项目式学习落实初高中衔接期化学核心素养培养

黄达辉 张昕

摘 要：新教材、新高考背景下，通过项目式学习落实初高中衔接期学生核心素养培养的问题。通过水果电池项目式学习，在真实情境中引领学生运用已有的知识、能力，形成解决实际复杂问题的能力，提升学习兴趣、实现思维方式转变，真正落实核心素养实现高效课堂。

关键词：初高中衔接;项目式学习;核心素养;高效课堂

一、研究背景

“发展学生化学学科核心素养、落实立德树人根本任务”要求我们在新教材、新高考改革全面铺开的背景下，实现教育教学方式的转变。而课堂改革又是课程改革乃至教育改革的核心，“高效课堂”推行多年，但效果上仍差强人意。传统授课模式在高中化学课堂中仍占主导地位，学生尤其是高一新生被动学习严重影响了学习效果从而产生了对化学课的排斥心理。

高一新生的学习要迈过两个坎：适应新的学习环境、完成从具体到抽象的思维方式跨越。[1]新的“鲁科版”化学教材中突出了“微项目”，即以课程为依托，基于真实情境，引导学生围绕具体的项目动手实践学习，运用已有知识解决问题，通过技术探究达成目标，形成真实情境下的复杂问题解决思路，从而落实化学核心素养培养。

项目式学习能够以最小的时间投入，实现教学效益最大化。在学生层面，充分激发学生的学习兴趣和合作探究意识;在时间方面，参与感的提升使学生充分利用课余时间;在效果方面，实践出真知，学生亲身参与探究学习，学习效果明显提升。有效的学习才能彰显高效课堂的魅力。[2]通过对高中新教材的研究与实践，我校以“项目式学习”为依托，学生自主合作探究的研究性学习，极大地提高了初高中衔接期学生学习化学的热情，在活动中落实了“高效课堂”。

二、教学设计

（一）学习主题的确立

“水果电池”是一个常见的科普课题，对于许多初、高中学生来说既熟悉又陌生。熟悉的是形式，陌生的是原理。很多学生也曾经尝试过实践，却因为种种原因不能成功。由老师来作为知识理论的引领者，以比赛评奖作为实践的推动剂，这就大大激发了学生探究学习的兴趣。由于物理、化学相关知识的储备，再通过化学实验落实学生学习的主体地位，调动学生学习的积极性[1]，这一活动对于初高中衔接期的中学生尤其适合这一项目式学习。

（二）学习流程的确定

本项目分为三个环节：环节一，原电池原理的探究;环节二，水果电池材料的选择;环节三，水果电池效果的分析。具体设计如下：

环节一：原电池原理的探究

任务1：网络学习伏打电池的发明历程

设计意图：创设情景，激发学生研究的兴趣和对科学的向往。

任务2：分析原电池的构成要素

设计意图：通过对原电池构成要素的“宏观辨识”以及电解质溶液、电极材料的“微观探析”，从氧化还原和微观粒子的角度认识原电池的基本原理，培养宏观和微观相结合来解决实际问题的能力。

任务3：在实验室组装一个简易原电池

设计意图：依据之前对原电池构成要素的辨识与探析，推理出一般原电池的组装流程。建立认知模型后，用实验对之前的分析推理加以验证，以揭示问题的实质。

环节一中，新高一学生在日常生活和科普杂志中，对于原电池都有了一定的宏观了解。通过引导其对原理的微观探析，使之明白原电池的反应原理与构成要素——电解质溶液、不同金属材料构成正负极、形成闭合回路。并利用这一认知模型加以实验验证，落实核心素养培养。

环节二，水果电池材料的选择

任务4：水果电池水果与电极的选择

设计意图：通过对之前原电池的模型认知，科学探究出水果果汁与原电池电解质溶液的共性、生活中常见金属材料充当电极材料的可能性。在合作探究中，提出自己的实验设想。

任务5：水果电池电流指示装置的选择

设计意图：科学需要严谨的态度和探索的意识，针对水果电池低电压的特点，通过查阅资料、不断尝试找出适合实验的高效指示装置，培养创新意识。

任务6：水果电池的组装

设计意图：引导学生动手操作，通过对水果挤压、加热等手段提高溶液导电性。尝试通过串并联等电学手段提高电压、电流以提高指示效果。

环节二中，基于学生在环节一中对于电解质溶液的初步认知，通过生活常识和网络查询，很快确定了酸性较强的柠檬等水果有利于实验的顺利进行。两种不同的电极材料，则可引导学生对家用干电池的剖析确定用电池皮（锌片）和电池芯（石墨棒）或者铜片。这一环节的难点是电流指示装置的选择。同学们通过查阅科普读物很容易联想到小灯泡或者耳机，但二者都有明显的缺陷，小灯泡点亮需要的电压、电流较大，水果电池难以实现，而耳机只能听到电流声，不够直观。通过引导学生上网查阅相关资料，确定发光二极管点亮需要的电压较低（约为1.8-2.0V），单个铜锌水果电池电压约为1.4V，將两个水果电池串联即可点亮。通过一系列的合作探究落实了科学探究和创新意识的核心素养培养。

