微项目学习在高中化学课堂教学中的实践研究

邓铨

[摘要]本文以“化学反应条件的优化”为例，阐述在常规课堂教学中实施微项目学习的必要性，以及设计微项目学习的步骤和策略，包括“确立微项目”和“规划微项目”，在微项目实施过程中要依纲据本，深入挖掘情境素材，采用任务驱动法，通过建构模型的方式，实现知识的整合、内化、升华，达到深度学习的目的。

[关键词]微项目学习;高中化学;常规课堂

[基金项目]区级课题“PCK视角下高中化学教学研究”，编号：HZSD0820190041。省级课题“TPACK视阈下‘项目式学习应用于化学反应原理进阶教学实践”，编号：MJYKT2019-011。

项目式学习，“是以建构主义理论为指导，以小组合作方式进行规划和解决项目任务的学习方式，强调学生的自我导向学习能力，倡导学生和教师共同作出决策，注重学生过程技能和核心素养的培养”。常规的项目式学习持续时间长，一般要好几个课时甚至几周的时间，且对学生综合素质要求较高，在新课教学中很难有效开展。为兼顾学生知识的获得、技能的提升和素养的培养，在常规教学中可以将项目式学习微型化，即“将单位课时的核心知识情境化，转化成现实生活中的实际问题，激发学生探索发现的欲望，培养学生解决问题的能力”。微项目学习占用的时间少，一般在1～2个课时里完成，研究内容精细化，可快速引发学生的学习兴趣。

一、实施微项目学习的必要性

微项目学习以学生为主体，教师通过整合单元或章节课程内容，创设真实情境，让学生深度参与问题解决的全过程，亲自动手实践，在探究和解决问题的过程中获得基本知识和关键能力，培养学生的学习理解、实践应用、迁移创新能力，从而达到深度学习的目的。传统的学习方式很多只注重问题解决过程，忽略了知识积累，所以在常规的课堂教学中采用微项目学习就显得极其必要。课后曾有学生反馈说：“这种学习方式非常新颖，每节课都感觉意犹未尽，连接书本和生活，感觉到了學习化学的意义，现在更爱上化学课了。”本文在理论和实践的基础上，从书本知识延伸到工业生产实际情况，对教师在常规课堂教学中设计和实施微项目学习进行了积极的探索。

二、设计微项目学习的步骤及策略

1.确立微项目

确立微项目学习主题主要是“依据课程标准、考试大纲和学生经验精心遴选社会性热点议题、化工生产问题、身边要解决的问题，体现学科思想方法，发展学生的学科核心素养”。微项目可以是当前的热点问题、工业生产问题、社会性议题，也可以是学生身边需要解决的问题，所选问题要能涵盖核心知识，贴近社会和生活，真实有意义，并能引起学生的兴趣。在解决实际问题的过程中，达到知识系统化、思维模式化、理论综合化、内化知识、深度学习的目的。

《普通高中化学课程标准（2017年版）》（以下简称新课标）中明确提到要让学生“认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用”。为达到这一教学目标，教师应“结合生产实例，组织学生开展关于反应条件的选择与优化的讨论，促使学生形成从限度、快慢、能耗等多角度综合调控化学反应的基本思路，发展学生绿色化学的观念和辩证思维的能力”。工业合成氨及天然气的开发和利用这一真实情境素材，从化学角度看，可以从温度、反应物浓度及循环、投料比、压强、以及催化剂等方面入手对化学反应进行调控，教学过程中突出反应方向、限度、速率等核心知识点，与新课标的要求相吻合。

2.规划微项目

在确立微项目之后，教师需要根据问题实际、知识逻辑、学生认知等方面对微项目进行整体规划，确定微项目所涉及的基本问题和能力问题。基本问题一般具有普遍性，要能概括微项目所涉及的基础知识，帮助学生回忆知识，整合知识，升华知识。例如化学反应条件的优化的基本问题包括“如何判断一个反应能否自发进行”“利用化学平衡移动的知识分析合成氨需要的外界条件”“可以通过调节哪些条件来提高合成氨的速率”“根据合成氨反应的特点，提高平衡转化率和速率应分别采取什么措施”等。能力问题要符合完成微项目的基本思路和框架，能整合微项目涉及的基本问题，能激发学生的学习兴趣，并且需要较高的层次思维。例如化学反应条件的优化的能力问题包括“在工业合成氨生产中，除了具备以上理论知识，还需考虑哪些实际问题？”“在绘制工艺流程图时，都考虑了哪些问题？”等。

三、微项目实施过程

微项目在实施过程中，紧扣学科核心知识，注重知识生长和思维提升，采用任务驱动法，让学生经历复杂推理、思辨决策、远端迁移等综合性、复杂性的问题解决过程，在获得知识与技能的同时，提升实践应用能力和迁移创新能力。

1.任务一：探究合成氨的适宜理论条件。要求学生从提高转化率和反应速率两个角度入手，结合图表，提取有用信息，选择最佳的条件，并进行解释。培养学生变化观念与平衡思想，提升证据推理与模型认知能力。

（1）活动1：创设情境，引入新课。

[教学片段]

