基于化学核心素养发展的项目式实验教学路径研究

朱群平

【摘 要】项目式实验教学强调以学生为中心，以知识、技能、行动为导向，要求学生在实验操作中，能基于现实情境，独立自主确定计划？收集获取信息、解决实际问题。项目式实验更注重对学生实践能力、批判精神与创新思维的全面培养，可以从更广、更深的层次结构锻炼和提高学生的知识技能与综合素质。文章以化学核心素养为基础，从宏观、微观思维、证据推理、科学探究、变化观念等多个角度入手，将实验环节渗透于精准问题情境，引导学生在一连串的驱动型任务中，进行深度思考，提炼内在本质，丰富认知理解，自主完成对化学知识、技能的意义建构。

【关键词】高中化学;核心素养;项目教学;实验路径

高中化学核心素养，作为连接宏观教育理念与具体教学实践目标的中间环节，主要包括变化观念与平衡思想、证据推理、科学精神、宏观与微观思维等多个维度核心价值取向。所谓核心素养是指学生在学科学习中，逐渐形成的思想品格、正确价值观念与关键能力。教师基于核心素养，开展项目式实验教学，应从学生的个人能力、价值实现与创新精神发展角度出发，组织引导学生在循序渐进、环环相扣的任务实践中，自主根据实验事实展开思考、争辩、分析、推理，灵活高效运用已有的知识技能解决问题，进而让学生在方案设计、信息收集、项目实施等深度参与和亲身经历中，获取更为广泛和全面的感性认识与理性经验，有效实现创新思维、情感态度与知识技能的全面发展。

一、提供项目情境，独立设计方案

项目实验是由项目主题、计划方案、实验探究、成果展示、评价反思多个实践环节构成，要求学生能在主题任务情境框架下，独立收集信息资料，自主确定实验方案，经历知识技能与学科素养形成、获取与发展。《普通高中化学课程标准（2017年版）》中，围绕化学本体特征与课程目标、结构，指明了化学学科所涵盖的“社会责任、证据推理、科学探究、模型认知、宏观辨识、科学精神、微观探析”等多个维度的素养价值内涵。教师在核心素养导向下，要从学生的思维兴趣和熟悉的事物环境入手，驱使学生在整个项目实验流程勾画中，能以积极主动的情感态度，从微观、宏观、定性、定量等多个角度，自主分析项目流程、独立制定实验计划、完成目标，建构对化学理论知识的深层理解。

例如，教学《含硫化合物的性质和应用》时，教师以“硫酸型酸雨形成原因与防治”为项目主题，指导学生自主设计实验流程“pH试纸测定二氧化硫水溶液的pH”独立制定计划得出结论，记录化学方程式，并在实验中对含硫燃料进行脱硫处理，让学生基于实验数据进行分析、交流、辩论，了解So2化学性质、物理性质和用途，感受科学使用化学物质的意义，具备相应的证据推理、社会责任、科学探究、辨证认识事物两面性的相关核心素养。教师：“雨水是滋润万物的甘露，它为什么会成为摧残森林的刽子手呢？”向学生播放“80年代，重庆南山风景区发生的酸雨事件”组织学生在了解酸雨造成的急性伤害事件的基础上，产生扼住“酸源”刻不容缓的思想情感。项目主题决定了整个实验计划的内容和方向。教师在确立项目任务后，要以现实情境激发学生“研究酸雨、治理酸雨”的科学精神与社会责任思想，驱使学生以小组合作的形式，运用控制变量、定量、定性相结合的思路，各自设计实验方案，发展“科学探究与创新意识”等学科素养。指导学生自主收集相关信息资料，知道酸雨形成的根本原因是能源结构，形成“结构决定性质、性质决定用途”的认知。

教师在设计项目主题情境时，要统筹考虑化学学科的思维方式、科学价值、科学应用等核心要素，以项目任务驱动学生在实践、认识、质疑、思考、探究中，感受化学与社会、化学与环境、化学与健康等不同领域中的紧密联系，促使学生在高度整合的生活情境中，从客观世界视角，运用化学知识解决问题。

二、科学规划探究，独立思考创新

教师在核心素养理念下，要从化学概念、理论、规则、用语等角度，引导学生向科学家一样，自主选择设计科学恰当的化学实验方法，启发学生在反复的实践、认识、再实践中，掌握科学的观察的方法，获取准确的数据与结果。同时，教师在项目实验教学中，要改变传统的知识材料呈现方式，可通过隐藏目标的背景信息，激发学生的想象力和创造力，让学生在项目实验、设计、观察、分析、讨论、评估中，能从量变与质变、内因和外因等多角度，综合分析物质的化学变化，亲身体验科学发现的真实过程。为了培养学生作为探索者敏锐思想和科学求实态度，教师在活动中尽量减少对学生的干扰，确保学生动手、动脑、动口的实验分析、改进、调整中，探索一条独具匠心的新思路和新方法。项目实验是学生思维动态内化加工过程，教师所设计的实验任务要有一定的新颖性、实验性和先进性，促使学生在质疑、调查、探究中，富有个性和创造性地不断调整项目执行计划，对现实中存在的疑点、热点问题进行深入的思考和探索。

