宋玥
摘 要:在新課程改革不斷深入的背景下,高中化學(xué)教學(xué)的主要任務(wù)與目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng),主張為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境,培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力以及深度學(xué)習(xí)的素養(yǎng)。基于此教育形式,教師需要不斷更新自身的教學(xué)理念與教學(xué)方法,能夠基于核心素養(yǎng)目標(biāo)開展項(xiàng)目式教學(xué),有效地促進(jìn)學(xué)生形成化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。文章以“探秘食品脫氧劑”為項(xiàng)目式教學(xué)的主題,讓學(xué)生在真實(shí)的情境中探究脫氧劑的成分、脫氧劑的反應(yīng)原理,并嘗試自制脫氧劑并測(cè)試脫氧劑的脫氧效果,在教師的引導(dǎo)和幫助下完成對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù),建構(gòu)以氧化還原反應(yīng)為核心概念的鐵元素及原電池反應(yīng)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò),同時(shí)認(rèn)識(shí)到化學(xué)在生產(chǎn)生活中的重要作用與價(jià)值,培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用化學(xué)知識(shí)解決復(fù)雜真實(shí)問題的能力,全面提升學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。
關(guān)鍵詞:真實(shí)情境;高中化學(xué);項(xiàng)目式教學(xué);復(fù)雜問題解決
一、研究背景
在當(dāng)前教育事業(yè)不斷改革與創(chuàng)新背景下,隨著各學(xué)段新課標(biāo)的相繼出臺(tái),“課程內(nèi)容項(xiàng)目化”“課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化”“大單元教學(xué)”等新名詞已經(jīng)不斷地走進(jìn)了教師的視野。依據(jù)《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》[1]以及國(guó)內(nèi)外最新的教學(xué)研究表明,相比于傳統(tǒng)的教學(xué)方式,項(xiàng)目式教學(xué)能夠更加有效地提升學(xué)生解決復(fù)雜問題的能力,促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行深度思考[2],并且能夠在項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)施的過程中發(fā)展學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)[3]。項(xiàng)目式教學(xué)的實(shí)施,需要教師圍繞教材內(nèi)容以及學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況,設(shè)計(jì)一個(gè)真實(shí)的、具有學(xué)科價(jià)值并且能夠不斷深入研究的問題,引導(dǎo)學(xué)生在復(fù)雜真實(shí)問題解決的過程中,不斷地去挖掘與探索知識(shí)的內(nèi)涵,在以解決真實(shí)問題為核心目標(biāo)的項(xiàng)目式教學(xué)中,使學(xué)生形成完整的知識(shí)體系,完成知識(shí)的結(jié)構(gòu)化,同時(shí)有效地提升學(xué)生的認(rèn)知水平和學(xué)科素養(yǎng)。在項(xiàng)目式教學(xué)中,教師的角色不再是一個(gè)單純的知識(shí)傳授者,而是整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中的引導(dǎo)者和幫助者,教師不是直接將知識(shí)內(nèi)容講授給學(xué)生,而是讓學(xué)生在一系列的項(xiàng)目式探究活動(dòng),引導(dǎo)他們正確地探究方向,設(shè)計(jì)和提出驅(qū)動(dòng)性問題,推動(dòng)學(xué)生在正確的方向上不斷地進(jìn)行深入思考和探索,從建構(gòu)主義理論來講,就是要求教師在項(xiàng)目式教學(xué)中作為一個(gè)類似“腳手架”的幫助者,在探索知識(shí)的過程中幫助他們完成知識(shí)的建構(gòu)。
二、高中化學(xué)開展項(xiàng)目式教學(xué)的重要意義
