項(xiàng)目化學(xué)習(xí) 發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的探究實(shí)踐活動(dòng)

5/6項(xiàng)目化學(xué)習(xí):發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的探究實(shí)踐活動(dòng)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)是落實(shí)科學(xué)核心素養(yǎng)、提高科學(xué)教學(xué)質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)立德樹人目標(biāo)的重要教育方式之一。通過項(xiàng)目化學(xué)習(xí),學(xué)生能整合學(xué)科內(nèi)的知識(shí)與學(xué)科間的知識(shí),并將其運(yùn)用于生活中解決實(shí)際問題,以學(xué)生間和師生間共同創(chuàng)造、合作的教學(xué)方式,提升自身科學(xué)學(xué)習(xí)興趣與核心素養(yǎng)。為此,教師應(yīng)積極探索項(xiàng)目化學(xué)習(xí)在初中科學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐路徑,融合科學(xué)三維目標(biāo),提升學(xué)生核心素養(yǎng)。一、項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的內(nèi)涵項(xiàng)目化學(xué)習(xí)是“ProjectBasedLearning”的翻譯,也稱作基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)是基于真實(shí)的問題情境,設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)性的問題活動(dòng)任務(wù),通過自主合作探究活動(dòng),解決問題,形成學(xué)習(xí)成果的一種學(xué)習(xí)方式。美國巴克(Buck)教育研究所將項(xiàng)目化學(xué)習(xí)歸屬到系統(tǒng)的教學(xué)方法中,將其視作以課程標(biāo)準(zhǔn)為核心,對復(fù)雜、真實(shí)問題的探究過程,也是精心設(shè)計(jì)項(xiàng)目作品、規(guī)劃和實(shí)施項(xiàng)目任務(wù)的過程。[1]項(xiàng)目化學(xué)習(xí)包括四個(gè)核心要素,問題、內(nèi)容、活動(dòng)、成果。從項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的內(nèi)涵來看,問題(主題)是項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的核心和關(guān)鍵組成部分,項(xiàng)目化學(xué)習(xí)主題是依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn),圍繞學(xué)科某一核心內(nèi)容組織起來的,能夠激發(fā)學(xué)生深度參與學(xué)習(xí)活動(dòng)、促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的主題。[2]項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的主題具有四個(gè)重要特征,即依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn),面向?qū)W生實(shí)際情況,解決科學(xué)核心問題,指向?qū)W生素養(yǎng)發(fā)展(如圖1所示)。學(xué)習(xí)內(nèi)容是項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的關(guān)鍵,是教學(xué)規(guī)劃、學(xué)習(xí)活動(dòng)和評(píng)價(jià)的重要依據(jù)。學(xué)習(xí)內(nèi)容是指向素養(yǎng)發(fā)展的,而不是單純的碎片化知識(shí)習(xí)得,顯著特征是從知識(shí)到能力、從能力再到素養(yǎng)的目標(biāo)發(fā)展主線。學(xué)習(xí)活動(dòng)是項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的重要組成部分,學(xué)習(xí)活動(dòng)的品質(zhì)直接影響學(xué)習(xí)結(jié)果的完成情況。在設(shè)計(jì)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)活動(dòng)過程中,首先要把項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的核心問題細(xì)化分解為次級(jí)問題,接著將次級(jí)問題分解為可執(zhí)行的具體問題,然后根據(jù)具體問題設(shè)計(jì)任務(wù)與活動(dòng)(如圖2所示)?