实施项目式学习发展学科核心素养

时间:2018-09-17  来源:中小学教师培训2018年第8期   作者:周业虹   点击:

《普通高中化学课程标准(2017年版)》中明确提出:“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,为学生化学学科核心素养提供了真实的表现机会。”工业、生活、科技、环境等各个领域都有丰富的化学学习情境素材,教师在教学活动中可以挖掘并利用这些素材,创设教学情境,以项目式学习(Project-Based Learning)的方式带领学生开展学习和研究,引领学生对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断,强化其社会参与意识,最终达到促进学生学科核心素养的形成与发展的目的。

一、项目式学习简介

美国巴克教育研究所把以课程标准为核心的项目式学习(Standards-Focused PBL)定义为“一套系统的教学方法,它是对复杂、真实的问题的探究过程,也是精心设计项目作品、规划和实施项目任务的过程,在这个过程中,学生能够掌握所需的知识和技能”项目式学习是一种以建构主义理论为指导,以小组合作方式进行项目规划及解决项目任务的学习方式。学习过程中学习者始终围绕一个或几个具体的学习项目,选择和利用最优化的学习资源,通过实践体验、分析讨论、探索创新等环节,获得具体知识、形成专门技能、发展个人能力。与常规教学相比,项目式学习更加提倡从现实问题的解决中,实现学生的自主探究和自主学习;更加强调学生自我导向的学习能力,倡导学生自主决策或师生共同决策,注重学生过程技能和核心素养的培养。项目式学习从问题的提出到解决问题的方案设计、实施,结论的得出,研究成果的评判,均由学生自己完成,因而具有自主性和创新性。其学习内容、学习目的、学习方式及学习结果可表述为图1。

(一)项目式学习的特点

1.体现多角度的开放性。这种开放性体现在:(1)项目学习内容往往不涉及化学学科的难点知识,学生在学习过程中较容易理解,而且学习的目的是为了了解或者解决来自社会、生活中的问题,因此学习的过程中没有了考试压力,学生更容易进入学习情境。(2)项目的研究内容源于教材,可以是教材中的某一个内容。如人教版选修1《化学与生活》中的“营养物质”,教学中可以设计成项目式学习的形式,让学生查阅教科书及其他资料,了解各种营养物质对人体的作用、富含营养物质的食物、缺乏各种营养物质的危害等。项目的研究内容也可以不拘泥于教材,选择更接近于学生的日常生活和社会生活实际的内容,如学校或家庭附近的水质情况调查、检测水中的某些污染物、提出防治水的污染措施等,这些问题具有学科价值和社会价值,可以借此学习发展学生的社会参与意识。(3)学习更具有个性化,学生可以结合自身的特点,在小组合作中发挥优势和特长展开学习。(4)学习的时空开放,可以在课下,也可在课上,还可以是课上和课下相结合的方式,而学习的手段可以利用网络、图书馆、教科书等查阅并收集信息,将其运用于项目研究。2.体现师生的交互行为。(1)项目式学习以学生为主体。学生在学习中成为信息加工的主体、认知意义的主动建构者;要学会在团队中合作,学会交流与表达,具备在日常学习与生活中喜爱质疑、乐于探索、努力求知的心理品质。(2)项目式学习以教师为主导。教师要成为学生主动学习的指导者、帮助者、促进者。因此,教师在指导学生设计和选择项目式学习的课题时要对学生进行正确的引导,以项目为载体,在学生的学习和研究中帮助学生确定合理的研究方案,引导学生对项目学习的成果进行归纳总结,形成社会参与意识。项目式学习强调师生在交互过程中共同建构项目学习内容,完成学习内容的选择、组织和编排;教学的主要目的不仅关注知识和技能,同样关注化学学科核心素养的落实与发展。教学的重点不仅是理解知识,更让学生体会主动探索知识的过程。它强调在学习活动中,创设一种类似于科学研究的情境和途径,让学生围绕某一个项目研究课题,通过多种途径主动探究、发现、获取信息,学会对大量信息进行加工和评价等,并应用知识解决实际问题。这种项目式学习方式已不再局限于教材知识和学生已有的基础知识,而是以教材知识为出发点,结合社会问题展开的一种更为灵活、有效的教学组织形式。学习的形式可以由个体转向班级集体学习或小组合作,组内成员分工协作,发挥各自的优势,共同完成项目的探究过程。

(二)项目式学习的实施过程

项目式学习常以真实的社会问题为研究情境,以问题为中心,学生在教师的指导下,以类似于科学研究的方式去围绕一个项目展开研究,即教师给学生布置课题,或者学生自己发现身边有价值的问题,学生完全处于一个动态、主动、多元的学习环境。中,教师给学生提供或者学生之间互相提供更多的获取知识的方式和渠道,充分发挥学生的主体参与作用,发动全体学生利用各种媒体资源,包括互联网、图书馆、教科书、调查访问等最大限度地收集信息,而后在教师的指导下整理综合所获取的信息,在知识的探寻过程中寻找解决问题的方法。这中间化学及地理、历史、生物等学科,学校教育与社会教育有机地结合在一起,将所要学习的知识迁移到一个更广阔的空间,从而培养学生的创新精神和实践能力。项目式学习的具体教学程序如图2。

