核心素养导向下的高中化学项目式教学研究

宋玥

摘 要：在新课程改革不断深入的背景下，高中化学教学的主要任务与目标是培养学生的学科核心素养，主张为学生创设真实的问题情境，培养学生应用化学知识解决实际问题的能力以及深度学习的素养。基于此教育形式，教师需要不断更新自身的教学理念与教学方法，能够基于核心素养目标开展项目式教学，有效地促进学生形成化学学科素养。文章以“探秘食品脱氧剂”为项目式教学的主题，让学生在真实的情境中探究脱氧剂的成分、脱氧剂的反应原理，并尝试自制脱氧剂并测试脱氧剂的脱氧效果，在教师的引导和帮助下完成对应的学习任务，建构以氧化还原反应为核心概念的铁元素及原电池反应的知识网络，同时认识到化学在生产生活中的重要作用与价值，培养学生应用化学知识解决复杂真实问题的能力，全面提升学生的化学核心素养。

关键词：真实情境；高中化学；项目式教学；复杂问题解决

一、研究背景

在当前教育事业不断改革与创新背景下，随着各学段新课标的相继出台，“课程内容项目化”“课程内容结构化”“大单元教学”等新名词已经不断地走进了教师的视野。依据《普通高中化学课程标准（2017年版）》[1]以及国内外最新的教学研究表明，相比于传统的教学方式，项目式教学能够更加有效地提升学生解决复杂问题的能力，促进学生进行深度思考[2]，并且能够在项目式教学实施的过程中发展学生的化学核心素养[3]。项目式教学的实施，需要教师围绕教材内容以及学生的实际学习情况，设计一个真实的、具有学科价值并且能够不断深入研究的问题，引导学生在复杂真实问题解决的过程中，不断地去挖掘与探索知识的内涵，在以解决真实问题为核心目标的项目式教学中，使学生形成完整的知识体系，完成知识的结构化，同时有效地提升学生的认知水平和学科素养。在项目式教学中，教师的角色不再是一个单纯的知识传授者，而是整个教学活动中的引导者和帮助者，教师不是直接将知识内容讲授给学生，而是让学生在一系列的项目式探究活动，引导他们正确地探究方向，设计和提出驱动性问题，推动学生在正确的方向上不断地进行深入思考和探索，从建构主义理论来讲，就是要求教师在项目式教学中作为一个类似“脚手架”的帮助者，在探索知识的过程中帮助他们完成知识的建构。

二、高中化学开展项目式教学的重要意义

真实情境下高中化学项目式教学，主要是让学生围绕着具有学科意义的学习任务进行学习，引导学生在真实情境中应用化学知识解决复杂的化学问题，深化对化学科学及其价值的认识，树立学习化学和研究化学的兴趣和理想。项目式教学是一种以学生为中心的学习方式，通过参与学术严谨的学习项目，学生在收获知识的同时，也能够学会批判地思考、分析信息的可靠性、创造性地解决问题。在化学教学中，运用项目式教学，可以帮助学生更好地理解和应用化学知识，提高学生的实践能力和创新能力[4]。

在高中化学教学中，教师通过设计一系列的项目，让学生更好地理解化学知识，同时提高学习兴趣。在此过程中，教师建立起了化学知识与生活实际之间的联系，使学生更好地感受化学知识的实用性，提升对学习的动力，让学生在实践中学习和应用化学知识，同时培养学生的科学探究能力和创新思维能力。并且在真实情境下进行项目式教学，学生需要亲自动手进行实验和探究，这有助于培养学生的实践能力。通过实际操作，学生可以更深入地理解化学原理，掌握化学实验技能，为今后的学习和工作打下坚实基础。这种教学方法不仅能提高学生的学习兴趣和动力，还能够培养学生的实践能力、综合素质，增进对化学科学的认识，有利于学生的全面发展。

以“探秘铁系脱氧剂”为主题，开展项目式教学，为学生创设真实的问题情境，使学生在探究过程中，系统建构含铁元素物质间的相互转化关系，并从元素化合物和电化学两个维度加深对氧化还原反应的理解和深度认识，促进学生已有知识的结构化与系统化。

三、基于真实情境的项目式教学设计

（一）项目教学目标

1.通过探秘食品脱氧剂成分的探究任务，指导学生基于铁元素的“价类二维关系”设计实验方案，发展学生应用氧化还原及元素化合物知识解决实际问题的能力，完成对铁元素相关知识内容的结构化认识，并通过实验实施巩固物质检验的基本方法，在提升学生的实验技能的同时，锻炼学生的实际操作与团队合作能力。

2.通过探究脱氧剂的脱氧原理，使学生从元素化合物的性质和电化学两个角度深化对氧化还原反应的认识和理解，建立以氧化还原反应为核心认识角度的化学认识思路，进一步完成已有认识的系统化和结构化。

