高中化学项目化学习设计的实践和探索

陈懿 陈静

摘要： 以培养和发展学生的化学学科核心素养和跨学科素养为本，构建高中化学项目化学习的设计思路与流程。从“确立项目主题”、“创建驱动性问题”“设计学习实践”“公开学习成果”以及“全程性评价”五个方面探讨了项目化学习设计的校本实践策略。

关键词： 项目化学习设计; 学科核心素养; 跨学科素养; 学科育人

文章编号： 10056629（2022）0102705

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

1 高中化学项目化学习的背景

《普通高中化学课程标准（2017年版）》指出“真实、具体的问题情境是学生化学学科核心素养形成和发展的重要平台”[1]。项目化学习（ProjectBased Learning，又称项目式学习）正是让学生在经历和解决真实世界的问题中发生学习[2]，作为培育素养的一种重要手段[3，4]，已在我国的基础教育实践中逐步开展。高中化学项目化学习是指以高中化学学科的关键概念或能力为载体，学生调动所有知识、能力、品质等创造性地解决挑战性问题、形成公开成果的一种综合性、活动性的教育实践形态。在探索、解决复杂问题的过程中彰显化学知识的功能价值，使化学核心知识结构化，有助于学生化学学科核心素养的发展[5]。

2 高中化学项目化学习设计的内涵

项目化学习主要由内容、活动、情境和结果四大要素构成[6]。项目化学习综合性强，富有挑战性，往往需要学生综合运用多学科的知识、技能，并进行跨学科融合、创新。高中化学项目化学习的基本要素如表1所示，其显著特征表现为核心知识的再构建、持续的学习实践、高阶思维的情境、有质量的公开成果等。

项目化学习指向“学习”的发生，指向学生在“项目”中的成长。对于教师而言，高中化学项目化学习设计的首要前提是聚焦高中化学学科核心知识，并融合跨学科知识进行项目化转化，建立以项目化学习为内在逻辑的一套完整的教学设计系统，从而展开合理的教学。同时，对于学生而言，整个项目化学习活动需以学生为主体，学生自主、探究、合作完成项目任务，在解决真实问题中构建知识、形成能力。因此，高中化学项目化学习设计需要系统综合的思考，需要整合课程的设计和学习的设计。

基于以上分析，我们确立了高中化学项目化学习经过“选定研究项目”“规划项目任务”“实施项目任务”和“项目总結评价”四个阶段（如图1）。高中化学项目化学习设计以高中化学学科核心知识为载体、以“素养为本”为学习评价观，融合跨学科知识、技能及思维方法，设计指向高阶思维的驱动性问题，引导学生持续的学习实践，形成指向驱动性问题解决的公开成果，实现知识的再构建和创造力的持续发展，培养和发展学生的化学学科核心素养和跨学科素养，促进学生全面而有个性的发展。

3 高中化学项目化学习设计的实施策略

在高中化学项目化学习设计中，确立项目主题、创建驱动性问题、设计学习实践、公开学习成果以及全程性评价这几个环节至关重要。教师寻找核心知识确立项目主题，帮助学生实现核心知识的再构建;创建具有挑战性的驱动性问题，引发学生的高阶思维;设计多样的学习实践，促使学生持续深入的探究、解决问题;明确凝结核心知识的学习成果，指向驱动性问题的解决;通过拟定的评价量规，及时诊断与评价学习。

3.1 确立项目主题，指向核心知识的再构建

高中化学项目化学习设计的首要步骤是寻找核心知识确立项目主题。从课程标准和教材中寻找高中化学核心知识，明确与之相关的基础知识、技能和学业质量水平，转化为合适的项目学习主题。同时，新课程标准指出“教师应重视跨学科内容主题的选择和组织，加强化学与其他学科的联系”。挖掘不同学科间交叉融合的部分，渗透进项目化学习中，帮助学生拓宽视野、开阔思路，综合运用化学和其他学科知识分析解决项目任务，发展学生的跨学科素养。

项目化学习要帮助学生实现核心知识的再构建。高中化学项目化学习设计聚焦高中化学核心知识，融合跨学科知识，确立适合学生的项目主题，创造解决实际问题的机会，激发学生自主探究、创新创造，在实践中掌握知识、技能和方法，并能灵活地迁移、运用到新的情境中，产生新知识，以促进知识的再构建。

依据新课程标准的相关要求、教学内容以及学生的兴趣和经验，我们从普通高中化学三类课程中寻找高中化学的核心知识，将其与学习、生产、生活中的问题或科技前沿等相结合，融合其他相关学科，转化为项目化学习的主题（见表2）。项目主题主要分为科学探究、实物制作、社会议题和综合应用等不同类型。