活动程序活动意图教师作用

二、在化学教学中开展项目式学习

(一)选择研究项目项目式

学习课题的选择可以来自于教材中的内容,可以是教材知识的拓展内容,也可以是有学

科价值的社会问题。具体而言,在课题选择上应关注几个方面(参见表1)。

根据高中阶段各个年级的化学教学中课程标准的相关规定、教学内容、学生的兴趣程度及社会有关问题,现列出部分项目式学习的课题建议供选择(参见表2)。

这些课题的选择符合表1中提到的课题选择的要求。例如,“金属资源的开发与利用”这个课题,从选择课题的依据看,在课程标准中有明确的要求,即“以金属矿物的开发利用为例,了解依据物质性质及其变化综合利用资源的方法”;在人教版化学2(必修)第四章第一节的内容中又专门对金属矿物资源的开发与利用进行了讲解,里面涉及氧化还原反应的知识,学生在化学1(必修)中已经学习过,因此具备了学习金属资源的开发利用的知识基础。从课题的来源看,可以说课题源于教材,但不拘泥于教材,属于教材拓展的知识;同时资源问题日益受到关注,每个国家、每时每刻都面临着资源短缺、资源浪费的问题,如铁的腐蚀问题,所有如何有效地开发和利用金属矿物成了全社会关注的热点问题。从课题的特征看,真实且有研究价值;金属制品与学生的生活密切相关,他们身边素材丰富,特别是某些金属,如铁的知识学生在初中阶段已经接触过一部分,进行深度研究较容易,可操作性强,可以将课内知识与课外知识紧密结合。从项目研究最终要达成的目标看,围绕金属资源的开发利用,既落实了金属冶炼的知识,又教给了学生研究的思路和方法,同时引导学生关注社会问题,强化参与和决策意识,发展了化学学科核心素养。(二)设计与实施研究方案班内学生分成几个小组,每个小组建议4—6人,小组成员在性别、兴趣、个性特点、家庭和社会经济背景、化学成绩、能力水平等方面尽可能做到有明显差异,使每个小组都成为班级的缩影。在项目研究中,每位学生分工不同,各自发挥着自己的优势,如在收集资料阶段,有的擅长计算机、有的擅长读书、有的擅长访谈;在加工信息阶段,有的人善于制作PPT,有的人撰写文章能力较强,有的人版式设计能力强,有的则在美术方面有特长;同样,有动手能力强的负责做实验,有表达能力强的负责向全班同学汇报,等等。在这些过程中,教师发挥着指导和协调功能,引导各小组学生制定好项目研究方案,方案中应包括项目研究的目的和意义、项目所要研究的主要问题、步骤等,同时适时督促“懒惰”的学生积极参与活动,解答学生在研究中随时出现的问题,帮助学生根据研究的实际情况不断修正研究方案,使研究工作做到细致规划、有条不紊。以上面提到的“金属资源的开发与利用”中“金属的冶炼”为例,具体加以说明。当明确“金属资源的开发与利用”这个项目课题之后,围绕这一课题,学生首先明确了金属资源开发利用的目的和意义,确定了所要研究的主要问题。而后开始实施探究方案,即分工、分头收集信息。全体学生通过上互联网,查阅报纸、杂志、书籍,收集有关金属资源的各种知识,包括金属单质及化合物在工业、农业、国防、生理等各个方面的用途,常见金属及其化合物的性质,铁、铝、铜等矿石在中国的分布,我国金属冶炼的历史发展,冶炼金属的设备、原理、废气废渣的处理,结合氧化还原反应的知识分析金属冶炼的原理等,并将这些知识制作成科技小报的形式,在班内分专题进行展示,以便互相学习交流。在此过程中充分发挥了学生的主体参与作用,培养了学生获取信息的能力,激发了学生学习化学的兴趣。同时收集的资料涉及化学、地理、历史、生物等学科,使学科间的知识达到了较好的交融。

