基于学生科学探究与创新意识培养的高中化学项目式学习

陆洁

[摘 要]“科学探究与创新意识”是化学学科核心素养的重要组成部分，为了更好地培养学生此方面的化学学科核心素养，在化学教学中，教师可以尝试引导学生进行项目式学习。文章基于项目式学习的优势，提出合理选择项目主题、确定项目目标、有效创设项目情境、科学设计项目任务、实施分组探究等教学策略，以实现学生“科学探究与创新意识”的化学学科核心素养培养。

[关键词]科学探究;创新意识;项目式学习;高中化学

[中图分类号]    G633.8        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2022）17-0076-03

化学与科技创新、环境保护、社会可持续发展有着紧密的关系。高中化学作为一门具有基础性、实用性、创造性的学科，是我国科技强国、基础人才培育的重要基石。基于新课标对学生化学学科核心素养的达成要求，学生需要全面理解和掌握高中化学知识内容，并能将其应用于实际问题的解决当中。因此，学生不仅需要具备基础知识和相应的理解能力、学习能力，还需要具备科学探究的精神和创新意识，这样才可以在学习过程中不断思考、深入探究，最终提高学习效率，获得学科必备知识与学科关键能力。而要培养学生的科学探究与创新意识，项目式学习可发挥重要的作用。项目式学习强调以学生为中心，旨在让学生通过自主探究、思考、讨论、实践等方式获取知识、锤炼能力、形成素养。相较于传统教学方法，项目式学习更有利于实现对学生化学学科核心素养及综合素质的培养。

一、项目式学习的优势

项目式学习即PBL教学模式，是一种基于真实情境中的问题，调动学科核心知识，借助合作交流、实验探究等多元化项目活动来完成作品的设计和展示，实现综合能力提升以及核心素养落地的教学模式。该教学模式强调以学生为中心展开项目式教学，在项目式学习过程中，需要学生主动基于项目问题进行文献查阅、信息检索、知识提取，在此基础上进行思考、分析、探究，再通过教师的引导，不断地在认知冲突中发现问题、分析问题、解决问题，从而实现对知识技能的掌握与应用。在此过程中，不仅学生的学习效果可以得到提升，而且学生的创造力和潜能都可以得到激发，这对促进学生全面发展也具有重要的意义[1]。基于项目式学习开展化学教学，更有利于激发学生的探究、创新、想象意识，培养学生的思维及应用能力，优化课堂教学氛围及环境。可见，项目式学习对培养学生的科学探究与创新意识有着必然的优势。

二、基于学生科学探究与创新意识培养的项目式学习流程

（一）合理选择项目主题

在高中化学教学中，教师要应用项目式学习来培养学生的化学学科核心素养，前提是必须结合学生的需求和要求，选择学生感兴趣的学习内容，同时结合课程教学目标，综合学生的认知水平和生活经验，合理选择学习项目主题。若学习项目过于简单或过于复杂，以及学习项目过于乏味、枯燥，都会影响到学生的参与性和能动性[2]。因此，选择合适的学习项目主题是教师首要重点考虑的问题。

化学学习项目主题的选择，既要源于教材又要高于教材。以“电解池”一课为例，教师所选择的学习项目应该符合学生的基础知识水平、贴近学生日常生活，同时该学习项目还应该具有趣味性、启发性、探索性，这样学生才可以积极主动地参与到探索、学习、思考当中。教师可以“氯碱工业产品在生活生产中的广泛应用”为主题，通过《厉害了，我的国》等视频介绍，激发学生的求知欲，再以实际工业生产作为学习项目的切入点，既可将微观抽象的电解原理具象化，激发学生学习的欲望，又能带领学生迅速進入学习状态，同时身边的化学知识的应用能有效提升学生对化学相关职业的认同。