；顒?dòng)內(nèi)容是學(xué)習(xí)活動(dòng)的內(nèi)核,用于幫助學(xué)生回答項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中的具體問題。在實(shí)際教學(xué)中,應(yīng)該根據(jù)項(xiàng)目學(xué)習(xí)的內(nèi)在邏輯安排學(xué)習(xí)活動(dòng)的順序。學(xué)習(xí)成果是項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)不可缺少的環(huán)節(jié)。評(píng)價(jià)是基于證據(jù)的推理和判斷,可通過課堂回答問題、課堂討論、小測試、課后作業(yè)、實(shí)作評(píng)價(jià)等多種評(píng)價(jià)方式,收集關(guān)于學(xué)生學(xué)習(xí)表現(xiàn)的各種資料,從而對學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)目標(biāo)與學(xué)習(xí)目標(biāo)要保持高度一致,注重過程,運(yùn)用結(jié)果性評(píng)價(jià)和過程性評(píng)價(jià)相結(jié)合實(shí)施操作;也要關(guān)注評(píng)價(jià)的主體,自評(píng)與他評(píng)相結(jié)合。二、項(xiàng)目化學(xué)習(xí)在初中科學(xué)教學(xué)中融合的路徑1. 立足于科學(xué)常規(guī)課堂,基于某一主題或知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行項(xiàng)目化學(xué)習(xí)在課堂中,教師要讓學(xué)生完成一個(gè)具體項(xiàng)目來助推學(xué)生探究意識(shí)和探究能力的提高。為此,教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)真實(shí)的生活情境,設(shè)計(jì)合理的活動(dòng)任務(wù),引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究,讓學(xué)生經(jīng)歷問題分析、解決的過程,提高解決問題的能力。例如,在“水的凈化”新課教學(xué)中,教師創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情境,讓學(xué)生開展項(xiàng)目化學(xué)習(xí)(如表所示)。從“水的凈化”這節(jié)課來看,項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的課堂教學(xué)與傳統(tǒng)課堂教學(xué)有所不同。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的課堂教學(xué)要突出實(shí)踐性知識(shí)獲取,關(guān)注學(xué)生的活動(dòng)表現(xiàn),重視學(xué)生學(xué)習(xí)成果的呈現(xiàn);而傳統(tǒng)課堂教學(xué)可能通過教師的直接說教,憑借單純的聽、講、記、練學(xué)習(xí)方式獲取間接性知識(shí)與思維方法,學(xué)生主體活動(dòng)性的調(diào)動(dòng)程度直接決定項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的成效。2. 依托科學(xué)拓展課堂,基于科學(xué)知識(shí)的延伸或深化進(jìn)行項(xiàng)目化學(xué)習(xí)拓展性課程內(nèi)容可以家庭或自然資源為生長點(diǎn),但是在延伸或拓展時(shí)不能完全脫離或超越科學(xué)知識(shí)或者思維方法。只有基于科學(xué)知識(shí)相關(guān)內(nèi)容或者思維方法才能面向?qū)W生的實(shí)際情況,調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,激發(fā)學(xué)生主動(dòng)參與項(xiàng)目化學(xué)習(xí)活動(dòng)。例如,在學(xué)習(xí)了分子、原子、離子等微觀粒子以后,教師以“估算高錳酸根離子大小”為例進(jìn)行項(xiàng)目化學(xué)習(xí),讓學(xué)生體驗(yàn)通過實(shí)驗(yàn)稀釋迭代進(jìn)階方法來“測量”微觀粒子大小的樂趣,培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識(shí)微觀粒子的科學(xué)方法與估算微觀粒子大小的能力。一是以問題為中心激活已有經(jīng)驗(yàn)。