基于家庭实验的项目化学习培养学生素养

邹雁

摘要：以九年级化学启蒙教学为研究基础，融合课程和核心素养的理念，设计了三个基于项目化学习的家庭实验，通过课前、课堂和课后三个阶段的不同学习目标和行动，以提升学生知识综合及应用能力，培养学生的科学精神、科学探究的方法和基于证据推理等学科素养。

关键词：家庭实验;项目化学习;科学探究;学科素养

文章编号：1008-0546（2021）03-0091-03 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.03.022

学科项目化学习是基于学科关键概念和能力、在真实情景围绕一定目标与主题开展的探究活动[1]。九年级是化学启蒙教育，要激发学生的好奇心，在实践中认识物质变化规律，形成化学的基本观念。在不改变当前课时和分科教学的背景下，设计家庭实验与课堂相配合的项目化学习，让学生主动思考、亲身解决问题，符合义务教育阶段的课程理念[2]，是契合学生核心素养培养的深度学习[3]。

一、项目化学习的设计要素

样例一：花样灭蜡烛

学科项目化学习，是对学科单元进行探究性设计。涉及核心知识、驱动性问题、认知策略等维度，是核心知识在情境中的重新建构。

1.核心知识

由于“燃烧发生的条件和灭火的方法”两者具有对应关系——可以从问题产生的原因寻求解决问题的方法，核心知识归为“反应的发生与停止”这一学科概念。

2.真实的驱动性问题

如何让学生感到生动有趣，激发他们主动探究？“熄灭蜡烛”是熟悉的情景，“花样”两字用以激发九年级学生的表现欲。驱动性问题指向科学探究的目标，并且驱动学生投入思考。

3.促进问题解决的认知策略

学生在项目化学习中获得哪些素养，取决于他们解决问题的方式。项目化学习起源于自然科学，对科学思维和实践能力的培养能很好融入项目设计：实验时间宽裕，灭火用品有较多选择，学生不停尝试才能解决问题、获得实验成果。为了让自己的实验效果更好或者与众不同，学生需要请教家长或查询网络，完成信息调研。通过实验反思和讨论，学生生成自己的初步分析，对灭火原理做出解释。

4.有意义的学习实践和全程评价

学习实践的设计，要为学生预留创造与多元表达的机会。化学的学习实践主要是实验探究，包括家庭实验和课堂二次探究。布置实验同时明确评价标准，以指导实践的表现目标，激励、诊断、发展学生对核心知识的理解（表1、表2）。

自主学习的过程中，学生的分析可能有不准确的地方，各组对同一个现象的理解也许不一致。实践的过程，有时能解决问题，有时能发现新问题引发课堂讨论或再探究，启迪进一步思维。例如：①有同学用金属勺能“轻轻碰灭”烛火，原理是隔绝了空气还是降低了温度？经讨论选取的对比实验：用金属网代替勺子、或者改用灼热的勺子，重复相同的操作，观察烛火是否熄灭。②蜡烛被吹灭，主要是因为降低了氧气浓度还是因为降低了温度？学生的方案：向空杯子底部用吸管反复吹气，再放入燃着的蜡烛;或者用洗耳球对蜡烛鼓空气，观察烛火是否熄灭。

通过家庭实验参与科学探究、收集实验事实;通过课堂由事实到理论、认识物质变化的规律;再由理论到更多的真实情景、实现转换和迁移。

5.公开成果

项目成果可以是个人或小组的项目记录、搭建的装置或制备的物质，也不排斥纸笔测验。此样例中，设计了场景分析，展示学生对“灭火的方法归纳）灭火的原理逮绎）消防常识”的理解。教师要及时对项目成果进行教学反思，改进教学（表3、表4）。

“反應的发生和停止”可以设计成包括“气体发生装置的控制”“燃烧与灭火”“铁制品的锈蚀与防护”“酸雨的形成与防治”等多知识点、多课时的项目化学习单元。下面以“铁制品的锈蚀与防护”为例，介绍项目化学习对学科素养的培养。

二、培养学科素养的项目化学习过程

样例二：掌握铁制品的命运

义务教育阶段的化学课程以提高学生的科学素养为主旨。项目化学习通过引领性的设计，调动学生已有的知识，在解决问题的过程中主动纳人需要的新知识，理解概念形成思维，并予以应用实践。项目化学习促进知识、能力、态度的整合，与学科素养追求的方向一致[4]。

1.入项活动：调查家中铁制品

通过调查（表5）对“生锈”形成初步印象：对照资料寻找铁锈，有宏观辨识的依据;明确铁锈的组成元素，分析生锈可以根据元素守恒;了解氧化铁的用途，客观地看待化学物质的“用与过”。分类记录铁制品的生锈情况，学生对铁锈成因的猜想已经启动。

2.实践探究：生锈和除锈

学科素养视角下的科学探究，激发创新意识、培养实践能力、养成科学态度、锻炼证据推理的能力。家庭实验贴近生活、学生感兴趣，必要的前期指导和记录让家庭实验可操作、有意义[5]。