环节三：水果电池效果的分析

任务7：对比不同水果类型、电极类型的发光效果

设计意图：通过对比分析，由于水果主要提供酸性电解质，因此与水果种类、加工方式有关，但由于主要是果酸作用，所以影响不大;通过网络查询得知不同金属材料提供的电极电势不同，也会导致电压不同从而影响发光效果。在分析问题的过程中，引导学生用变化的观念解决问题。

任务8：多个水果电池串联发光效果的研究

设计意图：逐一递增串联个数，探究发光效果。发现多个水果电池串联以后，发光效果并没有明显提高。引导学生分析问题的成因是由于水果电池内阻较大，培养科学态度。

环节三中，对水果电池发光效果的探究，涉及到了初中物理的相关电学知识，让学生充分感受的“理化一家”。如何提高水果电池的酸度、选用怎样的电极材料可以提供较大的电势差、水果电池的内阻有什么影响？在不断地实验探究过程中，都得到了一一的解答。在对橘子瓣膜的分析中发现其对电压影响很小，也为以后研究电池中的“膜化学”做好了知识铺垫。这一环节中，用已有知识解决陌生情境的问题，培养了探索未知、崇尚真理的意识。

选择“水果电池”作为项目式学习的真实情境，原因是“水果电池”内容源于中学物理、化学的重要知识，在实际的技术操作上又略高于教材内容。新高一的同学们利用初中已有的物理、化学知识技能，加上高中接触的电化学知识，利用身边常见的材料，在真實情境中体验了科学探究的快乐，然后对研究成果进行分析评价，落实了社会责任的培养。

三、项目式学习的推广

结合新高考的全面实施和新教材的全面落地使用，更多的项目式学习（如鲁科版章末的“微项目”）被纳入到教学当中，这给了高中化学教师更多的发挥空间。例如鲁科版必修一“探秘膨松剂”，教师可以引导学生通过亲自利用各种蓬松剂及不同的搭配制作糕点，来探究膨松剂蓬松食物的原理，进而得出苏打与小苏打性质的异同以及利用这些性质为生产、生活服务的规律。让高一新生在兴趣的引领下，了解到化学课研究物质性质的方法和程序，体会其实用价值。

除了教材中给出的“微项目”外，教师还可以利用新教材中“学生必做实验”为母体做出一定范围的拓展，形成新的项目式学习。如“补铁剂中铁元素价态的检验”，就可以拓展成一个较为完整的补铁剂中铁元素存在及其价态检验的项目式学习。引领学生对市售的补铁片、补铁口服液中铁元素存在形式及其价态的测定，通过具体的实验设计过程、试剂的选择以及现象的预测与分析，培养学生运用已有知识解决实际化学问题的能力。

学生有了探究化学的兴趣，了解了研究物质性质的方法和程序，具备了一定的解决实际问题的能力，接下来化学教师就可以设计更高端的项目式学习以进一步提升学生能力，落实核心素养。例如将教材“科学使用含氯消毒剂”微项目设计为“84消毒液的科学使用与制备”，将单纯的物质性质探究升级为工程技术层面的模拟工业生产，内容源于化学的氯元素、氧化还原等知识，在技术要求上、工程要求上又高于教材知识[3]。让学生通过亲身参与“化工生产”，加深物理、数学、化学科的交互影响，完善综合知识背景。

化学核心素养培养的要求除了知识、能力的培养之外，还强调了科学态度和社会责任，这也是“立德树人”这一教育根本任务的要求。项目式学习同样也可以在这一方面大有作为，例如“论证重污染天气‘汽车限行’的合理性”这一微项目，学生就可以通过对汽车尾气所含物、所含物危害、危害物处理等方面的探究、研讨，一方面利用已有知识、能力分析与化学相关的实际社会热点问题，培养科学态度;一方面通过科学地分析、讨论，提出合理的建议和较为实际、操作性强的意见建议，落实社会责任。

高一衔接期的实验教学不仅是为实现教学实验目标而呈现，更是培养学生多项学习能力、激发和维持化学学习兴趣、转变学生学习方式的强有力阵地[4]。通过真实情境激发学生兴趣，在兴趣的引导下充分利用课余时间探究相关知识，在合作实践中发展化学情感、态度、知识、技能的核心素养，真正将高效课堂落到了实处。

参考文献

[1]王三桂.“高效课堂模式”下高一新生化学学习适应性分析[D].贵州师范大学，2018.4

[2]王澍.初高中衔接期课堂教学中培养学生化学素养的实践[J].中学化学，2015（8）：3

[3]张昕.STEM视域下中学化学项目式学习的思考与实践——以“84消毒液的科学使用与制备”为例[J].福建教育，2020（37）：61

[4]王澍、魏崇启.高一衔接期化学教师教学情况调查与分析[J].化学教学，2019（5）：28

本文系福建省教育科学“十三五”规划2019年度教育教学改革专项课题《基于核心素养的初高中一体化化学高效课堂模式研究》（立项批准号：Fjjgzx19-020）的研究成果之一