项目式学习下高中化学STSE综合实践活动探索

李扬军

摘 要：“项目式学习”是一种全新的教育理念，是核心素养倡导下的一种新的教学方法，新课标倡导课堂教学要树立生本理念，突显学生的主体地位，这与“项目式学习”中提倡的互动教学模式相一致，把“项目式学习”理念与“STSE教育思想”相结合，渗透在高中化学教学中，通过综合实践活动可以有效提高学生的化学素养，培养学生的科学精神，促进学生学科能力的提升。

关键词：项目式学习;高中化学; STSE综合实践

【中图分类号】G633.8            【文献标识码】A             【文章编号】1005-8877（2022）02-0023-04

Exploration of Senior High School Chemistry STSE Comprehensive Practice Activities under

Project Learning

LI Yangjun  （Zijing Middle School，Zhuanglang County，Gansu Province，China）

【Abstract】“Project-based learning”is a brand-new educational concept and a new teaching method under the advocacy of core literacy. The new curriculum standard advocates the establishment of student-oriented concept in classroom teaching and highlights the subjectivity of students，which is consistent with the interactive teaching mode advocated in “project-based learning”，and combines the concept of “project-based learning”with “STSE educational thought”，Infiltration in high school chemistry teaching can effectively improve students’chemical literacy，cultivate students’scientific spirit and promote students’subject ability through comprehensive practical activities.

【Keywords】Project-based learning;High school chemistry;STSE comprehensive practice

新課标理念倡导下的“项目式学习”是一种全新的教学模式，所谓“项目式学习”就是在教学中以问题设计为导向，以任务探究为核心，以任务完成效果为标志的一种课堂教学模式，它与新时代倡导的教学理念相吻合。在高中化学课教学中，教师要立足于教改前沿，学习这种先进的教学理念，用理论指导课堂教学实践，在教学中尝试渗透STSE教育思想，让二者相结合，通过“项目式学习”下的高中化学综合实践活动的设计与探索，有效提升化学课堂的教学效率，帮助学生树立化学学习的自信，提升化学学科素养，进而促进学生的全面发展。新课标也明确指出，高中化学教学“要重视多样化实践活动的开展，促进学生‘知、情、意、行’的融合统一。”

1.“项目式学习”与“STSE教育思想”概述

20世纪90年代，部分西方国家首先意识到了国家创新能力培养的重要性，因此从国家发展层面出发，率先提出了“STSE教育思想”，重视“环境、科学、技术、社会”四者的平衡关系，融合成为开展科学教育的一种新理念。随着全球化交融时代的到来，在教育方面，“STSE教育思想”被许多国家借鉴和吸引，成为一种全新的教育模式。“STSE教育思想”打破了学科间的界限，实现了学科融合，教师在教学中引领学生从创新和综合的角度开展学习，针对学习内容进行分析、理解、探究和解决，在综合实践活动中，提升学生解决实际问题的能力。“STSE教育思想”重在融合教育，是新时代背景下，创新人才和复合型人才培养的重要途径。

“项目式学习”又称PBL学习法，是基于项目学习的一种全新的教学方法，教学活动中教师带领学生通过实践活动，借助调查解决复杂的问题，进而获取较高的知识技能。具体到高中化学学科领域，“项目式学习”是指在教学中，教师针对学生所学的、已知的化学知识和化学原理，制定与学生实际能力相符合的实验项目，学生根据项目研究，激发自主学习意识，积极分析问题，结合学习过程寻找解决实际问题的思路，制订解决问题的方案。“项目式学习”先从理论上对方案的可行性进行论证，然后回到实际生活中开展实验探究，在实验项目探究中，分析可能遇到的问题，寻找改进完善的方案，进而科学合理地完成探究任务。“项目式学习”中，教师是学生学习的陪伴者和引领者，教师提前给学生提供探究的相关理念知识，做好研究思路的引导，对实验的探究风险做出评估，然后引导学生展开实验项目的探究，结合实践操作，领悟实验的原理，归纳实验探究所得，因此说“项目式学习”是一种有效的教学相长的教学方式。在具体的基于“项目式学习”过程中，教师带领学生设置符合认知规律的项目主题，给学生限定时间，针对项目进行分析论证，激发学生的探究思维活动，让学生在一定的时间内取得良好的学习效果，从而减轻学学习负担，降低学习压力。基于“项目式学习”的主题选定，要把握两点：一是趣味性，二是吸引力。学生对感兴趣的项目才会产生探究的动力，才能激发自主探究意识。因此，在制定“学习项目”时，要尽量从项目的生活化目标出发，调动学生的生活经验积累，让学生借助平时所学的化学知识，去解决生活中的问题，从而增强学生的知识认同感和社会责任感。