例如，教学《弱电解质的电离平衡》时，为了让学生深刻领会弱电解质所具有的电离特征，能从定性、定量思维视角，认识弱电解质的电离平衡。教师利用教材中文字、图片提取情境素材，组织学生“白醋”为学习载体，掌握和理解以CH3COOH CH3COOH为代表的电离平衡，鼓励学生在项目活动中能通过独立思考、讨论、合作交流，从微观视角探究物质世界，描述实验现象写出化学方程式，以培养学生解决问题的能力。教师在项目实验活动中，要以帮助者的身份，利用问题启发点拨各小组成员依据项目任务要求，从定性到定量分析，理解弱电解质电离的微粒种类、浓度，并能在实验数据的支撑下，运用勒夏特列原理思考、交流问题，指导以Hcl为代表的强电解质，作用于水分子下电离为阴、阳离子，电离出的阴、阳离子也可以相互结合为溶质分子。教师：“这瓶家用白醋成分说明中标注：总酸量≥6g/100mL，假设所含酸全部以醋酸计，含醋酸60mol/L，则醋酸物质的量浓度为多少mol/L？启发学生结合已知醋酸的摩尔质量60mol/L，得出c=1.00mol/L。教师：“氢离子浓度是否也等于1.00mol/L？pH测白醋为pH=3，c（H+）大致為0.001mol/L。”指导学生自主设计实验，用酸度计来精确测定白醋的pH，让学生在独立操作中解决问题，若将pH=2.32转化C（H+），则C（H+）=0.005mol/L，依据醋酸浓度1mol/L：C（H+）=0.005

mol/L的实验结果。应该怎样理解“弱电解质在水溶液中部分电离”这个问题？”组织学生在合作、交流、推算、实验中证实，由于“Hcl完全电离，pH=2.2盐酸稀释10倍，pH增大1个单位，C（H+）为原浓度的0.1倍，pH=2.2醋酸溶液加水稀释10倍，会使单位体积内CH3COOH分子，H+、CH3COO-离子数均减少……”引导学生在项目任务的逐步推进中，能依据所学化学平衡的相关知识，理解微粒的运动及变化。

教师在核心素养理念下，要将化学理论性知识与学生已有的生活经验建立联系，引导学生在实验设计中，能根据相关的化学性质，进行讨论、交流、归纳、总结知识要点。由于在项目实验中，经常会遇到一些疑难问题，教师要为学生提供充足的自主探索、改进和创新空间，让学生在解决问题时，能自觉融合化学知识、思想和价值观，逐渐实现核心素养品质的锻炼、发展与提升。

三、项目成果展示，综合评价建构

项目成果展示与评价，是学生内化思维巩固知识要点的关键环节，项目强调以能力为本位，突出了学生的主体作用，教师在活动中要为学生提供展示自我的空间与平台，组织各小组分别上台介绍自己小组的实验计划、分工情况、实验成果等，鼓励学生在理论与实践相結合，自我评价与相互评价中，针对各自的实验优点、不足，展开交流、反思、辩论，促使学生在评价与反思中，不断完善知识结构，亲历知识经验与核心素养的积累与获取。

例如，教师在“氢氧化铝制备”的项目实验教学中，教师组织学生合作设计制备氧化铝的方案，并运用已经掌握的化学知识进行实验尝试，最终通过总结、评价选出实验最优方案。首先教师通过“胃酸”生活广告切入，激发学生的学习兴趣，引发学生通过观察和已掌握的知识经验找出氢氧化铝，并在进一步的资料查阅中，设计可行方案进行实验，培养学生的科学探究精神和严谨的科学态度。教师在学生展示成果、评价环节，要尽量采取激励性的评语，使各小组学生勇于展示实验探索过程，主动反思经验，写出离子方程式，反应量的关系，Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O;Al（OH）3+OH-=AlO2+2H2O;Al3++3OH+=Al（OH）3↓;Al（OH）3+OH-=AlO2+2H2O画出关系图，结合各自的实验结论得出，把硫酸铝溶液，加入氢氧化钠溶液，制得少量氢氧化铝。

引导学生在原有的知识基础上，进行思维激辩，交流评价，丰富认知经验，发展化学素养思维品质和关键能力。

教师在项目实验活动中，要在充分考虑学生的能力水平和兴趣特点的基础上，尽可能融入科学探究、证据推理、社会责任、模型认知等核心要素，引导学生在有意义的主题任务目标下，经历总结、归纳、反思、假设、检验、评价综合学习过程，促使学生可以在解决一系列相互关联问题时，主动进行知识建构，逐步实现理论知识、创新精神与化学核心素养的持续性和全面性发展。

总之，教师在实验教学中，要通过科学、恰当的项目任务设计，激发学生的思维潜能，指导学生在“教、学、做”一体化的深度参与体验中，更加深入透彻理解物质形态的多样性。教师在整体项目实验教学活动中，要注重对学生的客观评价，以帮助者和引导者的身份，激发学生的创新意识，调动学生的情感体验，引导学生在有意义的深刻讨论中，对实验过程进行反思、概括、归纳、整理、总结，自主揭示产生实验现象的原因，促使学生在有层次、有条理的项目实践参与中，相互交流、相互影响，学会用化学方法从宏观、微观角度对物质进行辨析、判断、鉴别，促使学生在真实的经历与实验操作中实现变化观念、创新意识、科学精神等学科思维能力与综合素养的全面发展。

【参考文献】

[1]宋晓锋.核心素养下高中化学实验教学实践分析[J].知识文库，2020（20）.

[2]王薇.基于学科核心素养的高中化学实验教学实践与思考[J].高考，2020（24）.

[3]吴胜光.基于核心素养的高中化学实验教学实践与思考[J].实验教学与仪器，2020（Z1）.