证重污染天气‘汽车限行的合理性”微项目中将论证过程分为三步进行；并列关系即在同一主题下包含多个独立活动，如在“海带提碘与海水提溴”微项目中设置的2个项目活动相互独立，可拆分成两个子任务，即“海带提碘”与“海水提溴”的提取方案，提取方法类似，教师可将两个子任务融合进行问题设计［10］。

（3）提炼子任务的核心问题和内容问题。

核心问题是项目式学习中处于中心地位并对周边知识起着统摄、关联作用的问题［11］，一般来说，核心问题可根据微项目的主题及教学目标来确定。如本微项目的核心问题可确定为：“如何从海洋资源中提纯溴和碘”及“如何选取恰当的试剂或方法实现物质转化”。

内容问题是核心问题下分解出的若干个来源于学习内容并有明确答案的、经统整后可解决核心问题的问题［12］。内容问题兼具驱动性与挑战性，在激发探究欲望的同时也关照学生的最近发展区，其往往与课本知识联系更密切。如本微项目的内容问题可以确定为：“是否能只经过一步氧化就能实现两种单质的提取”“与其他氧化剂相比，氯气有哪些优势”“溴、碘单质分别具有哪些理化性质，选择什么方法能实现氧化后的溴单质与海水的分离，碘单质是否能采用同样的方法”等等。

3.2.2 微项目实施阶段

（1）导学方式的选择。

导学阶段是项目活动开始之前教师为学生抛出学习引擎的阶段，这一阶段的问题是连接学生已有知识和真实情境之间的纽带，并能激发学生对活动的兴趣。一般来说，微项目的课前导学有社会调查、课外活动、科普材料阅读等多种方式［13］。本微项目教师可通过但不限于课前设置科普材料和问题作为导引，为学生呈现海水和海带中各种元素的含量以引出本微项目的问题。

（2）利用核心问题和内容问题穿针引线，促进学生主动思索。

通过问题引发学生的认知冲突并使其独立思考是微项目教学的中心环节，能够充分发挥学生的主动性，促进素养的培育。通过教学分析及构建阶段的问题设计，教师已对教学内容了如指掌，因此在实施阶段，教师需使问题环环相扣，利用问题将教学内容串联起来，不断引发学生的认知冲突，激发其主动性，促使他们能持续不断地突破新难题。在本微项目中，教师在为学生呈现海洋资源中各种元素含量之后可抛出核心问题“如何从海洋这个复杂体系中提取溴、碘这两种微量元素”，使学生意识到提溴、提碘的任务不同于粗盐提纯，需转变思路，进而引导学生选择合适的试剂和方法；在学生通过对比选择了氯水作氧化剂之后，通过实验向模拟海水中加入氯水，发现并未得到预期的黄色溶液，再引导学生思考并设问“如何富集溴元素、碘元素”从而将学生的思路逐渐打通。

（3）提供资源及支架作支撑。

教师在开展教学的过程中，应赋予学生充分的自主权，并尽可能多地提供知识和资源的支持，充分利用教学资源管理策略，如本微项目中教师可提供给学生的支架有：①开始选择设计路线时提供的海水中各个离子成分量表及溴、碘单质的各项理化性质。②选择氧化剂时，各物质作氧化剂的优劣。③经空气吹出的溴纯度很低，需再进行富集时试剂的选择。④二次富集后需如何将溴离子氧化为溴单质等。但要注意的是，在最近发展区内提供的是支架而不是直接给出答案，引发学生自主思考，才有助于培养其学科思维。

3.3 项目评价阶段

项目评价的宗旨不是为了鉴别成果的优劣，而在于以评价促改进，通过评价获得反馈改进教师教学、促进学生发展［14］。因此本文将从过程性评价和终结性评价两个角度为项目式学习构建评价指标，并针对不同的评价指标设计评价方式。

本微项目的评价指标可从“信息提取”“物质转化相关知识”“流程方案成果”和“科学态度与意志品质”等几个方面进行构建，实验探究型微项目还可加入“实验操作”评分维度。对于“信息提取”“物质转化相关知识”及“科学态度与意志品质”可采用课中观察学生行为或询问等过程性评价方式，对于“流程方案成果”可采用终结性的评价方式，如评估实验方案的完整度、可行性及其与工艺实践相符合的程度等方面。最后，教师可根据项目类型、教学环境、学生活动等因素有的放矢地设计过程性评价量表，并引入“自评”“他评”及“教师评价”等多元评价主体，无论是在评价量规的维度上还是评价的主体上都要做到全面且客观。如表1是基于本微项目设计的学习评价量表。

4 总结与展望

本文通过参考前人的研究构建了高中化学微项目教学设计模式，包括教学分析、过程设计和教学评价三个阶段。該方案实施后将有助于教师在确立微项目活动之前更好地进行学习者特征分析和学习任务分析，在掌握学生知识基础和起点能力后准确地提炼出核心问题和内容问题，并能在实施中保证微项目教学效果的最大化。同时改善当前微项目教学的理论与实践研究中缺乏教学分析和教学组织策略设计指导的现状，为教师更好地设计和实施微项目教学提供参考。但本文也存在一定的局限之处，仅以史密斯雷根一种教学设计模式为参考，希望随着微项目研究的不断深入，进一步拓展其理论依据和凝练实践经验产生更多元化的教学设计模式，为实际课堂教学提供更扎实的理论支撑。

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