朱韶紅 王東

摘要：項目學習是STEM教育理念所倡導的一種學習方式。作者在區(qū)域化實踐的基礎(chǔ)上，對“初中化學項目學習”的區(qū)本課程設(shè)計進行整體研究，在課程目標設(shè)計、課程內(nèi)容設(shè)計、課程開發(fā)路徑設(shè)計等方面作出探討。

關(guān)鍵詞：STEM教育；項目學習；初中化學；課程設(shè)計

文章編號：1008-0546（2018）11-0023-03 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2018.11.007

一、問題的提出

美國著名科學家布里思羅說“化學已成為一門中心的、實用的、創(chuàng)造性的科學 [1]?！备咧谢瘜W課標指出“化學不僅與人類的衣食住行密切相關(guān)，而且已發(fā)展成為生命科學、材料科學、能源科學、環(huán)境科學、信息科學、納米技術(shù)和工程技術(shù)科學的重要基礎(chǔ)，成為推動科學技術(shù)進步和現(xiàn)代社會文明的重要力量 [2]?！?基于此，在初中化學的教學實踐中，引入STEM教育理念下的項目學習，則尤顯必要。在“初中化學項目學習”區(qū)域化實踐的基礎(chǔ)上，如何課程化，并在理論層面進行整體設(shè)計，將是本文所要探討的問題。

二、問題的分析

1.核心概念

STEM教育20世紀80年代興起于美國。STEM教育是通過基于問題學習、基于項目學習、基于工程設(shè)計等方式將科學、技術(shù)、工程和數(shù)學四門學科融合的教育。整合性是STEM的最突出特征和要求。STEM教育的本質(zhì)是在眾多孤立的學科中建立一個新的橋梁來為學生提供整體認識世界的機會，通過使這四種學科整合到一種教學范例中，把學生學習的零碎知識變成一個互相聯(lián)系的統(tǒng)一整體的過程，這樣就消除了這四門學科中傳統(tǒng)的學習障礙，是一種跨學科的學習方法 [3]。

“項目學習”來源于英文Project-based Learning，簡稱PBL。指的是以完成“項目作品”為形式，將知識和技能的學習融于解決真實情境和復(fù)雜問題過程的一種新型教學模式 [4]。

STEM教育理念下的初中化學項目學習，指的是在初中化學的學習過程中，教師選擇與學生“生活知識或概念”相接近的內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)真實的情景，通過科學探究等學習的組織形式，用最簡捷、最適合學生實際、學生喜聞樂見的方式給他們提供有價值的主題、明確的標準、適當?shù)慕忉寳l件，學生整合運用其他科學學科（物理、生物）的知識、數(shù)學學科的知識，借助現(xiàn)代教育技術(shù)手段，通過思考和自主建構(gòu)獲得新知識、親身體驗化學知識形成和建構(gòu)化學知識網(wǎng)絡(luò)的一種新的學習方式。

2.課程愿景

本課程旨在通過STEM教育理念下初中化學項目學習的實踐研究，幫助學生正確理解化學這門學科，提高初中學生對化學知識理解的程度，幫助學生形成新的價值判斷，提高學生在新的情境下解決問題的能力，更加科學地揭示化學知識的社會意義。旨在關(guān)注學生學習方式的轉(zhuǎn)變，促成學生學習力的提高，注重重組、用好教學資源，強調(diào)教學范式的轉(zhuǎn)變，成為理解性課堂、建構(gòu)性課堂、反思性課堂和探究性課堂，這將有助于學生自我建構(gòu)學科核心知識、掌握解決問題的思路和方法，有助于學生科學精神和創(chuàng)新能力等核心素養(yǎng)的形成和發(fā)展。

將項目思想引入基礎(chǔ)教育課堂，對于提高學生的協(xié)作溝通能力、批判性思維能力、問題解決能力等都將會有十分重要的作用。初中化學學科進行項目化學習的重點不是重新定位化學課程，而是重新定位學生的教育和教學，改變目前“教教材”的現(xiàn)狀。學生通過學習相關(guān)課程的核心知識，并且應(yīng)用這些學科知識解決化學學科中的真實問題，學生和教師全身心參與，真正進行“具身學習”，共同探求問題的本質(zhì)，尋找解決路徑，幫助學生厘清問題解決過程中的思路，從而提升其思維能力，這也與我國古代儒家思想不謀而合，如荀子在《勸學》中強調(diào)：“君子之學也，入乎耳，箸乎心，布乎四體，形于動靜?！?/p>

