项目式学习引领下的实验探究测评与教学对策

姚进宏 方曦 李元红

【摘 要】本文以2023年广西初中学业水平考试化学试题第29题为例，探讨项目式实验探究试题的命制特点与考查方向，分析项目式学习的特点和优势，提出开展项目式学习的教学应对策略。

【关键词】中考化学；实验探究；项目式学习

《义务教育化学课程标准（2011年版）》（以下简称“2011版化学课标”）充分体现科学探究的重要价值，《义务教育化学课程标准（2022年版）》（以下简称“2022版化学课标”）将科学探究改为科学探究实践，名称的改变凸显了探究活动的实践性。另外，2022版化学课标明确了项目式学习的概念，提出要注重开展项目式学习活动和跨学科实践活动，引导学生“做中学”“用中学”“创中学”，促进学生核心素养的发展，充分发挥实验和实践的教学功能和育人价值。笔者研究发现，2023年广西初中学业水平考试（以下简称“中考”）实验探究题呈现出项目式学习的命制思路，注重考查学生解决实际问题的能力。由此，笔者以2023年广西中考化学试题第29题为例，探讨中考化学项目式实验探究题的命题思路及教学策略。

一、问题的提出

2011版化学课标规定的实验探究学习内容有科学探究，了解小苏打在日常生活中的用途等［1］。2022版化学课标明确提出项目式学习活动的建议，在活动中，教师可以通过科学探究、实践等方式，让学生积极主动地获取化学知识、感悟化学原理、解决化学问题。而这些重要的实践活动对发展学生的学科核心素养具有不可替代的作用。因此，依据课标要求来命制试题，可以实现考试由一般的评价工具向全面育人载体的方式转变。

（一）2023年广西中考化学试题第29题的命题分析

（2023·广西）（第29题节选，题目有调整）

任务一 初识膨松剂

膨松剂能使食品变松软、蓬松。碳酸氢铵、碳酸氢钠常用作膨松剂。碳酸氢铵别名碳铵，碳酸氢钠俗名是 ① 。

任务二 比较膨松效果

通过以上实验发现，加热碳酸氢铵的面团更大更松软，其原因是 ② 。

任务三 测定膨松剂中碳酸氢铵的含量

膨松剂中的其他成分受热不分解，为测定膨松剂中碳酸氢铵的含量，同学们分别设计了实验方案。

1.甲同学提出，加热一定质量的膨松剂，使其完全分解，通过测定反应前后物质的质量差来算出碳酸氢铵的含量。

2.乙同学认为，膨松剂中可能含有水分，会影响实验结果。他提出可以通过测定反应后生成氨气的质量来达到实验目的，故设计了如图1所示实验装置及主要步骤。

（1）步骤4的具体操作是 ③ ，若没有此操作，会使测量结果 ④ （填“偏大”或“偏小”）。

（2）装置C中发生化合反应，其反应的化学方程式是 ⑤ 。

（3）装置D的作用是 ⑥ 。

3.丙同学提出，将图1中装置B、C对调，也可以达到实验目的，其理由是 ⑦ 。

1.围绕核心素养，科学制订评价目标

中考试题要立足于学科核心素养，围绕考查目标进行设计。实验探究题的主要功能是通过观察、实验等手段获取化学事实，进行证据推理，从宏—微—符三重表征的视角揭示物质及其变化的规律，从而解决化学问题。这类综合题通常涉及多种素养，并主要侧重某一种素养进行考查。例如本题侧重考查学生基于真实情境，设计简单实验方案的能力，以及基于事实，通过对比、计算，分析实验原理和证据，形成结论，完成相应探究的能力。