传统模式下的高中化学实验教学存在着很多弊端，教师的教学只紧扣考纲和教材，一切实验原理和实验方案以及操作常规步骤都是按部就班，依照教材的编排体例去操作，学生只是模仿照搬就算完成了实验任务，充当了操作工人的角色，学习主动性没有调动起来，学习兴趣不浓厚，学习效率低下，这极不利于学生的全面发展。在新课改背景下，高中化学课堂教学改革已经成为时代的必然，作为一线高中教师一定要学习先进的教学理念，引入“项目式学习”理论，与“STSE教育思想”融合在一起，创新教学模式，积极开展基于“项目式学习”下高中化学STSE综合实践活动，提升学生解决问题的能力，促进化学思维的发展，培育学生良好的化学学科素养。

2.“项目式学习”下高中化学STSE综合实践活动的理论指导

（1）重视文献研究数据的查阅指导

在信息化高速发展的今天，科技成果日新月异，层出不穷，这些成果一时间不可能全部转化为生产力，而是以文献数据的形式保存于数据中，因此，在进行“项目式学习”高中化学STSE综合实践活动的设计时，教师要引导学生学会文献数据的查找。学生借助网络平台中的数据库，通过检索、查阅可快速地查找到与项目学习相关的大量数据，从而为项目学习奠定理论基础，保证项目的顺利实施。目前，文献数据的检索方式很多，但是对高中生而言，使用还不是十分广泛，这就要求教师要教会他们常用的检索技巧，比如当前比较常用的维普、龙源、万方、知网平台的检索方法，让学生学会运用这些数据库的文献检索方法，以提高实践活动的效率。当学生充分掌握了这些技巧之后，就会去下载与自己开展的项目活动有关的文献研究成果，并通过归纳汇总总结出有用的方法，奠定项目研究的坚实基础。

以“酸碱指示剂的制作”为例，在初中化学学习中学生就接触到这类知识，但学生只是了解了酸碱指示剂的化学性质及使用，对“酸碱指示剂的制作”则无从谈起。事实上，在有些事物中就含有酸碱指示剂，如一些常见的植物“甘蓝、花瓣、黑豆”等，它们的组织中就含有大量的色素，这些色素被提取之后制作成“酸碱指示剂”，这就是 “酸碱指示剂”自制。所以在基于项目式学习中，可设计“酸碱指示剂的自制”综合实践活动，培养学生的科学探究精神，发展学生的学科素养。

（2）指导学生做好定性实验分析

定性实验是项目学习中经常用到的一种方法，它能增强学生实践活动的科学性，具有较强的说服力。但是，在进行“项目式学习”下高中化学STSE综合实践活动时，学生往往不能很好地运用这一方法，这就“需要教师指导学生做好定性实验分析，提高实践活动的实效性”。同样在“酸碱指示剂的自制”综合实践活动中，教师可让学生运用对照的方式，引导学生做定性测试，分别在酸、中、碱性三种条件下，测试“酸碱指示剂”的颜色变化有什么不同，在具体的实验观测时，要运用到点滴板，通过对比观察实验结果，学生可将等量的自制“酸碱指示剂”滴在点滴板的四个空格中，在前面三格中依次加入相同的酸、中、碱性溶液，在最后一格加入蒸馏水，观察颜色的变化，并做好实验数据的记录。

（3）指导学生做好定量实验分析

高中化学新课标明确提出，“学生要学会实验操作，并在实验过程中，做好定量分析，以提升学生的化学学科素养”。就上述实验而言，学生必须掌握酸碱中和滴定的内涵，主要包括三个方面：一是要明确基本原理，学会选择能够显示出颜色范围的某种酸碱指示剂，二是把握实验原理及操作过程，三是尽量做好实验误差的分析，收集第一手实验数据，做好进一步的实验分析。但是教材中对于这种滴定方法的介绍是：第一步学生首先使用滴定管，给实验中准备好的碱性溶液或酸性溶液中滴入对应的溶液，并做好观察和记录;第二步借助实验中指示剂所显示的颜色变化，对滴定的终点做出判断;第三步借助计算和实验操作，测量出实验中消耗掉的溶液的体积。教材的实验步骤比较烦琐，而且实验效果并不鲜明。

而在使用仪器进行分析时，更加倾向使用仪器（PH传感器和PH计）帮助完成滴定测量过程。具体的实验中可借助这两种仪器，准确地测量出自己制作的酸碱指示剂的颜色显示范围，因为在实验中运用这两种仪器有两方面的优点：一是实验过程中获得的实验数据更加准确可靠，误差率非常小，二是让学生充分地掌握了运用精密仪器分析的方法，帮助学生形成更加严谨的科学思维。