（二）确定项目目标

任何教学都始于目标的确定，教学目标是一节课的核心，因此项目式学习应以项目目标为导向，并始终围绕实现项目目标来进行。基于学生科学探究与创新意识培养的项目目标，应明确学生要完成哪些项目任务，发展什么素养，达到哪层素养水平。以“电解池”一课为例，教师可通过“电解池溶液离子的放电顺序”的探究，发展学生的“宏观辨识与微观探析”核心素养;通过利用电解原理设计实验进行氯碱工业模型初探→离子交换膜模型再构→工业模拟装置设计，发展学生的“证据推理与模型认知”核心素养;在整个项目式学习的过程中，通过发现问题、思考问题、解决问题的螺旋式上升，发展学生的“科学探究与创新意识”核心素养。

（三）有效创设项目情境

项目式学习是基于真实情境中的解决问题的完整意义上的探索，真实情境的创设是项目式学习的敲门砖。所创设的情境可以来源于实验探究、化工生产、化学史实或社会热点议题等。例如，在“电解池”的教学中，笔者引用了本地即将投产的氯碱工业项目建设作为学习项目情境，让学生体会真实的化学项目。当然，并非所有学习项目都能找到对应的真实情境，这时可以依照“逻辑成立”“材料允许”“实际可能”三要素来创设“真实”情境。

（四）科学设计项目任务

项目任务比学习内容更为具体，适当将学习项目分解为几项学习任务，更具有可操作性，尤其是学生刚刚开始接触项目式学习还没能把握学习节奏时，任务驱动更便于教师把控课堂，也更利于学生完成项目。同时项目任务更能发散学生思维，激发学生学习欲望，让学生体验探究的乐趣，收获学习的成就感。

以“电解池”一课为例，在“电解原理的项目式学习”中，笔者通过创设氯碱工业情境引入研究项目，再结合课标要求制订相应的学习目标，并设置层层递进的项目任务。首先，让学生课前自主查阅资料，从生活和本地经济生产的角度去感受电解饱和食盐水在氯碱工业中的重要地位;通过了解氯碱工业的发展历史和当前国内外的前沿技术，引起学生对该学习项目的关注;通过课前微课等学习资料，让学生有基本的项目知识储备。其次，在课堂上通过“项目初探→模型再构→工业模拟”三个活动环节，设置系列子任务（如图1），让学生在问题的驱动下，获取知识，提高能力。

课前任务更有利于学生了解项目背景，以便快速理解学习项目的内容;课堂上项目任务的设计是核心，能让学生通过项目任务，在实践过程中探索、理解和掌握知识。学生通过实验探究、实验改进和实验评价，完成知识向技能的转化。教学实践证明，明确项目任务，可以促进项目式学习的有效开展，进而有利于学生后续取得理想的学习效果。

（五）实施分组探究

在明确项目任务后，为了充分调动学生的积极性，发散学生的思维和想象，教师可以组织学生以小组合作的形式来落实项目学习、探究、创新、实践。在分组过程中，教师要结合每个学生的性格特点及学习能力进行均衡分组。分组完成后，教师要把学习内容拆分成独立的小项目，基于不同项目设置不同的驱动性问题，然后将项目分给每个小组，要求小组成员在合作探究、交流分析的过程中掌握知识内容、化学规律、应用原理等[3]。这种教学模式相比传统教学的理论讲解、灌输指导，能使学生更好地发挥自身在课堂学习中的能动性，让学生在一个自由、和谐、有趣的课堂氛围中自主探究知识和掌握技能。

以“电解池”这一课的教学为例，分组探究流程子任务一时提出的项目问题是：“根据教师提供的不同的电解质溶液与不同的电极材料，可以设计出哪些电解池装置？”然后组织学生交流讨论、实验探究、总结归纳、得出规律。在此过程中，各小组自行设计实验并进行实验探究，学生的思维能力、创新能力、探究能力等得到了培养。

（六）总结评价

在项目式学习的过程中，及时的过程评价和科学合理的总结评价至关重要。在这个过程中，学生常常会遇到各种问题和阻碍，或者对相关知识内容没有清晰、系统的认识，这些都需要教师通过及时评价来帮助学生进一步突破。在教学总结过程中，教师应该就每个小组的项目完成情况进行问题分析、知识总结、延伸拓展，以此来帮助学生就课程内容形成清晰、完整、系统的知识框架[4]。在教学评价过程中，教师应该对每个小组的项目完成情况进行肯定、鼓励、表扬和鞭策，并组织学生进行小组内互评、小组间互评等，旨在通过师生点评和生生互评等方式更好地激励学生、鞭策学生，让学生能够通过评价看到自己的问题和不足、发现自己的长处和优点。基于过程和结果的总结评价可以实现项目式学习的进一步优化和提升。