(三)交流评判结果

在学生广泛收集信息的基础上,教师给每组学生布置一个课题,由学生根据本组的课题进行组内合作、处理信息。组内同学互相帮助,团结协作,将所收集的关于金属资源的信息编排整合,达到了资源共享;同时将收集的信息制作成PPT、网页或电子书的形式,进行展示交流,培养了学生信息加工的能力,也使学生产生存在感、价值感,树立学习自信,团队意识无形中得以加强。同时研究过程中运用了类似于科学研究的方法,培养了学生的科学素质。所研究的问题中涉及废弃物的处理、绿色化学,并且与后面要继续展开研究的金属的腐蚀与防腐高度相关,引导学生关注社会,发展了学生的社会参与意识。在各学校信息技术手段完备的情况下,可以利用班级的局域网进行信息发布,交流各组整合好的“金属的冶炼”的识,以达到相互学习的目的,同时锻炼学生表达信息、与人交流的能力。可由学生设计并演示CO还原Fe2O3的实验、铝热反应的实验等,也可演示高炉炼铁的工艺流程的视频或动画资料,这个过程可以培养学生的实验操作技能、观察能力、分析实验现象并得出结论的能力,同时使学生对于高炉炼铁的化学反应原理乃至金属冶炼的原理有较全面的了解,促使其掌握化学学科中有关氧化还原反应与金属冶炼方法的关系的核心知识。

(四)项目总结评价

经过交流后,学生之间应展开相互评价,在评价和交流中学习金属资源的开发利用的知识,了解金属的用途、冶炼等方面所收集的最新的、高科技的知识;对某些知识,如用于金属冶炼的设备的特点、全国各地金属冶炼工厂目前生产面临的问题进行补充介绍,进一步明确建设生态文明的重要意义。而对于有些学生无法顺利解决的问题,可以继续布置新的任务,让学生继续查找有关的资料和信息,使学生的学习继续得到完善和升华。在这中间,通过研讨、分享各小组的成果,学生充分进行思维碰撞,培养了实事求是、科学研究的严谨作风,学生们也初步体尝了成功的喜悦,一定程度上发展了学科核心素养。

三、项目式学习的实施效果评价

项目式学习注重了研究性学习的具体实践,通过信息的获取、加工、交流、评价、反思,体现了教师为主导、学生为主体的教学特点,达到了学习化学知识和技能、掌握研究方法和策略、关注社会问题、提升学科核心素养的目的,突出了“在做中学”。

(一)有助于学生掌握、理解化学学科知识

项目式学习中所涉及的化学知识与技能等不是由教师直接讲授,不是由学生直接看教科书得

到的,也不是由学生死记硬背下来的,而来自于学生在解决问题中查阅资料、调查访谈、同伴互助。例如,氧化还原反应的知识属于化学基本概念范畴,学生难以理解其本质特征,学习中依赖于背诵教师教授的所谓“口诀”认识氧化剂、还原剂等概念,但是在教师带领学生创设了“金属资源的开发利用”这一情境之后,概念的学习不再是抽象的,学生将氧化还原反应的知识与各种金属的冶炼原理、金属的腐蚀与防护等知识结合在一起,由感性认识出发,上升到理性认识,非常顺利地理解了氧化还原反应的知识,并能依据氧化还原反应的知

识解决实际问题。

(二)有助于学生掌握研究方法

项目式学习首先由教师布置任务,让全体学生以科学研究的方式,收集有关项目的各种信息,

而后教师围绕项目,带领学生划分专题,让学生分组围绕本专题加工信息,最后在研究的基础上,学生自己对项目中的问题进行总结归纳,获得知识与技能、方法和策略。活动中,每位学生都处于积极、活跃、兴奋的状态下,从选题到制订计划、到实施计划,学生需要获取并粗加工,然后以组为单位,合作加工信息,课堂上选代表交流展示并评价信息,最终得出项目学习成果这种学习方式注重学习的过程,关注学习过程中学生的思维方式、个人体验及对资料的整合,强调“在做中学”,通过学生获取信息的研究过程,体验科学研究的思路和方法,培养应用知识解决问题的能力,增强学生的科研意识。

(三)有助于发展学生的学科核心素养

项目式学习选取的课题往往来自于与教科书知识紧密结合的或是社会热点问题,这让学生把学习从课堂内延伸到课堂外,特别是到社会这个更广阔的领域中学习。学生在解决项目问题的过程中需要广泛查阅资料,于是对于这些社会问题的了解将更为深刻与全面。作为社会的成员,关注现实生活,关注身边的问题,关注人类的发展,关注对赖以生存的环境的保护、资源合理利用等社会问题,责任感就更加强烈,社会参与意识和决策意识无形中在加强与发展,能够切实落实化学学科核心素养中所倡导的“科学态度与社会责任”。

教学不应是单纯地传授知识,探索知识的过程及其方法比获得知识本身更重要。项目式学习方式突出学习中学生的主体地位,它教给学生的是一种学习的方法。这种学习方式,可以进一步培养学生的创新精神,培养学生的个性特长。这种学习方式,有利于发挥学科教学的育人价值,有利于促进学生发展核心素养的培养,有利于促进学生化学学科核心素养的发展。随着创新教育的深化和发展,它必将给我们的教学注入新的生机和活力!