基于科学思维的线上项目式教学实践

陈琼兰 许燕 黄雪梅

摘要：以“简易净水装置制作”的线上项目式教学实践为例，从教学主题选取、教学目标确定、项目评价与推进、项目成果的分享等方面介绍线上项目式教学实践。“简易净水装置制作”线上项式教学的实施，要引导学生分析真实问题，形成真实情境下混合物分离的解决思路，注重学生科学思维的发展，体验和感受线上项目学习的完整过程，发展化学学科核心素养。

关键词：初中化学；线上项目；教学实践

文章编号：1008-0546（2022）12-0025-05

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2022.12.007

《义务教育化学课程标准（2022年版）》[1]倡导“做中学”“用中学”“创中学”，开展项目式学习，科学思维是其核心素养之一。项目式教学不但能帮助学生学习基础知识和基本技能，还能培养学生运用所学知识技能解决实际问题的能力，形成基于实验事实进行证据推理、建构模型的科学思维能力。[1]新冠肺炎疫情防控的要求，促进了线上教学实践，引发了线上教学问题的深入思考和探索。线上教学应设法弥补化学实验与实践教学的短板，充分利用网络资源，合理分配实践教学与理论教学，以评促学，以学促教，有效地提高课堂教学效益。[2]基于上述背景，笔者开展了灵活多样的线上项目式教学实践，以此来引领学生基于科学思维的化学学习。

一、项目主题内容分析

水是《义务教育化学课程标准（2022年版）》[1]规定的初中化学学习的重要内容，人教版九年级化学教科书编排在第四单元。[3]学生在日常生活中对家用的茶漏、网筛、压榨器、纱布等固液分离的各种工具比较熟悉，但对过滤的原理、操作和注意事项尚不清楚，欠缺物质分离基本思路，未能建立水的净化流程模型。依据学生的生活经验、学习基础与课程的学习要求，我们决定把线上教学与线下学生居家完成实验结合起来，以“简易净水装置制作”为题，设计组织可操作性的项目式教学。以生活用水的简易净水装置制作为载体开展项目式学习，帮助学生学习并应用化学知识，学习水的净化原理，了解净化的方法和过程，深化对水资源及其水体污染防治的认识，体会学习化学的社会价值和应用价值，感受化学对改善人类生活的价值和贡献。

二、项目教学目标

通过微视频，学习沉淀、过滤、吸附、消毒等常用净水方法，初步形成利用物质性质差异对混合物进行分离的方法。通过完成“简易净水装置制作”，构建净水流程模型，形成解决真实情境下混合物分离的一般思路，明晰对比思想在实践探究中的重要作用。通过项目任务的实施，熟悉项目学习的一般步骤，发展科学思维、探究实践、科学态度与责任等化学核心素养。

三、项目任务及教学流程

本项目启发于现实问题，立足于生活实际，其教学流程见图1。学生通过完成该项目任务，既学会从化学视角来解决实际问题，又提高了实践操作能力。

项目教学过程是依据项目拆解任务的知识线、历史线及关键问题解决的逻辑顺序展开。由于线上直播时间有限，部分活动要求学生在直播课前及课后完成，具体项目任务、教学活动及设计意图见表1。

四、项目实施过程及学生学习成果汇报

1．聚焦核心知识，促进深度学习

学习任务2：引导学生线上交流学习课程的核心知识（平台直播）

本次直播在钉钉软件中已建立起的钉钉班级群发起，为有效进行师生互动，直播过程开启连麦功能。

【引课】水是生命之源。水的品质直接影响生活的品质，净水的历史可以追溯到古代，在唐代便有了净水器——漉水囊。有兴趣的同学可以查阅相关资料，了解漉水囊的净水原理。

【情境】展示東圳水库及木兰溪不同年代的对比图片。

结合微视频阐述木兰溪的历史演变过程，让学生了解木兰溪成为“民生之河、生态之河、发展之河、幸福之河”的缘由。强调东圳水库建设是水利建设史上的奇迹，激发学生强烈的民族自豪感和求知欲，充分体会到学习水的净化的必要性和重要性。

