高中化學項目化學習設計的實踐和探索

陳懿 陳靜

摘要： 以培養和發展學生的化學學科核心素養和跨學科素養為本，構建高中化學項目化學習的設計思路與流程。從“確立項目主題”、“創建驅動性問題”“設計學習實踐”“公開學習成果”以及“全程性評價”五個方面探討了項目化學習設計的校本實踐策略。

關鍵詞： 項目化學習設計; 學科核心素養; 跨學科素養; 學科育人

文章編號： 10056629（2022）0102705

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

1 高中化學項目化學習的背景

《普通高中化學課程標準（2017年版）》指出“真實、具體的問題情境是學生化學學科核心素養形成和發展的重要平臺”[1]。項目化學習（ProjectBased Learning，又稱項目式學習）正是讓學生在經歷和解決真實世界的問題中發生學習[2]，作為培育素養的一種重要手段[3，4]，已在我國的基礎教育實踐中逐步開展。高中化學項目化學習是指以高中化學學科的關鍵概念或能力為載體，學生調動所有知識、能力、品質等創造性地解決挑戰性問題、形成公開成果的一種綜合性、活動性的教育實踐形態。在探索、解決復雜問題的過程中彰顯化學知識的功能價值，使化學核心知識結構化，有助于學生化學學科核心素養的發展[5]。

2 高中化學項目化學習設計的內涵

項目化學習主要由內容、活動、情境和結果四大要素構成[6]。項目化學習綜合性強，富有挑戰性，往往需要學生綜合運用多學科的知識、技能，并進行跨學科融合、創新。高中化學項目化學習的基本要素如表1所示，其顯著特征表現為核心知識的再構建、持續的學習實踐、高階思維的情境、有質量的公開成果等。

項目化學習指向“學習”的發生，指向學生在“項目”中的成長。對于教師而言，高中化學項目化學習設計的首要前提是聚焦高中化學學科核心知識，并融合跨學科知識進行項目化轉化，建立以項目化學習為內在邏輯的一套完整的教學設計系統，從而展開合理的教學。同時，對于學生而言，整個項目化學習活動需以學生為主體，學生自主、探究、合作完成項目任務，在解決真實問題中構建知識、形成能力。因此，高中化學項目化學習設計需要系統綜合的思考，需要整合課程的設計和學習的設計。

基于以上分析，我們確立了高中化學項目化學習經過“選定研究項目”“規劃項目任務”“實施項目任務”和“項目總結評價”四個階段（如圖1）。高中化學項目化學習設計以高中化學學科核心知識為載體、以“素養為本”為學習評價觀，融合跨學科知識、技能及思維方法，設計指向高階思維的驅動性問題，引導學生持續的學習實踐，形成指向驅動性問題解決的公開成果，實現知識的再構建和創造力的持續發展，培養和發展學生的化學學科核心素養和跨學科素養，促進學生全面而有個性的發展。

3 高中化學項目化學習設計的實施策略

在高中化學項目化學習設計中，確立項目主題、創建驅動性問題、設計學習實踐、公開學習成果以及全程性評價這幾個環節至關重要。教師尋找核心知識確立項目主題，幫助學生實現核心知識的再構建;創建具有挑戰性的驅動性問題，引發學生的高階思維;設計多樣的學習實踐，促使學生持續深入的探究、解決問題;明確凝結核心知識的學習成果，指向驅動性問題的解決;通過擬定的評價量規，及時診斷與評價學習。

3.1 確立項目主題，指向核心知識的再構建

高中化學項目化學習設計的首要步驟是尋找核心知識確立項目主題。從課程標準和教材中尋找高中化學核心知識，明確與之相關的基礎知識、技能和學業質量水平，轉化為合適的項目學習主題。同時，新課程標準指出“教師應重視跨學科內容主題的選擇和組織，加強化學與其他學科的聯系”。挖掘不同學科間交叉融合的部分，滲透進項目化學習中，幫助學生拓寬視野、開闊思路，綜合運用化學和其他學科知識分析解決項目任務，發展學生的跨學科素養。

項目化學習要幫助學生實現核心知識的再構建。高中化學項目化學習設計聚焦高中化學核心知識，融合跨學科知識，確立適合學生的項目主題，創造解決實際問題的機會，激發學生自主探究、創新創造，在實踐中掌握知識、技能和方法，并能靈活地遷移、運用到新的情境中，產生新知識，以促進知識的再構建。

依據新課程標準的相關要求、教學內容以及學生的興趣和經驗，我們從普通高中化學三類課程中尋找高中化學的核心知識，將其與學習、生產、生活中的問題或科技前沿等相結合，融合其他相關學科，轉化為項目化學習的主題（見表2）。項目主題主要分為科學探究、實物制作、社會議題和綜合應用等不同類型。