真實(shí)情境下高中化學(xué)項(xiàng)目式教學(xué),主要是讓學(xué)生圍繞著具有學(xué)科意義的學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行學(xué)習(xí),引導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)情境中應(yīng)用化學(xué)知識(shí)解決復(fù)雜的化學(xué)問題,深化對(duì)化學(xué)科學(xué)及其價(jià)值的認(rèn)識(shí),樹立學(xué)習(xí)化學(xué)和研究化學(xué)的興趣和理想。項(xiàng)目式教學(xué)是一種以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)方式,通過參與學(xué)術(shù)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)項(xiàng)目,學(xué)生在收獲知識(shí)的同時(shí),也能夠?qū)W會(huì)批判地思考、分析信息的可靠性、創(chuàng)造性地解決問題。在化學(xué)教學(xué)中,運(yùn)用項(xiàng)目式教學(xué),可以幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用化學(xué)知識(shí),提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力[4]。
在高中化學(xué)教學(xué)中,教師通過設(shè)計(jì)一系列的項(xiàng)目,讓學(xué)生更好地理解化學(xué)知識(shí),同時(shí)提高學(xué)習(xí)興趣。在此過程中,教師建立起了化學(xué)知識(shí)與生活實(shí)際之間的聯(lián)系,使學(xué)生更好地感受化學(xué)知識(shí)的實(shí)用性,提升對(duì)學(xué)習(xí)的動(dòng)力,讓學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)和應(yīng)用化學(xué)知識(shí),同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新思維能力。并且在真實(shí)情境下進(jìn)行項(xiàng)目式教學(xué),學(xué)生需要親自動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和探究,這有助于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。通過實(shí)際操作,學(xué)生可以更深入地理解化學(xué)原理,掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能,為今后的學(xué)習(xí)和工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。這種教學(xué)方法不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力,還能夠培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、綜合素質(zhì),增進(jìn)對(duì)化學(xué)科學(xué)的認(rèn)識(shí),有利于學(xué)生的全面發(fā)展。
以“探秘鐵系脫氧劑”為主題,開展項(xiàng)目式教學(xué),為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境,使學(xué)生在探究過程中,系統(tǒng)建構(gòu)含鐵元素物質(zhì)間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系,并從元素化合物和電化學(xué)兩個(gè)維度加深對(duì)氧化還原反應(yīng)的理解和深度認(rèn)識(shí),促進(jìn)學(xué)生已有知識(shí)的結(jié)構(gòu)化與系統(tǒng)化。
三、基于真實(shí)情境的項(xiàng)目式教學(xué)設(shè)計(jì)
(一)項(xiàng)目教學(xué)目標(biāo)
1.通過探秘食品脫氧劑成分的探究任務(wù),指導(dǎo)學(xué)生基于鐵元素的“價(jià)類二維關(guān)系”設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,發(fā)展學(xué)生應(yīng)用氧化還原及元素化合物知識(shí)解決實(shí)際問題的能力,完成對(duì)鐵元素相關(guān)知識(shí)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化認(rèn)識(shí),并通過實(shí)驗(yàn)實(shí)施鞏固物質(zhì)檢驗(yàn)的基本方法,在提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能的同時(shí),鍛煉學(xué)生的實(shí)際操作與團(tuán)隊(duì)合作能力。