【问题1】东圳水库里的水是如何变成家中的自来水？

大部分学生能够根据课前自学的内容得到答案，少数学生直接画出类似于教材的自来水厂净水过程图。

【追问】（1）自来水生产过程中为什么要加絮凝剂？（2）沉淀池有什么作用？经过沉淀池的水流是快好还是慢好？（3）活性炭吸附池与前置的过滤池可以对换位置吗？（4）教材图4-17活性炭净水器示意图口]为什么是下进上出？粒状活性炭的大小、高度与滤水效果有关吗？等等。

【问题2】固液分离的关键步骤是过滤，实验室是如何进行过滤操作的？

教师汇总学生的答案，并结合视频介绍过滤需用到的各种实验仪器的名称及其功能，强调过滤操作应注意的要点：一贴二低三靠。同时要求学生用纸张对折2次再打开，感受滤纸一层与三层的区别。

【思考】阅读图2，分析造成滤液浑浊的可能原因？

教师逐图拆解，学生线上回答，并把原因标在图片下方。紧接追问，过滤出来的水是硬水还是软水？如何判断？等等。由表及里，层层推进，把学生引到家用净水器的工作原理。

2．汇报项目成果，驱动创新发展。

学习任务4：学生代表线上汇报净水材料的选择、净水装置的设计、制作与实践

汇总学生上传的作品，展示比较有代表性的部分作品，见图3。

初中学生受到化学专业知识的限制，创新有限。笔者在汇总归类装置时，发现学生选择的材料虽有所不同，但主要局限于矿泉水瓶、饮料瓶、玻璃杯、纸杯、口罩、沙子、小石头、棉花、活性炭、纱布、纸巾等，创作的思路受限于人教版九年级上册教材第77页的课外实验。[3]待净化的浑浊水有：生活污水、池塘浊水、淘米水等。上传的作品中，较多的装置如图3中的（2）和（5），少数（3）和（4），极少数（1）和（6）。作品（6）采用的是校本课程中“自动过滤纱布”及其“毛细现象”，有创意，但不实用。该创作的优势在于多维度思考和探索作品的来源和有效性。作品（1）较为实用，利用下进上出，使浑浊水得到充分静置，独立的进水与出水装置，可以实现可持续净水。本作品反映学生已具备化学学习的科学思维方法，懂得利用净水原理制作简易净水模型，此时可以引导学生继续深入思考——如何清理装置底部的浊液？比如，在底部增加排污口等，发展学生的化学核心素养。

3．优化项目作品，改革评价方案

学习任务5：反思优化净水装置，创新评价方案

通过本项目的学习，学生对净水知识的理解与应用得到有效的进阶。通过成果汇报及教师点评，充分认识到选择制作净水装置材料与净水效果的关系，及时摒弃定势思维，促进科学思维的发展。例如，有学生将医用口罩直接绑在水龙头出水口上，由于医用口罩中层熔喷布颗粒径较小，水流不易透过。后经教师点拨，该学生把口罩3层分开逐一实验后，发现确实不可行。改用洗衣液瓶，切掉上半部，还把去掉中层的医用口罩的里层与外层当作纱布用，从大口进小口出，有效综合教材图4-22与图4_17[3]的工作原理，见图4。虽然没有做出突破性的成品，但对于初中的学生来说，已经非常了不起，说明该学生已初步具备对比思想和知识迁移能力。

为了更好地关注线上项目学习各个环节的有效性，关注个体差异和综合评价，实现评价指标的多元化。[5]制定线上项目学习评价指标，见表2。

线上项目学习评价方式以学生自评、互评和教师评价相结合。首先，由学生根据评价指标进行自我评价；其次，同学之间互评（类似信息2.0，评2位同学）；最后，教师综合学生自评、互评与线上学习的现场表现．给予最终的评价，并将评价结果反馈给学生。既锻炼了学生管理与评价能力，又通过交流弥补不足，让评价更真实、更可靠、更权威。多元化的评价方式进一步激活了学生学习的内驱力。

五、项目教学反思及改进建议

1．项目教学反思

通过教学实践，发现本项目最大的亮点在于通过真实可操作的项目主题来吸引学生的学习兴趣，提高实践动手能力，缓解了学生长时间线上学习的疲劳感，实现教学任务和项目实施相结合的教学方式改革，提高了线上教学的实践性和有效性。[6]具体而言，主要包括以下几个方面：