“簡單的電鍍實驗”和“糖類的性質”實驗是新課程標準中選擇性必修課程的兩個學生必做實驗，“樹葉鍍銅”項目化學習將二者有效融合在其中。該項目主題蘊含豐富的高中化學核心知識和跨學科知識（見表3）。通過查閱資料、交流討論以及實驗探究，學生創造性地將有機化學實驗和電化學實驗結合在一起，先利用銀鏡反應將預處理后的樹葉表面覆蓋一層金屬Ag制得導電樹葉，再利用電解裝置制作鍍銅樹葉。在制作精美的金屬樹葉過程中，學生發展了認識、解決問題的角度和思路，構建了物質制備的認知模型;在遷移、運用各種知識來解決問題的過程中，產生了新知識，實現了核心知識的再構建。

3.2 創建驅動性問題，指向高階思維的認知策略

知識的獲得來源于對問題的認識和解決的過程[7]。項目化學習設計的重要一環是創建真實情境下的驅動性問題，激發學生主動投入思考和探索，其質量直接影響項目化學習的實踐過程和結果。高中化學項目化學習設計以蘊含高中化學核心知識的真實情境為出發點，挖掘與之相關的多學科交叉融合點，創建出具有挑戰性、引發高階思維的驅動性問題，使學生主動參與探究，幫助學生形成“知識的結構化、解決問題的思路化”。

3.2.1 具有挑戰性，激發學生內在動力

在真實情境中，基于學生的已有認知經驗，驅動性問題的設計需要具有可行性，還要有一定的挑戰性，激發學生的主動性，推動項目化學習的深入進行。同時，學生解決問題或完成任務的方案可以不唯一，有利于調動學生探索的積極性，需要學生自主探究，尋找證據，對提出的方案通過分析推理加以證實或證偽。在“探秘制堿工業”項目化學習中，設計如下驅動性問題，引發學生的好奇心，驅動學生主動思考、動手實驗探究： 問題1——自然界中如何獲得碳酸鈉？問題2——工業上如何制備碳酸鈉？問題3——實驗室如何模擬工業制備碳酸鈉？

3.2.2 引發高階思維能力，帶動整體學習

項目化學習是學生綜合運用知識和資源來探索驅動性問題的深度學習過程，需要有意識地設計高階認知策略。依據學生認知水平層次由低到高，設計層層遞進的驅動性問題，整合學生的低階學習和高階學習。學生不僅能運用“信息收集”“比較分類”“歸納演繹”等低階思維，還能發展“實驗探究”“問題解決”“創新創造”等高階思維。在“制作簡單的燃料電池”項目化學習中，融合跨學科知識，設計驅動性問題鏈，引發高階思維的認知策略，部分設計策略見3.3內容的圖2。

3.3 設計持續的學習實踐，體驗螺旋上升的學習歷程

學習素養的形成和發展是一個自我構建、不斷提升的過程。項目化學習并不是讓學生按部就班地完成任務，而是要讓學生體驗面對真實、復雜的情境時所經歷的持續研究，體驗螺旋上升的學習歷程，將知識內化為能力和素養。高中化學項目化學習引導學生開展探究性實踐、調控性實踐等持續、多元的學習實踐，融合多學科、多領域的知識、技能和方法，促進學生的認知發展。同時，學習實踐聚焦高中化學核心知識、體現學科思維方法，需要引導學生開展證據與推理、符號與表征等具有化學學科特質的學習活動。另外，學習實踐的組織順序遵循問題解決或項目成果完成的邏輯順序，以學生主動的自主學習和小組合作學習的方式來開展。

學生在學習原電池知識時，往往對基本概念不能有效深入理解，甚至認識模糊，比如氧化還原反應、離子運動方向等。針對這些問題，我們設計了“制作簡單的燃料電池”項目化學習（部分設計策略見圖2），融合跨學科知識和技能，持續、多元的學習實踐一直貫穿在整個項目化學習過程中。在一系列挑戰性的驅動性問題刺激下，學生的學習興趣不斷被激發，信息收集、推理分析、實驗探究、創新創造等不同維度和層次的學習真正地發生。該項目化學習幫助學生厘清了電化學概念認知的偏差，促進了電化學模型的認知進階，形成了正確的能源觀。

3.4 公開學習成果，指向驅動性問題的解決

項目化學習最終形成有質量的學習成果。目前，我們已經開展的高中化學項目化學習形成的學習成果主要分為兩類： 一類是制作的作品[如圖3中（a）（b）（c）（d）]、形成的圖表及結論[如圖3中（e）]等，另一類是展示項目化學習過程及結果的PPT、海報[如圖3中（f）]、研究報告[如圖3中（g）]、論文等，可以輔以實驗裝置圖、項目方案、過程記錄照片及視頻等過程性材料。我們通過課堂展示交流、?？萍脊澱褂[以及化學社團展示等多種形式來公開學習成果，鼓勵學生，同時也促進學生回顧與反思、體驗學習的再一次生長。