教師出示高錳酸鉀固體讓學(xué)生觀察并描述:我們以前學(xué)過怎樣測量一粒米的質(zhì)量?由此你能聯(lián)想到怎樣測定一個(gè)離子的體積大小嗎?點(diǎn)評(píng):根據(jù)首要教學(xué)原理,當(dāng)引導(dǎo)學(xué)習(xí)者依據(jù)相關(guān)的原有經(jīng)驗(yàn),回憶、聯(lián)系、描述或應(yīng)用知識(shí)并將其作為新知識(shí)的基礎(chǔ)時(shí),才能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)。二是以問題為中心展示知識(shí)技能。[資料一]MnO4-比K+體積大得多,因此我們可以忽略K+的體積大小而粗略地認(rèn)為高錳酸鉀顆粒的體積就等于MnO4-的總體積。[資料二]高錳酸鉀溶液呈紫紅色,主要是高錳酸根離子(MnO4-)顯紫紅色。我們知道不同濃度的高錳酸鉀溶液顏色深淺不同你認(rèn)為是什么原因造成的呢[資料三]科學(xué)家測定發(fā)現(xiàn):在幾乎看不出紫紅色的高錳酸鉀溶液中,每10mL的溶液還存在1000個(gè)高錳酸根離子結(jié)合以上資料提供的信息,你能通過稀釋的方法估算這粒高錳酸鉀晶體中MnO4-的大小嗎?說說你的設(shè)計(jì)思路或方案本片段利用三段資料呈現(xiàn),把本實(shí)驗(yàn)相關(guān)的知識(shí)準(zhǔn)備提供給學(xué)生,讓學(xué)生自己分析加工、提取信息。追問1:用什么方法粗略測量這粒高錳酸鉀晶體的體積?追問2:你認(rèn)為哪一種方法更簡單?哪一種方法更準(zhǔn)確?追問3:能否按一定比例逐次稀釋達(dá)到目的呢?稀釋倍數(shù)與所得溶液中MnO4-個(gè)數(shù)之間有怎樣的關(guān)系追問4:怎樣估算這粒高錳酸鉀晶體中MnO4-大小離子的總個(gè)數(shù),最后怎樣計(jì)算出一個(gè)離子的體積學(xué)生設(shè)計(jì)高錳酸鉀溶液稀釋的實(shí)驗(yàn)步驟如圖3所示。通過追問引導(dǎo)學(xué)生理清設(shè)計(jì)思路,以問題形式使大部分學(xué)生的思維進(jìn)入最近發(fā)展區(qū),從而降低方案設(shè)計(jì)的難度。三是以問題為中心應(yīng)用知識(shí)技能。取一小塊體積是1立方毫米的高錳酸鉀晶體,放入10mL的蒸餾水中,經(jīng)過四次10倍的稀釋后,最后變成無色。已知第三次能看出略顯紫紅色的10mL溶液中還存在1000個(gè)高錳酸根離子。估算高錳酸根離子大小正確的是A.10-12米3 B.10-13米3 C.10-15米3 D.10-17米3點(diǎn)評(píng):通過例題,可以直觀形象地提示出“過程”,使學(xué)生在即將進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過程胸有成竹。四是學(xué)生活動(dòng),整合應(yīng)用知識(shí)技能。實(shí)驗(yàn)器材:鑷子、飽和高錳酸鉀溶液、量筒(5mL、10mL各一個(gè))、毫米刻度尺、試管5只、試管架、高錳酸鉀晶體、燒杯2個(gè)、水、記號(hào)筆或標(biāo)簽。學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)方案動(dòng)手操作,測定MnO4-大小討論解決以下問題:實(shí)驗(yàn)過程中兩位同學(xué)怎樣分工能更好地完成實(shí)驗(yàn)?從編號(hào)的試管分析中,你稀釋了幾次?共稀釋了多少倍?估算你測出的晶體中MnO4-離子的總個(gè)數(shù),并計(jì)算出MnO4-的大小。離子的交流與評(píng)價(jià):哪些原因?qū)е挛覀兺瑢W(xué)估測的離子大小有所不同呢?你對實(shí)驗(yàn)過程中如何減少誤差有什么改進(jìn)的建議?當(dāng)學(xué)習(xí)者對學(xué)到的新知識(shí)技能進(jìn)行反思、質(zhì)疑和辨析時(shí),學(xué)習(xí)才能得到促進(jìn)。評(píng)價(jià)和交流是為了更好地反思實(shí)驗(yàn)過程,改進(jìn)和精細(xì)化方案。 學(xué)生通過“討論→設(shè)計(jì)→實(shí)驗(yàn)→展示→交流”的過程,利用提供的器材逐步學(xué)會(huì)解決真實(shí)問題的能力。3. 開展課外科學(xué)實(shí)踐進(jìn)行項(xiàng)目化學(xué)習(xí)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)以學(xué)生為中心,是一個(gè)連續(xù)的學(xué)習(xí)過程,僅僅在常規(guī)課堂中的活動(dòng)和實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的要求。在平時(shí)的教學(xué)工作中,教師要尋找一些承載核心知識(shí)的問題,設(shè)計(jì)學(xué)生感興趣的課后實(shí)驗(yàn)和任務(wù),開展課外實(shí)踐活動(dòng)。