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摘 要
初三是学生化学学习的起步阶段,该阶段的化学学习对学生今后有着深远影响,选择科学的方法将有助于激发学生的化学学 习兴趣。而 PBL 作为近年来快速发展的一种教学模式,对提高化学教学效果有着良好的作用。本文以初三化学中“物质的分离操 作”内容为例,通过解析 PBL 教学模式的教学环节,探索经由创设情境,引导学生分析并提出探究问题,再集体讨论、设计实验方 案并实施,最后进行反思和评价的教学方式,让学生体验完整的探究性实践过程,提升课堂教与学的效率,促进学生学习能力的 提升。
一、问题的提出
近 几 十 年 来,PBL(Project - based learning, 项目教学法) 教学 模式获得飞速发展。国内外通常将 PBL 作为体验式学习的一种方式, 认为其是以一个项目为驱动,将项目 作为学生学习的中心,再通过学生的 学习行为组织课堂教学的建构主义教 学模式。
《义务教育化学课程标准(2022 年版) 》要求学生能够“认识实验是 科学探究的重要形式和学习化学的重 要途径”,并提出了具体要求:不仅 能安全、规范地进行实验基本操作, 也能独立或与同学合作完成简单的化 学实验任务(PBL 学习素养——技术 性实践) ;能主动提出有探究价值的 问题,从问题和假设出发确定探究目 标,设计和实施探究方案,获取证据 并分析得到结论(PBL 学习素养—— 探究性实践) ;能用科学语言和信 息技术手段合理表述探究的过程和结 果,并与同学交流(PBL 学习素养—— 社会性实践、审美性实践) ;能从化 学视角对常见的生活现象、简单的跨学科问题进行探讨,能运用简单的技 术与工程的方法初步解决与化学有关 的实际问题, 完成社会实践活动(PBL 学习素养——创造性实践) ;在科学 探究与实践活动中,能根据自己的实 际情况制订学习计划,开展自主学习 活动(PBL 学习素养 —— 调控性实 践) ;能与同学合作、分享,善于听 取他人的合理建议,评价、反思、感 觉学习过程与结果,初步形成自主、 合作、探究的能力(PBL 学习素养—— 社会性实践)。
从上述对比可以看出,新版课程 标准与 PBL 教学模式中强调的学习素 养高度匹配。PBL 为不同学习基础和 学习能力的学生提供了一个弹性的学 习空间,能为学生营造多样化的学习 经历,促进学习方式的多元化发展, 有助于学生创新能力的形成。如果可 以通过 PBL 项目式学习的体验,助力 学生认知的结构化,深化学生的思维 品质,必将有效提高教与学的效率, 真正实现新版课程标准中的目标要求。
因此,我在实践中进行了初步尝 试,希望通过此次实践探究,了解当 学生以解决真实问题为出发点,体验完整的 PBL 学习方式后,是否能从这 一探索过程中收获有别于传统学习方 式的体验;如是否能更好地理解相关 的知识点,提升学习能力;是否在提 升学习能力的同时强化自身的综合素 养;甚至是否会向形成较好的思维模 式,培养深度学习能力的方向发展。
二、PBL 教学模式的实践探究
(一)教学设计思路
新版课程标准在基本化学实验技能中要求学生初步学习使用过滤、蒸 发的方法对混合物进行分离。这些化 学实验技能是基础实验技能,知识点 细、考查点多,涉及的题型也常常复 杂多变。通常在实际的教学过程中将 这些内容统一为粗盐的提纯实验,需 要通过实际操作让学生熟悉并掌握其 中的各项操作及细节,增强知识间的 联系。但实际操作是教师讲细节要求, 学生记录并依照操作,基本是学生复 制教师的要求,学生往往知其然而不 知其所以然,一旦碰到有变化的题型 就容易失分。因此这项内容既是中考 化学的重点, 也是难点, 失分率偏高。
如果我们能借助于 PBL 教学模式,改进粗盐提纯的教学过程,让学 生更加主动地学习相关的知识,并将 其运用在实践操作中,就能使学生真 正达到对知识的理解。若在此基础上 再引导学生通过一些进阶项目进行知 识迁移,必然能帮助学生更加深刻地 理解相关知识和技能。
(二)教学目标