高中化學項目化學習成果有兩個重要的特點。其一，直指驅動性問題的解決。圖3（c）所示利用生活中的物品制作鎂燃料電池驅動音樂賀卡;由圖3（e）分析可知室內外PM2.5濃度呈現明顯的季節性變化特征，室外PM2.5濃度在冬季最高、在夏季最低。其二，體現了對核心知識的深度理解。圖3（g）顯示了學生思考和探究的全過程，展現了學生在解決真實問題過程中對核心知識（如氧化還原反應、實驗操作等）的深度理解，能幫助學生從本質上認識、理解問題。

3.5 注重全程性評價，及時診斷與評價學習

高中化學項目化學習努力保持學習目標—學習實踐—學習成果—學習評價的一致性。首先，樹立“素養為本”的學習評價觀，不僅關注知識和技能的掌握情況，更要關注化學學科核心素養和跨學科素養達成情況。其次，學習評價設計前置，將學習評價的內容與學習目標保持一致，實現學生素養的形成可視化。再次，設計覆蓋項目化學習全過程的多樣化評價（見表4），客觀、全面地評價學習過程和項目化學習成果。最后，強調多元主體參與評價，學生自評、同伴互評與教師評價相結合，促進學生主動學習、自我反思，激勵更深層次的學習和成長。

在“探究酯的水解及制作肥皂”項目化學習中，學習評價指向學習目標，聚焦學生的終身發展。其一，采用覆蓋全程的多樣化評價方式。前置性評價主要考查學生已有認知和學習需求，如認識酯的結構、理解酯的水解反應等;過程性評價主要考查學生的認知策略和學習實踐，如是否深度理解了核心知識、科學探究能力、創新意識如何等;結果性評價主要考查最終的學習成果，如研究報告的科學性、制作肥皂的功效及外觀、問題解決能力達成等。其二，采用自評、互評與師評相結合的評價方式。例如設計小組同伴互評表，每個小組的同伴相互評價，肯定、鼓勵，互助成長，評價出態度最認真的同伴、最有團隊合作精神的同伴、實驗最嚴謹的同伴、最有創新意識的同伴等。

4 效果與反思

通過實施高中化學項目化學習，學生更好地認識了學科與學科之間以及學科與生產、生活和科技發展之間的密切聯系，化學學習的視角和方法發生顯著變化。一方面，學生面對真實、復雜的問題情境，能主動地學習、調用多學科知識，從跨學科的視角來探索、解決問題;另一方面，在持續、多樣的學習實踐中，學生能理解、遷移、應用知識，創造性、批判性地解決問題，這些學習方法都會成為學生健康成長和全面發展的基石。學生體驗了探索知識的過程，提升了科學探究能力、實踐創新能力以及團隊合作能力等，有效地促進了核心素養的發展。

在高中化學項目化學習的引領下，我校學生學習化學的興趣更加濃厚，有更多學生選擇國內外著名高校的化學相關專業深造。近幾年來，多名學生前往美國和英國等國家參加國際比賽和青少年科學論壇，展示項目化學習成果;學生創建多個化學社團，以項目化學習開展社團建設，獲省市級表彰。

在實踐和探索過程中，還有以下幾點值得關注。第一，條件資源保障——豐富的國內外資源可供師生查閱獲得研究資料，現代化化學實驗室（除常規實驗儀器，還可以配備數字化儀器、現代分析儀器等）提供強有力的技術支持;第二，教學耗時與效率——整體規劃統籌安排課時，可以由課內延伸到課外，也可以與校本選修課相結合;三，教師支持——定期組織教師培訓研修，深化理論學習、實踐及反思，還可以與高校及科研院所等展開項目合作。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部制定. 普通高中化學課程標準（2017年版）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2018.

[2]夏雪梅. 項目化學習： 連接兒童學習的當下與未來[J]. 人民教育， 2017， （23）： 58～61.

[3]周業虹. 實施項目化學習 發展學科核心素養[J]. 中小學教師培訓， 2018， （8）： 33～37.

[4]張華. 論理解本位跨學科學習[J]. 基礎教育課程，2018， （11）： 7～13.

[5]曾璐，鄒映波. 人工合成肉桂酸——基于項目式學習的有機復習[J]. 化學教學， 2019， （6）： 57～60.

[6]劉景福. 基于項目的學習（PBL）模式研究[J]. 外國教育研究， 2002， 29（11）： 18～20.

[7]Barrows H.S.， Tamblyn R.M.. ProblemBased Learning： An Approach to Medical Education [M]. Berlin： Springer Publishing Co Inc， 1980.