3.通过设计制作脱氧剂并对脱氧剂的脱氧性能进行传感器实验操作，使学生直观地体验知识应用的过程，体会现代实验仪器在化学中学习中的重要应用，并体会化学对生产生活的贡献，启发学生的创新意识。

（二）项目教学任务与实施

项目任务一 探秘脱氧剂的组成成分

【学生的课前调查】收集和发现生活中常见的食品脱氧劑、食品防腐剂，将食品防腐剂或者脱氧剂包装上的信息在课前完整地记录在学案上。

【教师的提示】教师将某食品中的脱氧剂包装袋呈现在课堂上，提出问题——如果你作为食品生产厂家，想要通过脱氧剂包装向消费者展示哪些内容，理由是什么。

【学生的分析】根据自己收集到的或者教师所提供的包装信息，分析这些信息的含义与作用，思考如果自己作为食品生产厂家想要通过脱氧剂包装向消费者展示哪些内容。

【学生观点1】每种脱氧剂/防腐剂的包装上都标有警示性信息，比如“不可食用”“不可放入水中”“不可拆开包装”等，这些内容主要的意义在于防止人们在食用食品时误食脱氧剂，可能会导致中毒等事件。

【学生观点2】有较少的脱氧剂上标示了脱氧剂的主要成分，但有一些标注并不完整，有些成分用“等”这样的词语代替，所以无法了解到脱氧剂的完整组成。

【教师的帮助】基于学生的观察，引导学生发现可以探究的问题：当前的脱氧剂包装袋中基本上标记了脱氧剂不可食用的提示，但是并没有详细介绍脱氧剂成分的信息。并引导学生明确本节课项目式教学的基本驱动性任务：探秘脱氧剂的成分；探究脱氧剂的反应原理；依据反应原理动手自制脱氧剂；脱氧剂的脱氧效果测试。

【学生活动】在任务的驱动下，学生查询相关资料文献，发现脱氧剂的类型多种多样，其中包括了主剂、活性剂、填充剂等。主剂包括了有机与无机两种，有机脱氧剂是葡萄糖氧化酶脱氧剂与抗坏血酸型脱氧剂，而无机类常见的为铁系脱氧剂与亚硫酸盐系脱氧剂等。

【教师的帮助】为学生提供相关资料和文献，让学生通过阅读分析提取相关信息，了解脱氧剂的有效成分，明确本节课的研究目标——铁系脱氧剂。

设计意图：脱氧剂作为学生生活中比较容易接触到的物质，教师从实际生活的角度出发，为学生创设一个真实的情境，让学生通过收集生活中的信息、查阅文献资料中的内容，发现问题并提出需要解决的具体问题，充分培养学生的信息收集与信息处理能力，发展学生发现问题和提出解决方案的能力。

项目任务二 探究并检验某种铁系脱氧剂的具体成分

【学生活动】阅读脱氧剂包装袋信息，记录其中属于铁系脱氧剂的主要成分；小组讨论，应用所学化学知识分析物质的性质，从物理性质和化学性质两个维度设計合理的实验验证脱氧剂的三种成分，基于铁元素的“价类二维图”提出尽可能多的实验方案与设计思路，并进行课堂汇报交流；以小组为单位基于之前的实验设计方案实施实验，并选择合适的实验试剂，验证自己的猜想，并反思实验结果（如溶液中二价铁离子的变质和检验问题等），基于氧化还原反应，构建含铁元素物质间相互转化的知识网络。并同时复习氯离子的检验方法以及钠离子的焰色试验，全面检验脱氧剂中的每种成分。

【教师的帮助】为学生提供某市场上糕点所运用到铁系脱氧剂，其主要成分为还原铁粉、活性炭以及氯化钠。教师指导学生分组讨论，选择对应的试剂验证包装袋中的还原铁粉、碳粉以及氯化钠。其中，在检验脱氧剂中的铁时，教师要提出一些驱动性的问题帮助学生进行深度思考，如“如何确定黑色的粉末是金属铁？选择酸溶解黑色粉末时用什么酸，分别会有什么现象，对接下来的实验又有什么影响？可以如何检验溶液中的二价铁离子？溶液中只有二价铁离子吗，为什么？黑色的粉末中还可能有其他物质吗？”主要引导学生基于铁的“价类二维图”设计多样化的铁元素检验方案，从溶液中二价铁和三价铁的多种存在形式出发设计实验方案，完成有关含铁元素物质之间相互转化关系的知识结构化。