2.围绕测试任务，合理进行设问

本题将情境素材与核心知识有效关联，考查了学生的学科关键能力。首先，设问体现科学性。任务三中步骤1在加热前先通入氮气一段时间，是为了让残留在实验装置内的水分、CO2被吸收完全。加热后，也会有一部分氨气残留在装置内。因此，设置了步骤4“再次从m端通入氮气一段时间”，否则会使最终结果偏小。其次，设问体现进阶性。任务二比较膨松效果的原因，让学生在自己的知识储备中提取碳酸氢铵受热分解的化学反应，任务三则进阶为通过测定氨气的质量来计算碳酸氢铵的含量，学生需要调用已有知识进行综合分析。题目按照学生认识层级逐级设问，较好地体现了设问的进阶性。最后，设问体现综合性。任务三充分考查了学生的综合分析能力和信息处理能力。学生需要正确分析化学反应原理，理解每个实验装置的作用，才能梳理本题的实验目的，然后通过文字呈现。这既体现学生思维的缜密性和严谨性，又引导和帮助学生建立从单点联结走向多点和关联联结，从孤立走向系统，从定性走向定量的思维体系。

3.梳理必备知识，均衡分布知识点

为确认试题核心知识的覆盖度、关键能力考查的均衡度、核心素养类型的丰富度，笔者基于对义务教育化学课程学业质量标准的认识［2］，对2023年广西中考化学试题的核心知识、关键能力和核心素养进行分析，结果见表1。

表1 试题命制属性分析表

（二）学生的答题情况及失分原因分析

1.答题情况概述

题目选取学生熟悉的生活素材。学生在答题过程中，要通过阅读、观察实验装置图来获取新的知识，同时分析情境信息并解决问题。根据学生的答题情况可知，设问①简单，设问⑤难度适中，设问②偏难，设问③、④、⑥、⑦很难。除设问⑥和⑦外，其他设问区分度均较强。从学生的实际答题情况还可以发现以下问题：一是对实验目的、实验证据、实验结论和仪器用途不清楚；二是对实验原理和实验方案的设计没有完全领会，因此对试题中的信息处理不到位，不能准确进行分析和推理；三是解决综合问题的能力不够，信心不足，个别设问出现较多空白卷。

2.失分原因分析

从学生的答题情况分析失分原因，可以追根溯源到教学方面，主要有以下几点：

（1）强调接受性学习，忽视探究性学习。在传统应试教育压力下，许多教师采取压缩新授课时间，把学生探究实验变成“依葫芦画瓢”的“验证实验”，甚至出现“黑板实验”的不当做法。即教师讲授实验原理、实验步骤和注意事项，学生按照教师事先设计好的实验报告照搬，甚至通过背诵的方式記忆实验要点和结论，去完成实验教学。学生并没有真正参与到实验问题的提出、假设和设计的环节中，对实验结果不能做出具体的分析和论证，灵活运用也就无从谈起。

（2）教师过于强调教法设计，忽视学法设计。化学学科在初三才开设，而学生经历了两年的初中阶段学习，学习习惯、学习模式容易固化。部分教师出于时效性等因素的考虑，把教学的重心放在教法的设计上，代替学生建构知识内容体系，过度追求帮助学生建立解题“套路”，在教学中忽略了学生对化学知识的真正理解，耗费大量时间进行“模板、套路”训练。如本题设问⑥和设问⑦，学生未能准确分析各装置的作用，失分很多。这与学生“套路式”解题，对新情境下的题目缺乏阅读、提取、整合信息的能力有关。

（3）强调知识和技能的学习，忽视过程和方法的学习。在传统应试教育观念的影响下，部分教师把课堂变成理论知识的灌输阵地，一味要求学生死记硬背已有的化学公式和原理，教学以讲授为主，很少开展化学实验，教学内容也只局限于考试内容。如本题设问⑤，要求学生写出气体通入浓硫酸发生化合反应的化学方程式，这个反应在教材中未出现过，学生会比较陌生，仅靠平时死记硬背是做不出来的。

（4）强调实验技能的训练，弱化实验思维的培养。在实验探究教学中，教师通常强调实验技能的训练，忽视对学生实验思维、探究能力的培养。如本题设问③和设问④，需要学生清楚整个实验的实验原理和实验方案的设计，学生如果没有良好的实验思维能力是无法做到的。