“简单的电镀实验”和“糖类的性质”实验是新课程标准中选择性必修课程的两个学生必做实验，“树叶镀铜”项目化学习将二者有效融合在其中。该项目主题蕴含丰富的高中化学核心知识和跨学科知识（见表3）。通过查阅资料、交流讨论以及实验探究，学生创造性地将有机化学实验和电化学实验结合在一起，先利用银镜反应将预处理后的树叶表面覆盖一层金属Ag制得导电树叶，再利用电解装置制作镀铜树叶。在制作精美的金属树叶过程中，学生发展了认识、解决问题的角度和思路，构建了物质制备的认知模型;在迁移、运用各种知识来解决问题的过程中，产生了新知识，实现了核心知识的再构建。

3.2 创建驱动性问题，指向高阶思维的认知策略

知识的获得来源于对问题的认识和解决的过程[7]。项目化学习设计的重要一环是创建真实情境下的驱动性问题，激发学生主动投入思考和探索，其质量直接影响项目化学习的实践过程和结果。高中化学项目化学习设计以蕴含高中化学核心知识的真实情境为出发点，挖掘与之相关的多学科交叉融合点，创建出具有挑战性、引发高阶思维的驱动性问题，使学生主动参与探究，帮助学生形成“知识的结构化、解决问题的思路化”。

3.2.1 具有挑战性，激发学生内在动力

在真实情境中，基于学生的已有认知经验，驱动性问题的设计需要具有可行性，还要有一定的挑战性，激发学生的主动性，推动项目化学习的深入进行。同时，学生解决问题或完成任务的方案可以不唯一，有利于调动学生探索的积极性，需要学生自主探究，寻找证据，对提出的方案通过分析推理加以证实或证伪。在“探秘制碱工业”项目化学习中，设计如下驱动性问题，引发学生的好奇心，驱动学生主动思考、动手实验探究： 问题1——自然界中如何获得碳酸钠？问题2——工业上如何制备碳酸钠？问题3——实验室如何模拟工业制备碳酸钠？

3.2.2 引发高阶思维能力，带动整体学习

项目化学习是学生综合运用知识和资源来探索驱动性问题的深度学习过程，需要有意识地设计高阶认知策略。依据学生认知水平层次由低到高，设计层层递进的驱动性问题，整合学生的低阶学习和高阶学习。学生不仅能运用“信息收集”“比较分类”“归纳演绎”等低阶思维，还能发展“实验探究”“问题解决”“创新创造”等高阶思维。在“制作简单的燃料电池”项目化学习中，融合跨学科知识，设计驱动性问题链，引发高阶思维的认知策略，部分设计策略见3.3内容的图2。

3.3 设计持续的学习实践，体验螺旋上升的学习历程

学习素养的形成和发展是一个自我构建、不断提升的过程。项目化学习并不是让学生按部就班地完成任务，而是要让学生体验面对真实、复杂的情境时所经历的持续研究，体验螺旋上升的学习历程，将知识内化为能力和素养。高中化学项目化学习引导学生开展探究性实践、调控性实践等持续、多元的学习实践，融合多学科、多领域的知识、技能和方法，促进学生的认知发展。同时，学习实践聚焦高中化学核心知识、体现学科思维方法，需要引导学生开展证据与推理、符号与表征等具有化学学科特质的学习活动。另外，学习实践的组织顺序遵循问题解决或项目成果完成的逻辑顺序，以学生主动的自主学习和小组合作学习的方式来开展。

学生在学习原电池知识时，往往对基本概念不能有效深入理解，甚至认识模糊，比如氧化还原反应、离子运动方向等。针对这些问题，我们设计了“制作简单的燃料电池”项目化学习（部分设计策略见图2），融合跨学科知识和技能，持续、多元的学习实践一直贯穿在整个项目化学习过程中。在一系列挑战性的驱动性问题刺激下，学生的学习兴趣不断被激发，信息收集、推理分析、实验探究、创新创造等不同维度和层次的学习真正地发生。该项目化学习帮助学生厘清了电化学概念认知的偏差，促进了电化学模型的认知进阶，形成了正确的能源观。

3.4 公开学习成果，指向驱动性问题的解决

项目化学习最终形成有质量的学习成果。目前，我们已经开展的高中化学项目化学习形成的学习成果主要分为两类： 一类是制作的作品[如图3中（a）（b）（c）（d）]、形成的图表及结论[如图3中（e）]等，另一类是展示项目化学习过程及结果的PPT、海报[如图3中（f）]、研究报告[如图3中（g）]、论文等，可以辅以实验装置图、项目方案、过程记录照片及视频等过程性材料。我们通过课堂展示交流、校科技节展览以及化学社团展示等多种形式来公开学习成果，鼓励学生，同时也促进学生回顾与反思、体验学习的再一次生长。