2.通過探究脫氧劑的脫氧原理,使學(xué)生從元素化合物的性質(zhì)和電化學(xué)兩個(gè)角度深化對(duì)氧化還原反應(yīng)的認(rèn)識(shí)和理解,建立以氧化還原反應(yīng)為核心認(rèn)識(shí)角度的化學(xué)認(rèn)識(shí)思路,進(jìn)一步完成已有認(rèn)識(shí)的系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)化。
3.通過設(shè)計(jì)制作脫氧劑并對(duì)脫氧劑的脫氧性能進(jìn)行傳感器實(shí)驗(yàn)操作,使學(xué)生直觀地體驗(yàn)知識(shí)應(yīng)用的過程,體會(huì)現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)儀器在化學(xué)中學(xué)習(xí)中的重要應(yīng)用,并體會(huì)化學(xué)對(duì)生產(chǎn)生活的貢獻(xiàn),啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。
(二)項(xiàng)目教學(xué)任務(wù)與實(shí)施
項(xiàng)目任務(wù)一 探秘脫氧劑的組成成分
【學(xué)生的課前調(diào)查】收集和發(fā)現(xiàn)生活中常見的食品脫氧劑、食品防腐劑,將食品防腐劑或者脫氧劑包裝上的信息在課前完整地記錄在學(xué)案上。
【教師的提示】教師將某食品中的脫氧劑包裝袋呈現(xiàn)在課堂上,提出問題——如果你作為食品生產(chǎn)廠家,想要通過脫氧劑包裝向消費(fèi)者展示哪些內(nèi)容,理由是什么。
【學(xué)生的分析】根據(jù)自己收集到的或者教師所提供的包裝信息,分析這些信息的含義與作用,思考如果自己作為食品生產(chǎn)廠家想要通過脫氧劑包裝向消費(fèi)者展示哪些內(nèi)容。
【學(xué)生觀點(diǎn)1】每種脫氧劑/防腐劑的包裝上都標(biāo)有警示性信息,比如“不可食用”“不可放入水中”“不可拆開包裝”等,這些內(nèi)容主要的意義在于防止人們?cè)谑秤檬称窌r(shí)誤食脫氧劑,可能會(huì)導(dǎo)致中毒等事件。
【學(xué)生觀點(diǎn)2】有較少的脫氧劑上標(biāo)示了脫氧劑的主要成分,但有一些標(biāo)注并不完整,有些成分用“等”這樣的詞語代替,所以無法了解到脫氧劑的完整組成。
【教師的幫助】基于學(xué)生的觀察,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)可以探究的問題:當(dāng)前的脫氧劑包裝袋中基本上標(biāo)記了脫氧劑不可食用的提示,但是并沒有詳細(xì)介紹脫氧劑成分的信息。并引導(dǎo)學(xué)生明確本節(jié)課項(xiàng)目式教學(xué)的基本驅(qū)動(dòng)性任務(wù):探秘脫氧劑的成分;探究脫氧劑的反應(yīng)原理;依據(jù)反應(yīng)原理動(dòng)手自制脫氧劑;脫氧劑的脫氧效果測(cè)試。
【學(xué)生活動(dòng)】在任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下,學(xué)生查詢相關(guān)資料文獻(xiàn),發(fā)現(xiàn)脫氧劑的類型多種多樣,其中包括了主劑、活性劑、填充劑等。主劑包括了有機(jī)與無機(jī)兩種,有機(jī)脫氧劑是葡萄糖氧化酶脫氧劑與抗壞血酸型脫氧劑,而無機(jī)類常見的為鐵系脫氧劑與亞硫酸鹽系脫氧劑等。
【教師的幫助】為學(xué)生提供相關(guān)資料和文獻(xiàn),讓學(xué)生通過閱讀分析提取相關(guān)信息,了解脫氧劑的有效成分,明確本節(jié)課的研究目標(biāo)——鐵系脫氧劑。
設(shè)計(jì)意圖:脫氧劑作為學(xué)生生活中比較容易接觸到的物質(zhì),教師從實(shí)際生活的角度出發(fā),為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)真實(shí)的情境,讓學(xué)生通過收集生活中的信息、查閱文獻(xiàn)資料中的內(nèi)容,發(fā)現(xiàn)問題并提出需要解決的具體問題,充分培養(yǎng)學(xué)生的信息收集與信息處理能力,發(fā)展學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和提出解決方案的能力。
項(xiàng)目任務(wù)二 探究并檢驗(yàn)?zāi)撤N鐵系脫氧劑的具體成分
【學(xué)生活動(dòng)】閱讀脫氧劑包裝袋信息,記錄其中屬于鐵系脫氧劑的主要成分;小組討論,應(yīng)用所學(xué)化學(xué)知識(shí)分析物質(zhì)的性質(zhì),從物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)兩個(gè)維度設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證脫氧劑的三種成分,基于鐵元素的“價(jià)類二維圖”提出盡可能多的實(shí)驗(yàn)方案與設(shè)計(jì)思路,并進(jìn)行課堂匯報(bào)交流;以小組為單位基于之前的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案實(shí)施實(shí)驗(yàn),并選擇合適的實(shí)驗(yàn)試劑,驗(yàn)證自己的猜想,并反思實(shí)驗(yàn)結(jié)果(如溶液中二價(jià)鐵離子的變質(zhì)和檢驗(yàn)問題等),基于氧化還原反應(yīng),構(gòu)建含鐵元素物質(zhì)間相互轉(zhuǎn)化的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。并同時(shí)復(fù)習(xí)氯離子的檢驗(yàn)方法以及鈉離子的焰色試驗(yàn),全面檢驗(yàn)脫氧劑中的每種成分。