三、STEM教育理念下初中化學項目學習的區(qū)本課程設(shè)計思路

1.課程目標設(shè)計

本課程將根據(jù)本區(qū)域內(nèi)生態(tài)、經(jīng)濟、文化發(fā)展特征以及學生的生活經(jīng)驗和知識基礎(chǔ)，參考國內(nèi)外項目學習的研究成果，以義務(wù)教育階段初中化學學科教學實踐為研究對象，關(guān)注學科課程與STEM課程之間的關(guān)系，化學學科與項目學習、初中學生與項目學習、教師與項目學習的關(guān)系，尋找在初中化學學習過程中，實施項目學習的具體的教學組織形式、教學設(shè)計內(nèi)容、適合進行項目學習的教材和非教材的內(nèi)容，建立項目學習實踐模板，為項目學習在初中化學學科教學中的應(yīng)用進行探索。

2.課程內(nèi)容設(shè)計

課程以學生自主學習能力的培養(yǎng)為核心，力求深化初中化學課堂的教學改革，通過不同形式的課堂教學組織，促使學生主動參與學習活動，在掌握化學知識的同時，將化學學科內(nèi)涵、化學學科思想、化學學科觀念等內(nèi)化成提升自身學習能力的利器，在教學實踐中不斷探索、改進、解決教學中存在的實際問題。

主要分以下幾塊內(nèi)容：

（1）STEM教育理念下初中化學證據(jù)推理的項目學習研究。

（2）STEM教育理念下初中化學模型認知的項目學習研究。

（3）STEM教育理念下初中化學學科社會價值的項目學習研究。

（4）STEM教育理念下初中化學新授課中進行項目學習的實踐研究。

（5）STEM教育理念下初中化學復(fù)習課中進行項目學習的實踐研究。

（6）STEM教育理念下的初中化學項目學習活動評價量表研究。

3.課程開發(fā)路徑設(shè)計

第一步：理論研究。通過組織區(qū)內(nèi)骨干教師學習“STEM教育”、“項目學習”理論，梳理STEM教育理念，了解當前STEM教育的方式；通過調(diào)查問卷、師生訪談等形式有效測查我區(qū)初中階段STEM教育的發(fā)展情況和教學中學生主動學習缺失的現(xiàn)狀，為本課程提供較為系統(tǒng)的理論支撐。

第二步：實踐研究。主要包括對初中化學的學習內(nèi)容、學習目標、模塊差異、難度分析等各個方面的研究。在具體的教學實踐中探索項目學習的設(shè)計規(guī)律，改進教學方法，調(diào)整教學策略，解決教學中的實際問題，培養(yǎng)學生運用學科綜合思想解決問題的能力，從而提高學生的創(chuàng)造性思維能力。

第三步：實踐總結(jié)。通過對已有教學實踐的研究，尋找適合本區(qū)大多數(shù)初中校的、包含“STEM教育、項目學習”元素的化學學科課程，提升初中學生的化學學科核心素養(yǎng)，有效促進初中化學教學中學生主動學習的形成和發(fā)展，建構(gòu)初中化學項目學習的教學范式?？偨Y(jié)研究取得的成果，總結(jié)開展項目學習中存在的困難、研究中存在的不足之處以及對后續(xù)的研究思考。

第四步：整體提升。基于上述實踐，初步設(shè)計出一套符合本區(qū)生源的初中化學學科開展項目學習的基本流程，并深入探索適合初中化學進行項目學習的活動設(shè)計，期待通過項目式學習活動培養(yǎng)學生解決實際問題的能力，培養(yǎng)符合時代發(fā)展需要的高端人才。

四、STEM教育理念下初中化學項目學習的區(qū)本課程設(shè)計樣例

中考專題復(fù)習“物質(zhì)的分離和提純”項目式學習課例

Step1：呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，引入主題

師：我們的世界正在發(fā)生著日新月異的變化，這其中離不開化學學科的貢獻。請同學們看一組美國化學學會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)（表1）。

師：在科學家的努力下，物質(zhì)以幾何級數(shù)的速率在增長。而在物質(zhì)制備的過程中，都會涉及到“分離和提純”的問題，今天我們項目式學習的主題就是“物質(zhì)的分離和提純”。

