基于提升学生核心素养的项目式学习

曹葵 王巧玲

摘要：通过利用学生周边常见事物作为项目式学习的课题，学生可以深入、主动地参与到教学过程中，将原来简单的淀粉性质教学转变为改性淀粉的制备条件与方案研究，不但学习了淀粉的知识，还进行了科学思维方法的训练，提高学生学科素养。

关键词：核心素养;改性淀粉;项目式学习;探究式教学

文章编号：1008-0546（2021）05-0043-03中图分类号：G632.41

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.05.011

项目式学习（PBL），起源于美国教育家杜威的“做中学”教育理论，1918年，教育家克伯屈在其发表的《项目教学法：在教学过程中有目的的活动的应用》中首次提到了项目学习的概念，将项目作业引入教学实践领域⑴。中国学生核心素养颁布，其中明确要求学生要学会学习和要具有科学精神。发展学生核心素养，不是局限于具体知识的获得，是从学科观念的认识高度认清知识本体价值，注重学科方法与思想的总结⑵。

项目式教学通过学生自己设计并动手实验，与传统的讲授式教学相比对培养学生综合素养具有明显的优势。侯肖、胡久华老师明确了项目式教学要解决六个关键问题⑶。学生需在自己体验的过程中学习。

一、课题的选定

项目式学习要紧密围绕着学生的课堂学习内容， 以课程标准为指导，选择学生在已有知识和技能储备能满足要求的情况下开展课题教学。同时学生对该课题的内容还应该有直接的感性认知，才可以很方便地着手进行学习。

淀粉是学生日常生活中非常熟悉的物質，并且在中学课本中多次涉及叩刃⑹⑺。从小学科学课、初中到高中逐步深入，并且生物和化学都在讲解，且很多基本内容是一致的，简单重复课本内容的讲授，学生在已经具备基本常识的背景下并没有很大兴趣。如果将教学停留在简单的淀粉基本知识的讲解上，重复碘与淀粉反应的实验，学生就是等同于进行复习，没有新意，这就给以淀粉为主体进行项目式学习创造了客观条件。其次是学生日常生活中接触到的很多食品中存在各种形式的淀粉，而其中很多淀粉存在形式是学生不了解的，既满足学生的好奇心，也就给学生留出了足够展现自我的空间。同时有关淀粉的研究文献比较充裕，学生通过阅读有关文献可以达到教师的预期目标。几个方面综合起来，学生进行改性淀粉研究的项目式学习具备了主观条件。因此本课题将目标确定为制作改性淀粉。

二、教学目标设定与难点分析

改性淀粉是在原来淀粉的基础上经过适当化学处理，引入某些化学基团使分子结构及理化性质发生变化，生成的淀粉衍生物。在众多的改性淀粉中酯化淀粉不但使用广泛，制备条件也最为简单，酯化淀粉改性的过程，不需要有很复杂的操作和仪器，主要就是在一定的pH条件下与酸反应，在中学的实验条件下就可以完成，对于中学生而言也就具备了展开实验教学的客观条件。因此最终确定在众多的改性淀粉中选用制作酯化改性淀粉作为项目式学习的选题。学生的实验过程就是一个控制温度与pH的过程。对于学生而言，如何确定改性淀粉依然属于淀粉，改性实验的条件如何控制，改性实验是否成功的检测将是本课题的难点与重点。

在教学过程中，因为学生已经掌握淀粉的基本常识，例如碘与淀粉反应变蓝的性质，但是普遍缺少淀粉在实际生活中的应用常识，故而要充分利用学生已经能够掌握的化学知识，让学生发挥主动性，学习掌握有关的知识和技能。

改性淀粉的制备原理简单，而实际操作过程的条件控制要求较高，因此引导学生推导出实验条件与步骤是教学的重点与难点。

三、教学过程

科学研究的认知过程一般包括明确问题、逐步求证、检验完善和分析总结4个环节⑻，教学过程就要让学生完整地经历这一过程，因此教学过程不是简单在课上完成，而是需要大量课外时间，在课上时间仅仅完成实验验证。