教学目标包括: (1)通过对粗 盐组成成分的研究和提纯实验方案的 讨论,激发学生的好奇心和探究欲, 鼓励学生勇于提出自己的见解,善于 听取他人的正确意见。(2)通过验 证自身实验方案的过程,以及对实验 过程中出现的问题进行分析总结, 真正理解并掌握运用过滤、蒸发的方 法对混合物进行分离时,各种方法的 适用对象及具体的操作注意事项,提 高综合分析问题和解决问题的能力。 (3)通过这次 PBL 项目式学习的体 验,让学生通过合作探究解决真实的 问题,从中体会并学习科学探究的方 法,初步养成注重实证、严谨求实的 科学态度,初步形成自主、合作、探 究的能力。
三教学过程设计
将完整的教学过程划分为 5 个阶 段,用 5—6 个课时完成。
(1)准备阶段(1 课时)
由教师综合考虑各项因素后,创 建学习小组,并提前下发预习资料、 布置预习任务。这些资料并不完善, 有些内容还需学生自己进行查阅补 充,培养学生的信息收集与分析综合 等高阶学习素养。
(2)提出问题阶段(1 课时)
教师和学生共同创设情境,分析 提纯将会面对的困难;学生讨论并提 出假设。这一过程既是创造性实践, 也是探究性实践。
(3) 制订实验方案阶段(1 课时)
激活学生现有知识,围绕前一阶段提出的假设,讨论实验方案,并进 行可行性分析。此阶段对学生的表达、 沟通等交流能力有较高要求,是较好 的社会性实践,也是调控性实践。
(4)实验探究阶段(2 课时)
学生以小组为单位进行实验操 作,完成实验后,分析实验现象,处 理实验数据。这一阶段,学生通过自 己的实际操作体会各项操作的要点, 是重要的技术性实践段阶。
(5)反思与评价阶段(1 ~ 2课时)
小组内进行反思汇报,小组成员 及各小组间进行互评,最后由教师点 评。反思、互评等活动,让学生充分 进行社会性实践,而在汇报项目成果 时,也可尝试以海报或视频等审美性 实践活动方式进行。
(四)教学过程实施
1. 分组准备,预习思考
分组:在 PBL 教学方式中, 学生 是主体,问题是驱动力。为了突出学 生的主体性,在准备阶段,先对学生 进行分组。分组时,既要考虑不同学 生的学力,也要兼顾学生的不同性格 特征,以期最大程度地激发学生的探 究热情,保障后续步骤能顺利进行。
资料:在分组完成后,教师提供 预习资料,如盐的历史渊源,粗盐是 如何获得的, 食盐的作用, 粗盐、细盐、 网红玫瑰盐等图片及相关介绍。
预习任务:古代为何禁止贩卖私 盐?现代为何不提倡食用粗盐?粗盐 和细盐外观上和组成上有什么区别 吗?网红玫瑰盐的高价格是不是“智 商税”呢?
教师引导学生阅读下发的资料, 并查阅材料中未完整呈现的信息,预 习相关知识,完成预习任务,提升后 期学习的效率。
2. 创设情境,提出问题
在准备阶段,学生通过阅读相关 资料了解食盐作为生活必需品之一,具有悠久的历史。在古代,我国就有 官盐和私盐之说,而现代社会也有粗 盐和精盐之分,近年来,高价网红玫 瑰盐的热度居高不下。
教师:这些不同的盐之间有什么 区别吗?
学生:通过先期的阅读资料和查 阅信息,了解到原来所谓的网红玫瑰 盐就是粗盐,而粗盐就是天然盐,是 将海水或盐湖、盐井等地区获得的盐 水煎晒而制成的大颗粒结晶,其主要 成分为氯化钠,但常含有不溶性泥沙 杂质及可溶性杂质,如氯化镁和氯化 钙等。因此,粗盐是不纯净的,对健 康可能有损害。
教师:粗盐是如何变身成厨房中 的必备调味品的呢?
学生:粗盐需要通过提纯才能提 升其食用安全性,但是,粗盐中的杂 质成分较多,提纯的困难较大,是否 可以根据物质的溶解性差异,先将不 溶性杂质去除,再寻找方法去除可溶 性杂质?
教师:这些不同的盐之间有什么 区别吗?
学生:通过先期的阅读资料和查 阅信息,了解到原来所谓的网红玫瑰 盐就是粗盐,而粗盐就是天然盐,是 将海水或盐湖、盐井等地区获得的盐 水煎晒而制成的大颗粒结晶,其主要 成分为氯化钠,但常含有不溶性泥沙 杂质及可溶性杂质,如氯化镁和氯化 钙等。因此,粗盐是不纯净的,对健 康可能有损害。
教师:粗盐是如何变身成厨房中 的必备调味品的呢?
学生:粗盐需要通过提纯才能提 升其食用安全性,但是,粗盐中的杂 质成分较多,提纯的困难较大,是否 可以根据物质的溶解性差异,先将不 溶性杂质去除,再寻找方法去除可溶 性杂质?