（三）试题价值分析

2023年广西中考化学试题实验探究题体现了从考查学科知识向考查核心素养的转变。学生需要具备全面的学科知识和科学思维，拥有设计实验探究方案的能力和准确的文字表述能力，才能顺利解答。因此，教师的教学应从总结解题技巧，转变到培养学生的化学学科核心素养上来。教师要积极地从熟悉的2011版化学课标向2022版化学课标所强调的“素养导向、学科育人”的主旨精神转变，在日常教学中既要重视科学探究形式，更要重视探究过程的思维训练，建立实验步骤、实验结论与实验目的之间的逻辑关系，真正实现培养学生解决问题的能力，而不只是解题能力。

2023年广西中考化学试题实验探究题从题型上看，也是一种依照项目式学习理论开展“项目式实验探究”的新尝试，将“如何制作一个更蓬松的面包”的项目式学习的内容，抽取与膨松剂相关的内容，变成对“如何选择膨松剂”“如何定量使用膨松剂”的递进式问题，并做了层层任务分解，进行了一系列实验探究。

初中化学项目式实验探究和项目式学习是密切相关的，二者可以相互支持和促进。项目式实验探究是一种基于实验的学习方法，通过实际操作、观察和数据分析，让学生主动参与学习过程，培养他们的实验设计和科学思维能力。项目式学习则是一种综合性的学习方式，将跨学科知识和技能融入一个项目中，让学生在解决实际问题的过程中发展各方面的能力。项目式实验探究往往是项目式学习过程中的一个组成部分。

中考测评题型方式的转变是教育教学改革的风向标，促使我们的课堂教学也要做出相应的改变。为此，教师需要在日常教学中，合理开展项目式学习，培养学生的实验设计能力、科学思维能力和合作沟通能力，为今后解决此类项目式实验探究题奠定坚实的基础。

二、项目式学习的特点和优势

（一）项目式学习的内涵和特点

项目式学习是以美国教育学家杜威“做中学”的教学思想为理论背景产生的一种教学模式。它倡导教师以现实生活中的真实问题创设情境，学生在问题的驱动下探究、学习、解决问题（形成产品或作品），同时在这一过程中完成学科知识的建构。笔者整理了传统教学解决问题的途径（如图2）和项目式学习解决问题的途径（如图3）。对比两种不同的途径，我们可以发现项目式学习从问题需求出发，让学生主动获取相关的知识解决实际问题，更重视问题的提出、探究过程的推导及思维训练，真正培养学生解决问题的能力。

（二）项目式学习的优点

在“教—学—评”一体化的大背景下，以项目式学习的方式开展项目式实验探究教学，可以让学生在真实的体验和参与过程中，实现“源于实践、在实践中、为了实践”的真实学科探究，使学科核心素养真正落地。

1.有利于激发学生的探究、创新、想象意识

项目式学习要求教师重组教学内容，围绕真实问题设定具体的学习项目，引领学生在真实情境下发现问题、解决问题。学生在精心设计项目作品，规划和实施项目的过程中，学习态度、学习方式、学习内容以及学习结果等方面得到提升，激发了探究、创新、想象意识。学生还可以在团队合作中互帮互学，在接受不同观点中实现思维碰撞、扩展视野。

2.有利于培养学生的STEAM思维及应用能力

项目式学习的“项目”不同于课本中常见的结构优良的问题，而是在真实情境下的某一实际问题。学生运用简单的线性思维往往无法分析和解决这些问题，需要改变固有的学习习惯，运用综合思维能力，结合STEAM的理念去分析问题、解决问题。长期坚持下来，学生的分析、推理、判断、应用等能力将得到提升，再遇到类似的项目式实验探究题，自然也能迎刃而解。

3.有利于激发课堂活力，优化课堂教学氛围

项目式学习将传统教学中的师生单向交流转变为师生、生生、人网之间的多向交流，学生成为学习主角，激发了学习的兴趣和积极性。学生在项目的指引和问题的驱动下，自主选择学习资源和研究途径，模拟科学家或工程技术人员进行深入探究，并在解决问题的过程中再次发现问题，从而在整个解决问题的过程中，一步一步点燃学习的兴趣，最终解决问题，获得解决问题的策略和产品。