在定量测定的实验过程中，学生第一次使用现代仪器，有时会忽略实验对仪器的校正，这个环节非常重要。所以，教师在进行实验前，带领学生学会两种溶液的配制，一种溶液可用来测量仪器参数，另一种溶液对仪器进行校准，这样就会保证实验操作的科学和数据的准确。做好这一环节的工作，对于实验技能的培养意义重大，可警示学生，“仪器的校准能够降低实验的误差，提升实验数据的可信度”。

3.“项目式学习”下高中化学STSE综合实践活动的设计

（1）交流讨论，设计实践活动方案

在开展“项目式学习”高中化学STSE综合实践活动时，一般以小组合作的方式组织进行，具体开展实践活动时，先要让“各小组成员做好前期的准备工作，即进行文献数据的查找与检索，奠定研究的基础”。首先，对查找到的相关文献资料进行归类分析，掌握实验设计的原理，整理出相关实验方法。其次，要根据所掌握的资料完成综合实践活动实施方案，在课堂上让各小组进行汇报，并对项目学习中的设计方案进行讨论，听取有益的建议，完善并修改方案。最后，教师对学生“项目式学习”下STSE综合实践活动的方案进行评价，指出缺点和优点，提出修改建议，让实践活动方案更加完善可行，保证实践活动的顺利进行。

（2）改进并完善活动方案，完成实验过程

在教师的点评与建议下，学生对之前设定的活动实施方案做进一步的调整，力求改进并完善方案。以“酸碱指示剂的自制”实践活动为例，在讨论中最后确定了两种比较可行的活动方案：

方案一：选取新鲜的植物，并把它们清洗干净，除去花蕊，防止影响实验效果，然后把这些植物研磨成浆，在里面添加少许酒精，再一次融合研磨，之后加入一定量的蒸馏水，完全稀释之后进行过滤，最后做定性的颜色测试，分别在酸、中、堿性三种状态下，进行定量测定，观察不同pH下溶液颜色的变化。

方案二：选取无杂质的干性食材（如黑豆等）清洗干净，研磨成粉末，放进烧杯用热水浸泡一会儿，进行过滤，并依次测定酸、中、碱性条件下的颜色，最后做定量测试，观察不同pH下溶液颜色的变化。

在分别完成上面两个实验之后，学生已经完成了“酸碱指示剂的自制”，接下来通过酸碱中和滴定，进一步探究不同pH条件下，“酸碱指示剂”颜色的变化，具体操作如下：用提前配制好的50毫升溶液，该溶液为0.5mol/LH2SO4，并把溶液装进有磁子的锥形瓶中，然后加入自制的“酸碱指示剂”，两到三滴为宜，做好观察和实验记录，最后将装有溶液的锥形瓶放在搅拌器上，以合适的速度转动，放入pH测试计或传感器，再缓缓滴入约1mol/LNaOH的溶液试剂，做好颜色变化的记录，最终得到实验的验证和结果。

4.“项目式学习”下高中化学STSE综合实践活动的创新

（1）观察并发现实验活动中存在的问题

仍然以“酸碱指示剂的自制”活动为例，学生在具体的实践活动中发现了一些问题：一是过滤问题，由于选取的实验物质中的色素颗粒太小，在过滤时容易出现堵塞，延长了过滤时间。二是重复问题，在实验中已经做好一次定量测试，如果再做定性测试，就属于重复工作，尽管对酸、中、堿性这三种条件下的“酸碱指示剂”颜色观察结果较好，但是延长了实验的时间。三是实验拓展问题，对实验材质的选取是不是存在误差，从蔬菜、水果中自制提取的“酸碱指示剂”，与其他材质中提取的颜色显示范围是否相同或相似，这就值得考虑。另外，在酸碱中和滴定时，能不能找到更好的试剂。

（2）改进实验，并做好实验的创新

第一，改进实验。针对上述“酸碱指示剂的自制”综合实践活动中出现的问题，引导学生进行探究，并提出改进方案：一是关于过滤时间太长问题的改进，可用离心机或抽滤，将溶液和沉淀物进行分离，选用上层的清液为实验溶液;二是针对之前找到的文献中出现的“酸碱指示剂”，做一次酸碱中和的滴定测试，测定一下其颜色显示的范围即可。

第二，创新实验。一是选取不同实验材质，对比实验结果。多选取几种常见的蔬菜和水果，用作自制酸碱指示剂的材质，做好颜色显示范围的观察和记录。如拿蔬菜和水果中提取的酸碱指示剂与甘蓝和黑豆中提取的作比较，会发现颜色显示范围的差别比较大，说明材质对实验的结果影响较大。二是实验材质的研磨与食物的酸碱判断，可借助家用的豆浆机将实验用材质进行粉碎，加水静置等待沉淀后，选取清液滴落在待测定的碱性食物上，进行食物前后颜色的判断，由此可辨别食物的酸碱性。