学生 4:如果能计量所用粗盐的 质量及最终获得的提纯后固体的质量,并进行横向比较,可以得知各小 组提纯效率的差异,进而对比不同人 员的操作效率,并探讨产生这一差异 的可能原因。
教师:在各小组分组讨论实验方 案后,引导学生分享讨论结果,并进 行信息整合,共同确立实验方案,进 行可行性分析。
4. 合作探究,完成实验
教师引导学生根据前一阶段讨论 的实验方案, 选择合适的仪器、设备, 并开展实验探究,通过巡视,及时记 录实验中的问题,指导操作,纠正较 为严重的错误。在确保实验安全、顺 利进行的前提下,尽最大可能尊重学 生的主体性,不做过多干预。
小组类型 1:小组负责人非常有 领导意识,小组成员有明确的分工, 各司其职,组装装置、取用药品、实 际操作、现象和数据的记录都井井有 条,完成实验的速度快,且操作失误 少,获得的晶体较多。
小组类型 2:小组负责人虽然有 领导意识, 但是小组成员部分不配合, 导致实验仅由部分小组成员完成,其 他成员的参与程度较低。实验过程耗 费时间偏长,结果难以预测,由各组 实际操作成员的完成质量决定不同小 组的结果有所差异。
小组类型 3:小组负责人缺乏责 任意识,其他成员配合度较低,过程 中容易出现“突发状况”。这类小组 往往需要教师投入更多的精力跟踪进 程,不断引导督促,因此,完成实验 耗费时间往往是最久的,而获得的最 终结果差得相对较多。
5. 反思评价,迁移延伸
教师:各组完成后,先进行组内 的讨论和互评,再依次进行汇报。
汇报形式:各小组可以选择以海 报或视频的方式呈现本组的实验目 的、过程、结论及注意事项。
反思 1:实验操作中有可能面对 很多问题,导致实验失败或影响提纯 效率。如过滤之后溶液依然较为混浊; 过滤中途, 滤纸破损, 导致过滤失败; 加水太多,导致蒸发时间耗时太长; 等等。
反思 2:小组合作存在效率差异。 分工较为明确的小组,效率较高; 而分工不明确,或者前期准备不充 分的小组则效率较低,而且易出现 意外情况。
教师在各小组分享完成后,结合 巡视时观察到的现象和问题,进行点 评,既要表扬优异的学生和小组,也 要鼓励其他表现一般的学生和小组, 多挖掘其闪光点,激励更多的学生积 极参与知识的探索过程。
延伸思考:经过上述过程,所获 得的食盐晶体依然是混合物,因为主 要成分氯化钠和所含主要杂质氯化镁 和氯化钙都是可溶性的,无法通过以 上操作分离。那么我们可以采取什么 过程进行进一步提纯呢?请大家查阅 相关资料,提出新的实验方案设计。
五教学反思
首先,从能力培养来看,本次 PBL 项目中, 学生体验了问题的产生、 解决和深化三个阶段。通过创设情境、 分析思考提出驱动性问题;通过小组 讨论和分享整合确定探究目标、设计 并实施探究方案、获取证据并分析结 果,是一次完整的探究性实践,促进 了学生对基础知识和基本方法的深度 理解和掌握,提高了综合运用所学知 识分析和解决问题的能力。
其次,从素养形成来看,本次项 目体验, 始终注意维护学生的主体性, 无论是提出问题,还是设计方案,包 括实施实验方案的过程,都尽量做到 在确保实验安全的前提下,避免教师 过多干预。教师仅仅负责引导、驱动 学生的研究、讨论和实践,确保学生尽可能充分进行技术性实践和社会性 实践, 促进学生分析问题、整合信息、 沟通交流、归纳反思等高阶学习素养 的提升。
最后,从思维发展来看,在本项目 的最后阶段,通过问题的延伸,推动学 生往更深层次的内容思考,主动查阅资 料,构建知识网络,深度加工知识,促 进学生的深度学习,为后续更高阶段的 学习提供思维导向和支撑。
将 PBL 的教学模式运用到教学实 践中, 将学生作为成课堂教学的主体, 从解决真实问题的角度出发,分析难 点、寻找方案,让学生体会应用知识 的快乐,充分激发了学生的积极性和 自主学习的潜力。参与程度较高的学 生对知识的理解更加深刻,达到了提 升课堂教学效率的目的。但这种教学 模式也会存在一定的弊端,如大量的 讨论会占用不少课堂时间;部分习惯 传统教学方式的学生参与感较弱等。 如何更好、更高效地利用这一模式, 以及什么教学内容适合采用这种教学 模式都是值得进一步探究的问题。
参考文献 :
[1] 茅锐 , 彭琼琼 . 认知建构模 式下PBL教学在化学学科中的应用[J]. 高等理科教育 ,2021(02):64-70.
[2] 中华人民共和国教育部 . 义 务教育化学课程标准(2022 年版) [S]. 北京 : 北京师范大学出版社,2022.
[3] 夏雪梅 . 项目化学习的实施 : 学习素养视角下的中国建构 [M]. 北 京 : 教育科学出版社,2022.
[4] 袁君亚 . 基于思维模型建构的 高三化学复习教学—— 以“平衡原理 的应用”为例 [J]. 化学教育 ( 中英文 ), 2022(07):21-25.
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