三、优化项目式学习效果的技巧

（一）建构师生项目合作体

项目式学习中，学习氛围直接影响学生的学习兴趣。因此，教师在课堂上应注意创设教学情境，巧设问题，并以“少讲多学”为基本原则，为学生创造更多的想象空间，加强师生之前的情感沟通。教师可采用亲和、风趣的语言以及沟通模式，加强师生沟通与合作，建立良好的师生关系，激发学生的学习兴趣，帮助学生在轻松的氛围中获取所需知识。与此同时，教师要结合学生的实际情况，采用个别学习与小组学习相结合的方式，在自由讨论中不断加强师生之间的情感交流，关注学生的情感态度以及价值观，这对提高项目式学习的教育价值有促进作用。要通过开展项目式学习培养学生的创新意识以及科学探究能力，就要增强教学问题的开放性，对提问进行阶梯式设计，培养学生独立思考的能力，从而实现对学生创新意识的培养。

（二）丰富项目式教学方法

对项目式学习进行优化，可充分利用动画模拟对抽象知识进行形象化设计，这对进一步提高学生的项目式学习水平有促进作用。结合“电解池”的知识内容，在含离子交换膜的电解池模型的建构过程中，可利用Flash动画对知识内容进行形象化设计，以展现微观粒子的运动变化状态，将难以理解的知识重难点具象化，帮助学生客观形象地学习和理解相关知识点。还可运用pH传感器等手持技术，借助数字化实验，将模糊的感性认识进一步转化为精准的可视化的知识。

此外，积极开展项目式实验探究，也是培养学生科学探究和创新意识的重要途徑。实验探究，既包括规范性实验操作，也包括创新性实验操作。开展实验探究，既可以是具体的实验操作，也可以是运用纸笔的实验设计，还可以是利用希沃等新媒体技术实施的虚拟实验探究。通过这些富有创意的探究性实验，学生的个性特长、聪明才智得到充分的展示和发挥，发散思维得到充分的开拓，创新意识也得到充分的培养。

（三）不吝将时间和质疑权留给学生

具备质疑能力是能提出问题的基础。研究发现，要想有效地提高学生提出问题的水平，首先就要培养学生的质疑能力，要有针对性地激发学生的思维，适当地引导学生在思考中发现问题、提出疑义、敢于思考、敢于提问。当然，这个过程需要时间，不可急于求成，应当在日常学习中培养学生从哪个角度提问、如何提问的能力。这就要求教师在教学过程中要明确重难点，引导学生围绕重难点内容提出疑问，同时也要关注对学生提问习惯的培养，根据化学学科特点，引导学生多维度、多角度去发现问题。

综上，在高中化学教学中培养学生的科学探究与创新意识是尤为重要和必要的，而科学合理地应用项目式学习，则更有利于提高学生化学学科核心素养培养的有效性。为了充分发挥项目式学习的作用与价值，教师应结合学生的实际情况及教学目标来设计学习项目，为学生提供自主探究与分析的时间及平台，使学生在深入探究、思考、想象的过程中，实现化学学科核心素养的培养与提升。

[   参   考   文   献   ]

[1]  唐劲军，梁舒敏. 基于“科学探究与创新意识”素养视角的高考化学试题分析[J].化学教学，2020（11）：85-90.

[2]  张梦针，李海燕，柏龚. 项目式学习在中学化学课堂中的应用：以“如何解决生活中的白色污染”为例[J]. 教育现代化，2019（97）：241-243，251.

[3]  袁欢，姜建文. 核心素养导向的微项目模块分析与教学建议：以鲁科版高中化学必修教材为例[J].中国教育技术装备，2020（3）：43-45.

[4]  单楚涵，陆国志. 基于提升高中生多元能力的项目式学习模式：以“金属钠及其化合物”为例[J].山东化工，2020（21）：209-210，213.

（责任编辑 罗 艳）