设计意图：任务二是本次项目式教学的核心环节，主要目的在于让学生基于铁元素的“价类二维图”设计多样化的实验方案来检验脱氧剂中的“铁”，应用“铁-二价铁-三价铁”之间的相互转化来解决真实问题，完成铁元素相关知识的结构化。并复习其他相关离子检验的方法，从多个维度提升学生对物质检验问题的理解。

项目任务三 探究脱氧剂的脱氧原理

【学生活动】从物质的氧化性与还原性的角度分析脱氧剂的脱氧原理，进一步完善氧化还原概念的相关认识，能够基于元素的化合价理解物质的性质，并体会性质决定应用的化学观念；思考氯化钠与碳粉的存在意义，从原电池电化学的角度深度思考脱氧剂的工作原理，体会利用电化学手段控制反应速率在实际生产生活中的重要意义；（书写相关的电化学方程式，复习电化学知识与金属腐蚀内容的相关知识，再次整理和建构原电池的认识模型。

【教师的帮助】提出问题：脱氧剂如何“脱氧”？引导学生思考添加氯化钠与碳粉的意义，从电化学的视角深度思考脱氧剂的脱氧原理。为学生建构整理原电池的认识模型，升华学生对氧化还原反应大概念的认识和理解。

设计意图：本环节教师引导学生从物质的氧化性还原性和电化学的两个维度来理解脱氧剂的脱氧原理，在双重视角下完成对脱氧剂工作原理的探究，加深并升华了学生对氧化还原反应大概念的系统性认识，进一步丰富了氧化还原反应的知识体系。

项目任务四 自制脱氧剂并测试脱氧效果

【学生活动】了解脱氧效果的传感器测试装置；依据任务三中分析的脱氧剂反应原理，自己动手设计制备脱氧剂，并通过实验仪器检验脱氧效果；为自己制作的脱氧剂设计说明书包装，讨论脱氧剂使用的注意事项，进一步加深对氧化还原反应的认识。

【教师的帮助】 为学生介绍测试脱氧效果的传感器实验装置。为学生提供实验合适的实验药品，让学生尝试制备食品脱氧剂，同时利用仪器检验脱氧效果，反思和改进设计方案。在脱氧剂说明书的制作的过程中，引导学生进一步完善与氧化还原反应相关的知识内容，提升学生对氧化还原的认识。

设计意图：让学生动手自制脱氧剂并利用现代化仪器测定脱氧效果，使学生亲身经历与体验知识的应用过程，让学生在学习的过程中体会学习的乐趣，并感受现代化实验在化学教学中的重要意义。制作说明书任务进一步丰富氧化还原知识的相关知识理论，更深层地促进知识的结构化与系统化。在此过程中学生也认识到化学对生产生活的贡献，创新意识也显著提升，全面地培养了学生设计解决实际问题的综合素养。

四、教学效果与反思

本次项目式教学在任务探究的过程中，通过对真实问题背景下的一系列任务探究，教师充分地帮助学生体会化学思维和化学实验是如何有效地解决生活中的实际问题，并帮助学生对已有知识进行整理，实现知识的结构化和系统化。因为项目式教学不仅仅是对某个知识点进行认识的过程，而是让学生应用知识来解决复杂真实问题，由于问题的真实性与复杂性，在解决问题的过程中需要的知识内容就不是单一的、指向明确的，而是多种知识的融合与糅杂，这就需要教师对这些知识点进行整合与系统化处理，能够从“大概念”“大观念”的视角为学生完成知识结构化与系统化的认识。通过课后访谈和课后问卷，调查发现，通过这次项目式的学习，学生对于铁元素相关知识有了更加清晰的结构化和系统化的认识，对于氧化还原反应的理解也更加全面和丰富；同时还发现通过本次项目式教学，学生对于如何应用化学知识解决实际问题已经有了基本的思路和方法，并期待可以在生活中继续挖掘值得探究的化学问题，应用已有知识加以解决，学生对于化学学习的热情也有显著的提升。

结束语

围绕教学内容为学生创设真实情境，布置相关的学习任务，促使学生在项目化的驱动下进行深入探索与分析，学生在学习知识的同时也会收获不一样的学习体验。通过这样的方式，让学生参与到课堂学习中，不仅提高了整个教学的效率与质量，切实全面地培养了学生的学科核心素养，也帮助学生建立了学习化学的兴趣与乐趣。

参考文献

[1]李俊.谈普通高中化学课程标准（2017年版）的特点[J].中学化学教学参考，2018（9）：6-8.

[2]李雪萍.基于深度学习的高中化学项目式教学的应用研究[D].成都：四川师范大学，2020.

[3]范成梅.论核心素养在高中化学课堂教学中的体现[J].新课程，2021（36）：65.

[4]蔡艺鸣.项目化学习设计：学习素养视角下的国际与本土实践评介[J].地理教学，2021（8）：1.