播放视频毛主席词《沁园春·雪》。

教师：中国历史上每一个大一统的王朝，都曾写下浓墨重彩的一笔，然而每一个朝代都没有跳出国祚不超300年、人口不超一亿的怪圈。目前新中国人口已经达到14亿，即将全民脱贫致富奔小康，实现中华民族伟大复兴指日可待！为何新中国可以跳出这个魔咒呢？

设计意图：学生交流研讨，深刻理解化学对社会发展进步的贡献，培养学生科学精神与社会责任，提升民族自豪感，体现爱国主义教育。

（2）活动2：知识梳理，探究合成氨的适宜条件。

设计意图：此环节要求学生根据反应特点，从化学反应速率和转化率两个角度入手，从图表中提取有用信息，选择适宜的外界条件，并加以解释，培养模型认知和平衡思想。

2.任务二：优化合成氨的工业生产流程。学生在已经掌握合成氨的最佳理论条件的前提下，解决工业生产中面临的问题。学生根据教师的不断追问进行头脑风暴，经过讨论、分享，确定设计陌生工业合成问题的系统思路和视角，紧扣知识的积累和思维的升华。

[教学片段]

教师：在实际生产中，除了具备以上理论知识，还需考虑哪些问题？

学生1：反应物要循环利用，不能随意排放。

学生2：要选择合适的投料比，避免浪费。

学生3：在条件的选择过程中还要考虑成本问题。

学生4：原料气不能直接合成。要先净化，以防催化剂中毒。

学生5：尾气不能随意排放，要考虑绿色环保的问题。

学生6：利用反应产生的能量预热合成气，节约成本。

教师：同学们说得非常好，在工业大规模生产中，我们需要考虑绿色环保、经济效益、物质及能量的循环等各方面的问题。请大家根据刚才讨论的内容，小组合作绘制工业合成氨工艺流程图。

设计意图：此环节期望学生发散思维，多方面考虑实际工业生产问题，能够创造性地提出一些修改意见，完成并优化工艺方案。学生要尊重事实和证据，独立思考，敢于质疑和批判，培养严谨的科学精神。

3.任务三：拓展延伸，设计以天然气合成甲醇的工艺流程。要求学生通过小组合作，设计具体的工艺流程图，关注原料来源、净化、反应物循环、产物分离、能量循环、绿色环保等问题，提升学生问题解决及系统思维能力，培养严谨的科学精神。

教师：现在我们想开一个以天然气为原料的化工厂，应该怎么利用天然气中的甲烷呢？

学生交流、讨论，得出结论：物质转化和能量转化。

教师：甲烷性质稳定，一般先转化成CO和H₂，再从CO和H₂出发合成我们所需要的化工产品。请问如何实现CH₄转化为CO和H₂？还需要哪种反应物？

学生：可以选择CO₂、H₂O、O₂、H₂O₂等，因为它们都含氧元素。

教师：CH₄转化成CO和H₂后，进一步合成CH₃OH，請大家根据反应特点并结合刚才的讨论内容，以小组为单位对CO+2H₂=CH₃OH。△H3OH的工艺流程图。

设计意图：找出工业合成中物质及能量转化的规律，建立解决复杂化学问题的思维框架，将所学知识系统化，培养证据推理和模型认知的能力。

四、教学反思

1.依纲据本，广泛挖掘情境素材

选择情境素材时，需根据核心知识点及教学目标遴选素材，所选素材要全面体现科学性、过程性、时代性以及挑战性，要能实现知识结构化、系统化。本案例所选素材不仅可以承载反应的方向、限度、速率，而且有助于培养学生认识和调控反应的思维能力。在情境素材的转化过程中，主要考虑如何组织学生活动。例如探究合成氨及天然气的综合利用时，需提供相应文献资料，这些相关的图表信息，主要让学生经过充分讨论，明确思路，选择有用信息。

2.任务驱动，引导贯穿课堂教学

本案例主要围绕途径选择、条件选择、工艺设计来展开，以设计工艺流程为载体，优化生产方案，通过驱动性问题引导、组织教学。学生依次完成分析解释、简单设计、问题解决、系统思维等任务。任务一要求学生从化学反应方向、速率、限度的角度探究合成氨的适宜条件。任务二从获得目标物质出发，不断回归教材，贴近生产生活实际，面对真实复杂的问题，突出解决问题的思维路径。任务三要求学生设计并优化天然气合成甲醇的工艺流程，进而将所学知识系统化、逻辑化，达到深度学习的目的。

3.建构模型，培育认知形成过程

本案例以工业合成氨为基础，延伸到由天然气合成甲醇，以化学反应方向、速率、限度为知识落脚点，通过绘制工艺流程图综合学科模块知识，整合形成新的思路，发展学生的科学思维，探讨工业合成背后的化学思考，有利于学生形成工业合成的系统思维。

4.结合实践，实现思维升华

项目紧扣核心知识，专注于学科核心内容与社会生活的关联，强调应用性、逻辑性的学习，着眼于思维的升华。设计的实践项目符合学生认知水平，让学生经过整合知识、梳理思路、明确认知，进而将相关知识迁移到工业制硫酸、硝酸、氯碱工业等其他相关的工业生产中，达到知识外显的作用。