Step2：圖形表征，梳理方法

師：混合物分離和提純有物理方法和化學方法。初中階段的物理方法主要有過濾、蒸發(fā)、結(jié)晶等。圖1是它們在流程圖中的表征形式。請思考：（1）沉淀C和溶液D如何分離？（2）沉淀C表面會有殘留液，如何進一步提純？（3）溶液D又如何得到晶體D？

生1：固體C和溶液D分離應(yīng)該用過濾。

生2：沉淀C還需要經(jīng)歷洗滌、干燥，才能變?yōu)榧儍舾稍锏墓腆w。

生3：溶液D要變?yōu)榫w，可用蒸發(fā)操作。

師：用蒸發(fā)，說明D的溶解度受溫度影響不大，那么如果D的溶解度隨溫度降低而減小，又如何提純呢？

生：蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過濾、干燥。

Step3：交流評價，歸納原則

師：利用化學方法除雜提純時，要注意兩個原則。我們來看幾組除雜方案（表2），請同學們評價是否適宜。

生1：A方案鐵雖然能和硝酸銀反應(yīng)，但會生成硝酸亞鐵，引入新雜質(zhì)。

生2：B方案硫酸鉀溶液過量，會有剩余，引入新雜質(zhì)。

生3：C方案氫氧化鈉溶液除掉雜質(zhì)HCl的同時也能吸收有用物質(zhì)CO2。

生4：D方案中泥沙不溶，氯化鈉可溶，利用“溶解、過濾、蒸發(fā)”則可除去泥沙，得到氯化鈉。

師：除雜原則：（1）不能“玉石俱焚”；（2）不能“前門驅(qū)虎，后門進狼”。

Step4：項目設(shè)計，提升能力

師：氯化鈉是我們生活中常見的物質(zhì)，如氯化鈉中分別混有碳酸鈉、氫氧化鈉、硫酸鈉，該如何除雜呢？用化學方程式表示。

生：板演化學方程式

師：從離子角度分析酸堿鹽的除雜更簡便有效，因此同學們必須熟練掌握常見離子的反應(yīng)配對（圖2）。

生：討論，在學案上補充其他離子，完善圖2。

師：通過海水晾曬可得粗鹽，粗鹽除NaCl外，還含有MgCl2、CaCl2、Na2SO4以及泥沙等雜質(zhì)，請同學設(shè)計方案，提純粗鹽，得到氯化鈉。

生：小組合作學習，討論交流后，設(shè)計出圖3項目方案。

師：我們在設(shè)計物質(zhì)分離提純的方案時，通常應(yīng)考慮原理、操作步驟、試劑用量等內(nèi)容，這個過程中同學們一定要結(jié)合提純物和雜質(zhì)的性質(zhì)差異進行整體性設(shè)計。

五、結(jié)束語

本課程擬在STEM教育理念引導下，讓學生在“解決問題”的過程學會學習。教師可以提供給學生的是一些恰當?shù)摹靶聠栴}”。這種學習活動中教師可以提供給學生熟悉的生活生產(chǎn)中的教學資源，幫助學生用已有的化學知識解決真實問題；通過激發(fā)學生深入思考、質(zhì)疑、批判，培養(yǎng)他們的證據(jù)推理意識和批判性思維能力，最終提高學生的科學素養(yǎng)，真正掌握化學學科核心知識，在不斷的“解決問題”中學會學習。

本課程旨在通過教師的行動研究達到改進中學化學課堂中學習方式改變之目的，讓學生體會化學學科的持久性價值；幫助學生在化學學習中體驗、領(lǐng)悟和形成一定的經(jīng)驗，以期對學生未來的學習產(chǎn)生廣泛的遷移意義；在課程核心思想的引領(lǐng)下，更大程度地創(chuàng)設(shè)有利于激發(fā)學生的學習潛能、自信心和創(chuàng)造力的化學課堂。

參考文獻

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[2] 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2017：57

[3] 肖敏，吳曉紅.基于美國K-12階段STEM理念的教學設(shè)計——以“‘設(shè)計一座硫酸廠”為例[J].化學教學，2016（2）：44-48

[4] 王萍.基于《教師教育課程標準》視域下的項目學習探究[J].中國教師，2012（15）：48-50