例如,在學(xué)習(xí)了“空氣”這節(jié)課以后,學(xué)生對有關(guān)“空氣”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較認(rèn)同,但對其實(shí)驗(yàn)原理并不是十分理解,特別是對燃燒的物質(zhì)選擇上。因?yàn)檎n堂時(shí)間與條件的限制,演示實(shí)驗(yàn)也只是匆匆地走過場,對測量結(jié)果誤差產(chǎn)生原因的分析也缺乏實(shí)踐經(jīng)歷與體驗(yàn),學(xué)生感受不深,聽了似懂非懂。教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)家庭作業(yè),利用身邊的物質(zhì)測定空氣中氧氣的含量,如利用蠟燭、火柴(打火機(jī))、水、盤子和玻璃瓶測定空氣中氧氣的含量。這個(gè)家庭實(shí)驗(yàn)作業(yè),原料在家庭中容易得到,實(shí)驗(yàn)操作也比較簡單,學(xué)生們都很樂意去完成。在實(shí)驗(yàn)中學(xué)生們發(fā)現(xiàn)了問題,測定的氧氣含量比實(shí)際偏低。教師可以引導(dǎo)學(xué)生分析原因,蠟燭燃燒產(chǎn)生二氧化碳只有一部分溶解在水中,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏小。教師鼓勵(lì)學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn),把食品包裝中的干燥劑生石灰作為原料,生石灰與水反應(yīng)制成石灰乳,用石灰乳代替水吸收二氧化碳,繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。通過與第1次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對比,學(xué)生發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果更加準(zhǔn)確。教師再次引導(dǎo)學(xué)生探究,還可以用生活中其他材料研究實(shí)驗(yàn)嗎?讓學(xué)生回顧紅磷與氧氣反應(yīng)生成五氧化二磷,除去氧氣。我們也可以用暖寶寶中的鐵粉除去氧氣。暖寶寶主要成分有鐵粉、活性炭、食鹽等,活性炭與食鹽能加速反應(yīng)。把暖寶寶固定在玻璃杯里,倒扣在水中,讓鐵粉、氧氣和水進(jìn)行反應(yīng),生成鐵銹,除掉氧氣。過一段時(shí)間,液面上升的體積約為杯內(nèi)氣體總體積的1/5,可以精確測得氧氣占空氣的體積分?jǐn)?shù)。通過家庭小實(shí)驗(yàn),每個(gè)學(xué)生都能體驗(yàn)到實(shí)驗(yàn)成功的樂趣,都能主動(dòng)尋找誤差產(chǎn)生的原因,并會(huì)積極與其他同學(xué)進(jìn)行溝通交流。不僅鞏固和理解了科學(xué)知識(shí),也鍛煉了動(dòng)手和思維能力。三、項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的反思項(xiàng)目化學(xué)習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生高階思維的重要載體,是聯(lián)結(jié)學(xué)生“已知”和“未知”之間的橋梁,在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)過程中,能充分地調(diào)動(dòng)學(xué)生已有的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)解決新問題,建構(gòu)科學(xué)新知識(shí);同時(shí),能激勵(lì)學(xué)生挑戰(zhàn)自我,形成積極的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力。學(xué)生通過項(xiàng)目化學(xué)習(xí)成果的分享培養(yǎng)了語言表達(dá)能力,獲取運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問題的成就感,提高了學(xué)習(xí)自信心。在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)開展過程中,對教師綜合素質(zhì)提出很大的挑戰(zhàn)。項(xiàng)目中出現(xiàn)的許多技術(shù)性問題在僅依靠個(gè)人的情況下很難處理。在學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)中,項(xiàng)目化學(xué)習(xí)所需要的時(shí)間成本較高,在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)只能針對較少的幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行項(xiàng)