（1）在理论学习方面，利用微视频与自主查阅资料，使学生充分了解水的净化历史进程与社会发展的动态需求，提高自主学习能力和文本信息的抽取能力。

（2）在实际应用方面，针对线上化学实验教学不足的问题，提出将课堂教学内容与项目融合，通过学生代表线上汇报多样化的项目成果，增强生师之间的良性互动和沟通，引导学生从项目需求出发去发现问题，分析问题，从而解决问题。

（3）在教学评价方面，采用与线上项目教学模式相对应的多元化创新评价方式，有效地促进线上教学的生师互动，客观真实地反映了教学评一致性的目标。

（4）在教学成效方面，学生独立自主进行实践探究，多维度地理解知识的丰富内涵及其与想象、经验的内在联系，有效地增进学生的创新思维、实践动手与科学研究能力，具有一定的实际应用价值。

2．改进建议

通过线上项目教学，发现了线上教学依然存在一定局限性，它缺少了线下教学的陪伴性、体验感、互动性，学习氛围、学习效果无法得到有效保证。但线上教学可以覆盖更多的人群，可以弥补时间和地域上的差距，可以重复回看。若能探索推进线上线下混合式教育资源融合，给学生更大的自主性和选择性空间，[7]形成家校合作育人新生态，将有效支撑教育高质量发展。

项目式教学是培养学生知行合一的有效手段，是走進高效课堂的“金钥匙”，而项目展示是解决学习内驱力的最好手段。当线上教学模式逐渐成为一种新的教学趋势，真正实现线上线下相融合，更能激发学生积极主动地去思考、去汲取，提高解决实际问题的能力。笔者将继续挖掘更多适合线上教学的项目主题，进一步促使核心知识结构化，核心素养具体化，更好地发展学生的科学思维。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部．义务教育化学课程标准（2022年版）[s]．北京：北京师范大学出版社，2022．

[2]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．

[3]王晶，郑长龙，义务教育教科书·化学（九年级上册）[M]．北京：人民教育出版社，2021．

[4] 张淑贤，商晓绪．初中化学“水的净化”的项目式教学——以“设计净水系统”为例[J]．化学教育（中英文），2021，42（13）：28-33．

[5] 范海波，梁玉凤．高职院校线上项目课程开发与实践[J]．黑龙江科学，2021，12（19）：64-65.

[6]代光辉，立足项目式教学案例设计与实施提高线上教学实践性——以液压与气压传动课程为例[J]．中国现代教育装备，2021（1）：97-100．

[7] 陈晨．线上项目式教学模式初探——以服装人体工效学为例[J].纺织科技进展，2021（10）：55-56，60.（上接第14页）度学习——以鲁科版“原电池的工作原理”为例[J].化学教与学，2016（6）：17-19．

[4]皇甫倩，曾美琴，魏钊，王春阳，王后雄，基于化学高阶思维培养的教学设计研究——以“双液原电池”为例[J].天津师范大学学报（基础教育版），2021，22（3）：40-46.

[5] 牛彩霞，邹映波．走向核心素养的化学深度学习——以“保护海洋平台——金属电化学腐蚀与防护”为例[J].化学教学，2020（8）：39-43.

[6]何森彪，吴文中，基于化学史实组织教学促进学生科学素养发展——以学生深度学习原电池原理为例[J].化学教与学，2017（4）：36-39.

[7]刘月萍，罗秀玲，肖信．基于模型建构的论证教学在化学概念学习中的应用——以“原电池”概念学习为例[J].化学教育（中英文），2022，43（3）：63-73．

[8]胡久华．以深度学习促核心素养发展的化学教学[J].基础教育课程，2019（21）：70-78．

[9]杨玉琴，倪娟．促进“深度学习”的教学设计[J]．化学教育，2016，37（ 17）：1-8.

[10] Xu Lu， Franklin Anariba. Fostering Innovation through anActive Leaming Activity Inspired by the Baghdad Battery[J]. Joumal of Chemical Education， 2014， 91（ 11）： 1929-1933．