提前一节课老师就布置了作业：回家去找不一样的淀粉，所谓不一样是指不是一般常见的玉米淀粉、土豆淀粉等，是淀粉但不是简单地就叫淀粉？到哪里去找呢？在各种食品标签中去寻找。

课堂伊始，老师提问：同学们有没有在食品标签中找到名字奇怪的淀粉？或者自己认为是淀粉的物质？

有学生回答：找到了。学生说出了几种他们找到的名称中有淀粉字样的物质，如乙酰化二淀粉磷酸酯，乙酰化双淀粉己二酸酯，改性淀粉等。

教师随手将学生说出的淀粉名称写出。而后继续提问：这些名字中有淀粉字样的还是不是淀粉？

学生回答：是。

教师追问：为什么还是淀粉，明明最后写的是酯？

此时有同学回答：还是淀粉，因为百度上将其划在淀粉类。

教师提问：百度说是就是吗？用什么方法证明这些淀粉就是淀粉？

学生回答：用碘水检验，变蓝就属于淀粉。

老师：很好，凡是与碘反应变蓝的就是淀粉。问题在于为什么要把原来的淀粉改性呢？

学生，为了使用方便。

老师：你们说对了，但是没有解决问题。使用方便体现在哪个具体方面？

学生无人回答。

教师继续问：有同学在家做饭用过淀粉吗？

无人回答。

教师再问有人在家冲过藕粉吗？

有学生答：先用温水调开，再用开水冲。

教师：藕粉中的主要成分就是淀粉，那么从这个冲藕粉的过程我们可以推测，淀粉溶解性特性是什么？

学生，不溶于凉水，但是溶于开水。

教师：非常好，同学们进行碘与淀粉反应的实验时，使用的淀粉溶液也是这样配制的。以前的学习和习题中已经知道高温下淀粉遇碘不变蓝。下面我们看一个食品标签（见图1），这是西餐中经常使用的番茄沙司，从食品配料表中我们可以看到除了淀粉，其他成分都是溶于水的，这意味着什么？如果使用一般的淀粉就要用开水，使得生产流程中就需要单独将淀粉用开水溶解的环节，如果把热的淀粉加入产品中，就可能会影响到食品的口感风味。那么食品工业就需要淀粉的性质发生什么变化？

学生：淀粉必须溶解于冷水。

教师：非常好，这就是淀粉必须进行改性的原因之一，为了食品工业以及其它工业生产的需要，对淀粉进行必要的化学处理加工，这里有几篇关于改性淀粉的科研文章体现了改性淀粉的性质特点[9][10][11][12][13][14]， 使其在某一方面的物理或者化学性质发生符合我们要求的改变。那么为什么还叫做淀粉呢？就因为其结构、性质依然符合淀粉的特性。

教师：下面就要讨论一下我们应如何制备改性淀粉。今天我们要制备的是最简单的酯化淀粉，也就是食品标签中的这类改性淀粉。文献显示这类酯化淀粉的制作要求在弱碱性条件下，一般是pH=8左右和乙酸酊进行反应，因为是有机反应，所以反应速率会比较慢，哪位同学能设计一下实验方案？

学生：取少量淀粉加少量水，然后加入氢氧化钠溶液，调节到pH=8，而后逐滴滴加乙酸酊并且充分搅拌。

教师：乙酸酊是显酸性还是碱性？

学生：应该是酸性。

教师：既然是酸性，滴加乙酸酊之后，淀粉悬浊液还能是碱性吗？如果不是，应该如何改进实验方案呢？

学生思考后回答：不是碱性，可以加入乙酸酊反应后，再滴加氢氧化钠调节到弱碱性。

教师：很好，那么每次都要不断地滴加氢氧化钠

调节，为什么不能一次性多加入一些氢氧化钠呢？

学生：加入过多的氢氧化钠就会和乙酸酎反应， 而不是乙酸酊和淀粉反应了。

教师：非常好，那么怎么才能知道自己制备的酯化淀粉成功了呢？

学生：可以和碘水反应变蓝？

教师：淀粉和改性淀粉都可以与碘水反应，因此这个方法不能鉴别淀粉还是酯化淀粉。

学生：通过检测淀粉常温情况下的溶解性。

教师：很好，通过在常温水中是否溶解就可以检测酯化淀粉的制备是否成功。但是限于我们的实验条件，我们制备的酯化淀粉溶解温度还不可能是常温，但是会比原来的100℃开水温度低很多。另外我们提供的显微镜，同学们可以在显微镜下观察改性前后淀粉颗粒的外观性状，并且根据老师提供的参考文献撰写实验研究报告。