高中化学项目化学习成果有两个重要的特点。其一，直指驱动性问题的解决。图3（c）所示利用生活中的物品制作镁燃料电池驱动音乐贺卡;由图3（e）分析可知室内外PM2.5浓度呈现明显的季节性变化特征，室外PM2.5浓度在冬季最高、在夏季最低。其二，体现了对核心知识的深度理解。图3（g）显示了学生思考和探究的全过程，展现了学生在解决真实问题过程中对核心知识（如氧化还原反应、实验操作等）的深度理解，能帮助学生从本质上认识、理解问题。

3.5 注重全程性评价，及时诊断与评价学习

高中化学项目化学习努力保持学习目标—学习实践—学习成果—学习评价的一致性。首先，树立“素养为本”的学习评价观，不仅关注知识和技能的掌握情况，更要关注化学学科核心素养和跨学科素养达成情况。其次，学习评价设计前置，将学习评价的内容与学习目标保持一致，实现学生素养的形成可视化。再次，设计覆盖项目化学习全过程的多样化评价（见表4），客观、全面地评价学习过程和项目化学习成果。最后，强调多元主体参与评价，学生自评、同伴互评与教师评价相结合，促进学生主动学习、自我反思，激励更深层次的学习和成长。

在“探究酯的水解及制作肥皂”项目化学习中，学习评价指向学习目标，聚焦学生的终身发展。其一，采用覆盖全程的多样化评价方式。前置性评价主要考查学生已有认知和学习需求，如认识酯的结构、理解酯的水解反应等;过程性评价主要考查学生的认知策略和学习实践，如是否深度理解了核心知识、科学探究能力、创新意识如何等;结果性评价主要考查最终的学习成果，如研究报告的科学性、制作肥皂的功效及外观、问题解决能力达成等。其二，采用自评、互评与师评相结合的评价方式。例如设计小组同伴互评表，每个小组的同伴相互评价，肯定、鼓励，互助成长，评价出态度最认真的同伴、最有团队合作精神的同伴、实验最严谨的同伴、最有创新意识的同伴等。

4 效果与反思

通过实施高中化学项目化学习，学生更好地认识了学科与学科之间以及学科与生产、生活和科技发展之间的密切联系，化学学习的视角和方法发生显著变化。一方面，学生面对真实、复杂的问题情境，能主动地学习、调用多学科知识，从跨学科的视角来探索、解决问题;另一方面，在持续、多样的学习实践中，学生能理解、迁移、应用知识，创造性、批判性地解决问题，这些学习方法都会成为学生健康成长和全面发展的基石。学生体验了探索知识的过程，提升了科学探究能力、实践创新能力以及团队合作能力等，有效地促进了核心素养的发展。

在高中化学项目化学习的引领下，我校学生学习化学的兴趣更加浓厚，有更多学生选择国内外著名高校的化学相关专业深造。近几年来，多名學生前往美国和英国等国家参加国际比赛和青少年科学论坛，展示项目化学习成果;学生创建多个化学社团，以项目化学习开展社团建设，获省市级表彰。

在实践和探索过程中，还有以下几点值得关注。第一，条件资源保障——丰富的国内外资源可供师生查阅获得研究资料，现代化化学实验室（除常规实验仪器，还可以配备数字化仪器、现代分析仪器等）提供强有力的技术支持;第二，教学耗时与效率——整体规划统筹安排课时，可以由课内延伸到课外，也可以与校本选修课相结合;三，教师支持——定期组织教师培训研修，深化理论学习、实践及反思，还可以与高校及科研院所等展开项目合作。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部制定. 普通高中化学课程标准（2017年版）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2018.

[2]夏雪梅. 项目化学习： 连接儿童学习的当下与未来[J]. 人民教育， 2017， （23）： 58～61.

[3]周业虹. 实施项目化学习 发展学科核心素养[J]. 中小学教师培训， 2018， （8）： 33～37.

[4]张华. 论理解本位跨学科学习[J]. 基础教育课程，2018， （11）： 7～13.

[5]曾璐，邹映波. 人工合成肉桂酸——基于项目式学习的有机复习[J]. 化学教学， 2019， （6）： 57～60.

[6]刘景福. 基于项目的学习（PBL）模式研究[J]. 外国教育研究， 2002， 29（11）： 18～20.

[7]Barrows H.S.， Tamblyn R.M.. ProblemBased Learning： An Approach to Medical Education [M]. Berlin： Springer Publishing Co Inc， 1980.