第三，延伸实验。基于“项目式学习”下的高中化学STSE综合实践活动，提升了“学生的学科综合素养，让学生从科学的角度了解了实验过程，培养了学生严谨的科研态度” ，“项目式学习”下的实践活动，增强了学生的团队合作意识，学生从文献查找、资料分析汇总、设计活动方案到实验探究，通过“这些过程促进了知识的转化与能力的迁移，帮助学生构建起了解决生活问题的思维模型。“项目式学习”下高中化学STSE综合实践活动可进行适当的延伸，拓展学生的知识视野，提高解决实际问题的能力。常见的延伸活动有以下几种：一是提取指纹的实践活动。高中生对外界的探究兴趣非常浓厚，尤其是对一些案件侦破技术非常感兴趣，“高中化学教师可利用学生的这种好奇心，激发他们对事物的探究欲望”，让学生通过文献查找、综合实践学习活动掌握指纹提取技术，并将设计一定的活动情境，通过指纹比对提高科学知识运用的能力。二是学习自制肥皂技术。在学习了《酯的溶解反应》一节内容之后，学生掌握了相关物质的反应原理，这时可给学生设计一个基于“项目式学习”下高中化学STSE综合实践活动，让学生通过实验自制肥皂，将“学到的理论知识运用到解决生活问题中去，体味到化学学科的实用性，提高学生的学习兴趣”。

5.“项目式学习”下高中化学STSE综合实践活动的现实困境

“STSE”教育与新课标理念相一致，非常重视学生主体性的激发，整个教学以学生为本，“STSE”教育的目标是要培养学生的自主学习意识，让学生学会学习和创造，通过开展STSE综合实践活动，促进所学知识的迁移与内化，帮助学生解决真实情境下的生活化问题，进而提升学生解决问题的能力。但是，要真正实施好“项目式学习”下高中化学STSE综合实践活动，在现实中还存在许多方面的问题：

（1）“STSE”教育的外延和内涵均有不足

目前我国的新课程体系仍然以学科的严格分类为基础，以单个学科知识的教学为特征，许多教学内容脱离了知识情境，缺少知识的应用性和综合性，体系化不太明显。因此，在新时代背景下，仍然存在着现实困境，主要是“STSE”教育的外延和内涵均有不足。从科技的发展角度而言，虽然我国已经有了智能化机器人、创客教育等，但这些方面的教育还没有真正融入高中课程教学体系中，只是作为学生的业余爱好、课外兴趣在进行培养，从实质上来说，基础教育的本质还没有得到改变。“STSE”教育理念的落实还需时日，以便寻找到适合的载体，而这个载体即课程教学资源的有机融合。对高中化学教学而言，更需要在化学学科教学中体现出跨学科的融合特征，这也是高中化学融入“STSE”教育理念时急需解决的问题。

（2）“项目式学习”与高中化学融合教育的困境

“项目式学习”下高中化学STSE综合实践活动如何开展，是每个高中化学教师值得深入思考的问题。探索切实可行的实践活动手段，是目前高中化学教学困境的另一方面。新课标理念下，许多高中化学教师从观念上已经高度认同“STSE”教育理念，促进学科融合势在必行，可是由于各种因素，他们一时还找不到恰当的教学手段，完成基于“项目式学习”下高中化学STSE综合实践活动。因此，就目前的高中化学学科教学来说，运用何种方式促进学科融合教育，融合有效的教学资源，提升“项目式学习”下高中化学STSE综合实践活动效率，成为化学教学首先要解决的问题。因此，积极探究“STSE”教育理念以协同优化和整合重组的跨课程方式的下的“项目式学习”，是提升高中化学教学效率的主要途径。作为一线高中化学教学，必须更新观念，创新课堂教学模式，运用有效的教学手段，促进“项目式学习”下高中化学STSE综合实践活动的有效开展，进而培育学生良好的化学学科素养，促进化学思维向高阶发展。

6.结语

基于“项目式学习”下的高中化学，能够很好地提升学生的化学实验探究能力，促进学生对学科知识的迁移与内化，增强高中生对所学化学学科的认同感，这与新课标理念倡导下的学科素养的发展理念相一致，从而更好地培育了高中生的“科学探究与创新意识”，提升了学生对“科学精神与社会责任”的认知，进而发展了学生的化学学科核心素养。

参考文献：

[1]王珂慧.项目教学在高中化学教学中的应用研究[D].浙江师范大学，2014.

本文系平凉市教育科学规划2021年度课题“基于项目式学习的高中化学STSE综合实践活动的设计与实施研究”（课题立项号：[2021]PLG232）阶段研究成果。

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