【教師的幫助】為學(xué)生提供某市場(chǎng)上糕點(diǎn)所運(yùn)用到鐵系脫氧劑,其主要成分為還原鐵粉、活性炭以及氯化鈉。教師指導(dǎo)學(xué)生分組討論,選擇對(duì)應(yīng)的試劑驗(yàn)證包裝袋中的還原鐵粉、碳粉以及氯化鈉。其中,在檢驗(yàn)脫氧劑中的鐵時(shí),教師要提出一些驅(qū)動(dòng)性的問題幫助學(xué)生進(jìn)行深度思考,如“如何確定黑色的粉末是金屬鐵?選擇酸溶解黑色粉末時(shí)用什么酸,分別會(huì)有什么現(xiàn)象,對(duì)接下來的實(shí)驗(yàn)又有什么影響?可以如何檢驗(yàn)溶液中的二價(jià)鐵離子?溶液中只有二價(jià)鐵離子嗎,為什么?黑色的粉末中還可能有其他物質(zhì)嗎?”主要引導(dǎo)學(xué)生基于鐵的“價(jià)類二維圖”設(shè)計(jì)多樣化的鐵元素檢驗(yàn)方案,從溶液中二價(jià)鐵和三價(jià)鐵的多種存在形式出發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,完成有關(guān)含鐵元素物質(zhì)之間相互轉(zhuǎn)化關(guān)系的知識(shí)結(jié)構(gòu)化。
設(shè)計(jì)意圖:任務(wù)二是本次項(xiàng)目式教學(xué)的核心環(huán)節(jié),主要目的在于讓學(xué)生基于鐵元素的“價(jià)類二維圖”設(shè)計(jì)多樣化的實(shí)驗(yàn)方案來檢驗(yàn)脫氧劑中的“鐵”,應(yīng)用“鐵-二價(jià)鐵-三價(jià)鐵”之間的相互轉(zhuǎn)化來解決真實(shí)問題,完成鐵元素相關(guān)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化。并復(fù)習(xí)其他相關(guān)離子檢驗(yàn)的方法,從多個(gè)維度提升學(xué)生對(duì)物質(zhì)檢驗(yàn)問題的理解。
項(xiàng)目任務(wù)三 探究脫氧劑的脫氧原理
【學(xué)生活動(dòng)】從物質(zhì)的氧化性與還原性的角度分析脫氧劑的脫氧原理,進(jìn)一步完善氧化還原概念的相關(guān)認(rèn)識(shí),能夠基于元素的化合價(jià)理解物質(zhì)的性質(zhì),并體會(huì)性質(zhì)決定應(yīng)用的化學(xué)觀念;思考氯化鈉與碳粉的存在意義,從原電池電化學(xué)的角度深度思考脫氧劑的工作原理,體會(huì)利用電化學(xué)手段控制反應(yīng)速率在實(shí)際生產(chǎn)生活中的重要意義;(書寫相關(guān)的電化學(xué)方程式,復(fù)習(xí)電化學(xué)知識(shí)與金屬腐蝕內(nèi)容的相關(guān)知識(shí),再次整理和建構(gòu)原電池的認(rèn)識(shí)模型。
【教師的幫助】提出問題:脫氧劑如何“脫氧”?引導(dǎo)學(xué)生思考添加氯化鈉與碳粉的意義,從電化學(xué)的視角深度思考脫氧劑的脫氧原理。為學(xué)生建構(gòu)整理原電池的認(rèn)識(shí)模型,升華學(xué)生對(duì)氧化還原反應(yīng)大概念的認(rèn)識(shí)和理解。
設(shè)計(jì)意圖:本環(huán)節(jié)教師引導(dǎo)學(xué)生從物質(zhì)的氧化性還原性和電化學(xué)的兩個(gè)維度來理解脫氧劑的脫氧原理,在雙重視角下完成對(duì)脫氧劑工作原理的探究,加深并升華了學(xué)生對(duì)氧化還原反應(yīng)大概念的系統(tǒng)性認(rèn)識(shí),進(jìn)一步豐富了氧化還原反應(yīng)的知識(shí)體系。
項(xiàng)目任務(wù)四 自制脫氧劑并測(cè)試脫氧效果
【學(xué)生活動(dòng)】了解脫氧效果的傳感器測(cè)試裝置;依據(jù)任務(wù)三中分析的脫氧劑反應(yīng)原理,自己動(dòng)手設(shè)計(jì)制備脫氧劑,并通過實(shí)驗(yàn)儀器檢驗(yàn)脫氧效果;為自己制作的脫氧劑設(shè)計(jì)說明書包裝,討論脫氧劑使用的注意事項(xiàng),進(jìn)一步加深對(duì)氧化還原反應(yīng)的認(rèn)識(shí)。