（1）生锈实验

设计实验使铁钉一夜生锈。引导学生根据生活经验来控制生锈的条件、用图片或者文字如实记录实验事实、进行合理推理（表6）。

想象力总是带来惊喜：孩子们尝试了果汁、盐水、糖水、洁厕灵来浸铁钉，甚至在敞口、有盖的锅中分别煮铁钉。学生记录到一些黑色的铁钉不生锈、灼烧过的铁钉不易生锈、铁钉泡过醋后更易锈蚀、意外发现苹果果肉能除锈。

（2）预备除锈

引导学生从铁锈疏松的结构去分析、从物质分类的角度去预测，寻求除锈的方法。罗列自带的用品、需要实验室准备的用品，有条理地“做科学”。

（3）除锈实验

除锈的过程让学生直观感受到铁锈的外观、铁制品的损耗，为防锈做情感铺垫。

（4）实验评价

组织小组为单位的课堂讨论，把实验过程收集的信息串在逻辑思维的绳索上，建立“合适的证据”与“合理的推论”间的对应关系（表7）。

3.二次探究：防锈

被防锈的责任感推进，学生回忆梳理相关的生活常识、已知的化学反应，并且寻求新的知识。

（1）经过家庭铁制品的调研（表5），学生已经可以例举一些保护铁制品的措施，如涂油涂漆保持干燥。

（2）防锈原理：初步形成了“反应的发生与停止”的概念，防锈原理能与生锈条件对应起来。

（3）对于学生困惑的一些实验事实，“为什么发黑的铁钉、发白的铁皮不易生锈”可以就此真实情景层层推进，触发更深的研究：

①猜测黑铁钉的表面是，据我所知该物质的特性是，验证猜测。我知道等方法能在铁制品表面生成致密的氧化膜。

②白铁片是铁和_的合金。金属活动性在铁之前的金属真的可以保护铁吗？查阅资料或通过实验验证（表8）。

4.出项活动：焕新家中生锈的铁制品

鼓励学生勤思考、乐实践，吸收新知识而改造认知结构，回归真实，因地制宜地防銹（表9）。

在项目化学习中，家庭实验可以是课前进行的证据收集、可以是发现问题作为课堂深化的素材、还可以是课后的实验验证。例如，二氧化碳的复习课，提出“能不能用你的实验证明，二氧化碳密度比空气大？”

三、将学科素养转化为持续的学习实践

样例三：二氧化碳密度真的大于空气吗？

复习课不仅关注知识点的讲解和训练，也关注知识的灵活、综合运用，以及科学探究能力的加强。将二氧化碳的性质验证设计在小组内讨论修改，试做家庭实验，课堂展示并加以解说。介绍几列让笔者印象深刻的汇报（表10）：

项目化学习是指向学科素养，促进有效学习的探究活动。

教师是学习的设计者和支持者，将知识点结构化组织化在驱动性问题中，为思维而教，唤醒学生自主学习的能力。引导学生在实践中反思与超越，为未来的知识转换和迁移做好准备。保护好学生学习的热情，关注学生在探究活动中的实际表现，协调好家庭实验和常规作业的量，不能给学生造成负担。预先收发学生的项目报告，调控好课堂，让交流讨论有序进行，保障学业质量。

体验了项目化学习，学生觉得家庭实验“有趣有意义”，认为课堂交流中“自己弄懂了才能说服同学”;提出想制作蔗糖大晶体、想分析“水氢能源汽车”的可行性、想重现“白酒一红酒一雪碧一豆浆”的化学魔术、想去验证天然气燃烧的产物。在真实的问题情景、开放的实验空间去思考去实践，学习者主动参与了知识的建构，知识是在“解决问题”的过程中获得的，素养在实践中被践行和内化。

总之，有助于探究能力发展的家庭实验，配合相关度高、有逻辑[6]、有拓展的课堂，形成一个兼顾实践与认知结构发展的项目化学习体系[7]，发挥了学科的育人价值，利于学生学科素养的提升。

参考文献

[1]夏雪梅.项目化学习设计：学习素养视角下的国际与本土实践[M].北京：教育科学出版社，2018

[2]中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2012

[3]吴晗清，穆铭.科学领域核心素养达成的利剑：融合理化生的项目式学习[J].教育科学研究，2019（1）：50-60

[4]侯肖，胡久华.在常规课堂教学中实施项目式学习——以化学教学为例[J].教育学报，2016，12（4）：39-44

[5]梁雪峰，倪娟.家庭化学小实验的设计及实验策略[J].-4t学教育，2016（19）：64-67

[6]孟庆男.对接受式学习与发现式学习的比较分析[J].中国教育学刊，2003（2）：27-29

[7]蔡双兵，耿龙荣.城市初中开展化学家庭实验的策略探索[J].化学教育，2015（5）：46-47