三、项目式学习的实施

项目式学习的过程贯彻了“做中学”“用中学”“创中学”的理念，学生可以从中获得更为完整的知识体系和操作经验，实现全方位、多维度地发展初中化学学科核心素养。要实现上述目标，设计和选取一个好的项目，并有策略地開展和实施，是目标达成的前提和保障。

（一）项目主题的选择

对教师而言，开展项目式教学一般流程如图4所示。

根据上述流程，开展项目式教学时，我们主张在课程标准的要求下，以教材章节为主题，进行大单元的整体思考，根据教学内容和学生经验，多维度考虑如下问题：是否涵盖核心知识，是否充分重视学生的主体地位，是否把发展学生的学科核心素养放在首要目标，是否贴近社会和生活，是否能激发学生的学习兴趣，是否具有可操作性等。

根据学科相关性原则，我们可以选择与化学反应、物质性质、环境保护等相关的主题进行项目式学习。比如在科学探究与化学实验板块，可以选择“探究人体吸入与呼出的气体主要成分的差异”“绿色植物叶片在白天和夜晚释放的气体成分的差异”“当地近年来空气质量变化的调查分析”等项目开展学习。

根据学生兴趣和需求原则，教师可以通过调查问卷、讨论和个别对话等方式了解学生的兴趣和需求，选择学生感兴趣和投入度高的项目或创设项目情境。如在物质的性质与应用板块，可以选取“自制汽水”“探秘支持航天员呼吸的气体环境”“垃圾分类及处理的具体做法”等项目开展学习，培养学生的问题解决能力和实践能力。

根据知识的延伸性、拓展性、实践性和应用性原则，教师可以结合生物学、地理学等学科知识，选择一些跨学科的主题，将其他学科的知识与化学知识进行整合，开展与环境、健康等相关的项目式学习。如在化学与社会跨学科实践板块，可以选择“设计奥运会火炬”“设计海报或制作短视频宣传低碳生活”“设计未来汽车的材料”“为特定年龄或职业的人群设计均衡膳食食谱”等项目开展学习。

根据资源条件可行性原则，一方面，从学校角度考虑实验器材、实验条件、时间安排等因素，选择与学校实际情况和资源条件相适应的项目。另一方面，从学生角度根据难易程度匹配原则，考虑学生的学习能力和学习负担，使项目式学习能够在限定的资源条件下开展，确保项目式学习的可操作性和有效性。比如在物质的组成与结构板块，可以布置学生查阅相关资料，以“我是一个水分子”“水分子漫游记”等为题写一篇科普文章或创编一个情景剧剧本，作为项目开展学习。

（二）项目的实施

1.项目主题的分解

当项目主题涉及内容较多，知识面较广的时候，我们可以将其逐级分解成若干个微项目进行探究，从而形成一系列的项目式实验探究，推动学习的有序进行。以2023年广西中考化学试题实验探究题为例，题目来源于2022版化学课标主题五“化学与社会·跨学科实践”中“学做馒头或面包”这个项目式学习活动内容。在“如何蒸出蓬松好吃的馒头或饼干”这个大的项目式学习设计中，命题者分解出“选用碳酸氢铵作为膨松剂的实验探究”的微项目，并提出“膨松剂是什么”“如何选择膨松剂”“如何确定膨松剂的含量从而定量使用”等一个个环环相扣的问题，将大项目变成一个个具有挑战性的小任务。学生在探究中完成任务，也就完成了相关知识与能力的学习。由这个案例我们知道，项目式学习中项目的分解，其实就是问题的分解。学生在为实现项目总目标所提出的一个个问题的驱动下，完成相应内容的学习。