【教師的幫助】 為學(xué)生介紹測(cè)試脫氧效果的傳感器實(shí)驗(yàn)裝置。為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)合適的實(shí)驗(yàn)藥品,讓學(xué)生嘗試制備食品脫氧劑,同時(shí)利用儀器檢驗(yàn)脫氧效果,反思和改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。在脫氧劑說明書的制作的過程中,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步完善與氧化還原反應(yīng)相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容,提升學(xué)生對(duì)氧化還原的認(rèn)識(shí)。
設(shè)計(jì)意圖:讓學(xué)生動(dòng)手自制脫氧劑并利用現(xiàn)代化儀器測(cè)定脫氧效果,使學(xué)生親身經(jīng)歷與體驗(yàn)知識(shí)的應(yīng)用過程,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中體會(huì)學(xué)習(xí)的樂趣,并感受現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中的重要意義。制作說明書任務(wù)進(jìn)一步豐富氧化還原知識(shí)的相關(guān)知識(shí)理論,更深層地促進(jìn)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化與系統(tǒng)化。在此過程中學(xué)生也認(rèn)識(shí)到化學(xué)對(duì)生產(chǎn)生活的貢獻(xiàn),創(chuàng)新意識(shí)也顯著提升,全面地培養(yǎng)了學(xué)生設(shè)計(jì)解決實(shí)際問題的綜合素養(yǎng)。
四、教學(xué)效果與反思
本次項(xiàng)目式教學(xué)在任務(wù)探究的過程中,通過對(duì)真實(shí)問題背景下的一系列任務(wù)探究,教師充分地幫助學(xué)生體會(huì)化學(xué)思維和化學(xué)實(shí)驗(yàn)是如何有效地解決生活中的實(shí)際問題,并幫助學(xué)生對(duì)已有知識(shí)進(jìn)行整理,實(shí)現(xiàn)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化和系統(tǒng)化。因?yàn)轫?xiàng)目式教學(xué)不僅僅是對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)識(shí)的過程,而是讓學(xué)生應(yīng)用知識(shí)來解決復(fù)雜真實(shí)問題,由于問題的真實(shí)性與復(fù)雜性,在解決問題的過程中需要的知識(shí)內(nèi)容就不是單一的、指向明確的,而是多種知識(shí)的融合與糅雜,這就需要教師對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合與系統(tǒng)化處理,能夠從“大概念”“大觀念”的視角為學(xué)生完成知識(shí)結(jié)構(gòu)化與系統(tǒng)化的認(rèn)識(shí)。通過課后訪談和課后問卷,調(diào)查發(fā)現(xiàn),通過這次項(xiàng)目式的學(xué)習(xí),學(xué)生對(duì)于鐵元素相關(guān)知識(shí)有了更加清晰的結(jié)構(gòu)化和系統(tǒng)化的認(rèn)識(shí),對(duì)于氧化還原反應(yīng)的理解也更加全面和豐富;同時(shí)還發(fā)現(xiàn)通過本次項(xiàng)目式教學(xué),學(xué)生對(duì)于如何應(yīng)用化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題已經(jīng)有了基本的思路和方法,并期待可以在生活中繼續(xù)挖掘值得探究的化學(xué)問題,應(yīng)用已有知識(shí)加以解決,學(xué)生對(duì)于化學(xué)學(xué)習(xí)的熱情也有顯著的提升。
結(jié)束語
圍繞教學(xué)內(nèi)容為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境,布置相關(guān)的學(xué)習(xí)任務(wù),促使學(xué)生在項(xiàng)目化的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行深入探索與分析,學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)也會(huì)收獲不一樣的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。通過這樣的方式,讓學(xué)生參與到課堂學(xué)習(xí)中,不僅提高了整個(gè)教學(xué)的效率與質(zhì)量,切實(shí)全面地培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng),也幫助學(xué)生建立了學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣與樂趣。
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