随后，学生自主开始进行实验操作，制备改性淀粉。并且均得到有效产品，限于中学的实验条件和学生操作能力，不能始终将pH稳定在最佳条件，最终产品的溶解温度也各不相同，产品虽然做不到常温溶解，一般都可以溶解在40-60°C温水中，说明改性比较成功。

四、总结与反思

本次项目式教学实践，在教学中通过师生共同讨论、研究，确定最终的实验方案，并且得到了有效的产品。学生在学习过程中不再是被动接受教师的知识讲解和技能訓练，而是充分体现了学生主观能动性的学习方式，首先让学生亲历问题解决过程，教学过程注重过程技能的培训和指导（见图2），为学生发展科学素养提供了新的思路和可能⑻。

最终学生得到不仅仅是一次实验的产物，而是一次研究的体验过程，尤其是最后学生通过教师提供的课外读物，可以再进一步拓展知识面，加深对淀粉的认知，提升综合素养。

本课题再让学生观察淀粉颗粒形状时，也留下了很多悬念，例如，学生在观察时发现，不同的植物的淀粉颗粒外观差异很大，其原因何在？酯化前后淀粉颗粒物外观没有显著变化，但是体积均有明显变化（见图3），其原因何在？给学生留下了可以继续深入研究的后续问题。

项目式教学首先教师需要养成实施项目式学习的教学观念和教学行为口们，而选题则尽可能选择最贴近生活的素材，高科技给学生带来的往往属于仰望星空，而最深奥的原理往往体现在最常见的生活现象中「⑺，用最常见的事物入手，则是脚踏实地。

化学教学的优势就在于实验，通过合理安排实验，让学生在动手操作中学习掌握知识和技能，尤其是科学分析与研究的基本方法思路，掌握科学逻辑， 将最终渗透到学生的潜意识中，将知识内化为常识，技能转化为本能，对其未来的成长路径产生有益的影响。

参考文献

[1]胡佳怡.真实性：项目式学习的本源[J].中国教师，2019（7）：77-79

[2]周腾.基于化学学科核心素养的“糖类”教学设计[J].化学教与学，2018（1）：74-77

[3][16]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

[4]化学课程教材研究发展中心.义务教育教科书·化学（九年级下册）[M].北京：人民教育出版社，2012.93

[5]人教版高二化学选修1（化学与生活）[M].北京：人民教育出版社.2007：4-9

[6]人教版高中化学选修5（有机化学基础）[M].北京：人民教育出版社.2012：83-85

[7]人教版生物七年级下册[M].北京：人民教育出版社.2012

[8]王秀阁.化学关键认知能力的发展路径及培养策略[J].化学教育（中英文），2020，41（15）：24-28

[9]孙慢慢.变性淀粉的性质及在酸奶中的应用研究[D].无锡：江南大学，2012

[10]于学萍，童群义.乙酰化二淀粉磷酸酯对豪猪肝酱稳定性的影响研究[J].食品工业科技，2016，37（1）：288-292

[11]陈建良，芮汉明.变性淀粉在高静压下对鸡肉糜品质及其微观结构的影响[J].食品与发酵工业，2009，35（10）：152-157

[12]康昱僥，贾祥泽，郑少婷，孙思薇，陈靖妍，郭泽锐淀粉颗粒微观结构及结晶调控技术的研究进展[J].食品工业科技，2017，38（19）：316-322

[13]张慧，刘一军.变性淀粉在烘焙食品中的应用[J].中国检验检疫，2010（2）：64

[14]张宇.新型改性淀粉的结构与性能关系的研究[D].武汉：华中师范大学，2013

[15]黄项宇.项目式学习在初中科学教学发展科学素养的实践研究[D].杭州：杭州师范大学，2019

[17]黄文君.探究源于质疑[J].教学仪器与实验.2014（5）：17-19