2.项目式学习开展的策略

当项目主题选定、问题分解之后，项目式学习可以按照以下策略逐次展开。

（1）合作学习策略。在项目实施开始前，教师根据学生的能力和兴趣将他们分成若干小组，鼓励学生积极参与小组讨论和合作，培养学生的协作能力和团队精神。

（2）项目计划策略。为确保项目能在规定时间内完成，教师需要为学生提供必要的指导，帮助学生制订项目的详细计划，包括时间安排、资源准备等。

（3）资源支持策略。教师需要为学生提供必要的资源支持，如图书馆、实验室、互联网、教学微课等，通过多样化的资源，拓宽学生的知识渠道，激发他们的学习兴趣。

（4）问题解决策略。在项目实施过程中，教师需要及时且不断地引导学生进行研究、分析、纠偏、创新，鼓励学生思考和解决问题。在项目完成的过程中，鼓励学生及时进行总结、反思、交流，让学生回顾项目的每一步过程，总结成功或失败的经验，并分享自己的体验和感受。

（5）展示与评价策略。在项目完成时，可以采用口头报告、展示、答辩、写作等评估方法，根据项目目标和学习标准，对学生的项目成果进行评估。

通过以上策略，可以有效地开展项目式学习，提高学生的综合能力和问题解决能力，激发他们的学习兴趣和创造力。以人教版化学九年级下册第九单元“溶液”为例，教材涉及“溶液的形成”“溶解度”“溶液的浓度”三个课题。2022版化学课标与溶液主题相关的内容涉及溶液的组成、溶解与结晶、溶解度、溶质质量分数等必备知识，以及溶液配制、过滤、溶液结晶等实验能力。根据学业质量要求，涉及能从定性和定量的角度，进行溶质质量分数及溶解度的计算，对溶液进行分离提纯等；从素养角度来看，涉及饱和溶液与不饱和溶液间的转化模型、基于物质溶解性和溶解度曲线形成分离提纯及结晶方法选择的结构化认识等科学思维的培养［3］。

由上述分析可知，“溶液”单元相对而言理论性较强，数据有点枯燥乏味。为了实现课标要求，教师可以从单元整体教学的角度，创设如“学校开展科技运动会，每班学生要用所学知识制作一个创意作品参加作品展”这样的学习情境，让学生学习制作一支漂亮的“蓝色妖姬”玫瑰纸花（“蓝色妖姬”玫瑰花是一种加工花卉，通常是用染色剂和助染剂调合成着色剂，让花将色剂吸入而实现染色），使学生在参与项目实施的过程中，实现本单元的教学目标。

在项目目标的驱动下，学生可以将项目主题分解，如分解出“‘蓝色妖姬是什么？”“蓝颜色的化学药品都有哪些？”“让纸花染色的步骤是怎样的？”“如何形成漂亮的结晶？”等系列问题及子问题。然后通过自主学习及教师的帮助，从书本、教师准备的微课或者从网上搜索，完成化学药品硫酸铜的选择、硫酸铜溶液的組成成分分析、过滤除杂、通过溶解度曲线研究配制饱和溶液、溶解与结晶等必备知识和关键能力的学习。

四、结语

以项目式学习为依托的学科实践活动注重多场域的探究与实践，重视活动情境的真实性和实践性，拓展了学生探究与实践活动的空间。项目式学习可以帮助学生将家庭、社会环境与学习内容很好地建立联系，让课堂中的学习与真实的外部世界关联，使学习真实地发生、深度地进行，学习更有意义。同时，项目式学习可以带给学生一种神奇的体验，能够让学生通过自己的创造力去勇于探索和尝试，发现自己知识与能力的缺陷，找到想学习的内容，收获超越一般的学习经历。不断地加强对项目式学习及项目式实验探究的深度研究，是新时代教育的重要课题。

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（2011年版）［M］. 北京：北京师范大学出版社，2011.

［2］吴星. 对义务教育化学课程学业质量标准的认识：《义务教育化学课程标准（2022年版）》解读（三）［J］. 化学教学，2022（12）：3-8.

［3］林雅梅. 项目式学习在初中化学单元教学中的应用：以第九单元“溶液”教学为例［J］. 化学教与学（下半月），2022（3）：11-15，31.

（责任编辑：罗小荧）