鄧銓

[摘要]本文以“化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化”為例，闡述在常規(guī)課堂教學(xué)中實施微項目學(xué)習(xí)的必要性，以及設(shè)計微項目學(xué)習(xí)的步驟和策略，包括“確立微項目”和“規(guī)劃微項目”，在微項目實施過程中要依綱據(jù)本，深入挖掘情境素材，采用任務(wù)驅(qū)動法，通過建構(gòu)模型的方式，實現(xiàn)知識的整合、內(nèi)化、升華，達到深度學(xué)習(xí)的目的。

[關(guān)鍵詞]微項目學(xué)習(xí);高中化學(xué);常規(guī)課堂

[基金項目]區(qū)級課題“PCK視角下高中化學(xué)教學(xué)研究”，編號：HZSD0820190041。省級課題“TPACK視閾下‘項目式學(xué)習(xí)應(yīng)用于化學(xué)反應(yīng)原理進階教學(xué)實踐”，編號：MJYKT2019-011。

項目式學(xué)習(xí)，“是以建構(gòu)主義理論為指導(dǎo)，以小組合作方式進行規(guī)劃和解決項目任務(wù)的學(xué)習(xí)方式，強調(diào)學(xué)生的自我導(dǎo)向?qū)W習(xí)能力，倡導(dǎo)學(xué)生和教師共同作出決策，注重學(xué)生過程技能和核心素養(yǎng)的培養(yǎng)”。常規(guī)的項目式學(xué)習(xí)持續(xù)時間長，一般要好幾個課時甚至幾周的時間，且對學(xué)生綜合素質(zhì)要求較高，在新課教學(xué)中很難有效開展。為兼顧學(xué)生知識的獲得、技能的提升和素養(yǎng)的培養(yǎng)，在常規(guī)教學(xué)中可以將項目式學(xué)習(xí)微型化，即“將單位課時的核心知識情境化，轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實生活中的實際問題，激發(fā)學(xué)生探索發(fā)現(xiàn)的欲望，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力”。微項目學(xué)習(xí)占用的時間少，一般在1～2個課時里完成，研究內(nèi)容精細(xì)化，可快速引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

一、實施微項目學(xué)習(xí)的必要性

微項目學(xué)習(xí)以學(xué)生為主體，教師通過整合單元或章節(jié)課程內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)真實情境，讓學(xué)生深度參與問題解決的全過程，親自動手實踐，在探究和解決問題的過程中獲得基本知識和關(guān)鍵能力，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)理解、實踐應(yīng)用、遷移創(chuàng)新能力，從而達到深度學(xué)習(xí)的目的。傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式很多只注重問題解決過程，忽略了知識積累，所以在常規(guī)的課堂教學(xué)中采用微項目學(xué)習(xí)就顯得極其必要。課后曾有學(xué)生反饋說：“這種學(xué)習(xí)方式非常新穎，每節(jié)課都感覺意猶未盡，連接書本和生活，感覺到了學(xué)習(xí)化學(xué)的意義，現(xiàn)在更愛上化學(xué)課了?！北疚脑诶碚摵蛯嵺`的基礎(chǔ)上，從書本知識延伸到工業(yè)生產(chǎn)實際情況，對教師在常規(guī)課堂教學(xué)中設(shè)計和實施微項目學(xué)習(xí)進行了積極的探索。

二、設(shè)計微項目學(xué)習(xí)的步驟及策略

1.確立微項目

確立微項目學(xué)習(xí)主題主要是“依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)、考試大綱和學(xué)生經(jīng)驗精心遴選社會性熱點議題、化工生產(chǎn)問題、身邊要解決的問題，體現(xiàn)學(xué)科思想方法，發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)”。微項目可以是當(dāng)前的熱點問題、工業(yè)生產(chǎn)問題、社會性議題，也可以是學(xué)生身邊需要解決的問題，所選問題要能涵蓋核心知識，貼近社會和生活，真實有意義，并能引起學(xué)生的興趣。在解決實際問題的過程中，達到知識系統(tǒng)化、思維模式化、理論綜合化、內(nèi)化知識、深度學(xué)習(xí)的目的。

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡稱新課標(biāo)）中明確提到要讓學(xué)生“認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的綜合調(diào)控在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用”。為達到這一教學(xué)目標(biāo)，教師應(yīng)“結(jié)合生產(chǎn)實例，組織學(xué)生開展關(guān)于反應(yīng)條件的選擇與優(yōu)化的討論，促使學(xué)生形成從限度、快慢、能耗等多角度綜合調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的基本思路，發(fā)展學(xué)生綠色化學(xué)的觀念和辯證思維的能力”。工業(yè)合成氨及天然氣的開發(fā)和利用這一真實情境素材，從化學(xué)角度看，可以從溫度、反應(yīng)物濃度及循環(huán)、投料比、壓強、以及催化劑等方面入手對化學(xué)反應(yīng)進行調(diào)控，教學(xué)過程中突出反應(yīng)方向、限度、速率等核心知識點，與新課標(biāo)的要求相吻合。

2.規(guī)劃微項目

在確立微項目之后，教師需要根據(jù)問題實際、知識邏輯、學(xué)生認(rèn)知等方面對微項目進行整體規(guī)劃，確定微項目所涉及的基本問題和能力問題?；締栴}一般具有普遍性，要能概括微項目所涉及的基礎(chǔ)知識，幫助學(xué)生回憶知識，整合知識，升華知識。例如化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化的基本問題包括“如何判斷一個反應(yīng)能否自發(fā)進行”“利用化學(xué)平衡移動的知識分析合成氨需要的外界條件”“可以通過調(diào)節(jié)哪些條件來提高合成氨的速率”“根據(jù)合成氨反應(yīng)的特點，提高平衡轉(zhuǎn)化率和速率應(yīng)分別采取什么措施”等。能力問題要符合完成微項目的基本思路和框架，能整合微項目涉及的基本問題，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并且需要較高的層次思維。例如化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化的能力問題包括“在工業(yè)合成氨生產(chǎn)中，除了具備以上理論知識，還需考慮哪些實際問題？”“在繪制工藝流程圖時，都考慮了哪些問題？”等。

三、微項目實施過程

微項目在實施過程中，緊扣學(xué)科核心知識，注重知識生長和思維提升，采用任務(wù)驅(qū)動法，讓學(xué)生經(jīng)歷復(fù)雜推理、思辨決策、遠(yuǎn)端遷移等綜合性、復(fù)雜性的問題解決過程，在獲得知識與技能的同時，提升實踐應(yīng)用能力和遷移創(chuàng)新能力。

1.任務(wù)一：探究合成氨的適宜理論條件。要求學(xué)生從提高轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率兩個角度入手，結(jié)合圖表，提取有用信息，選擇最佳的條件，并進行解釋。培養(yǎng)學(xué)生變化觀念與平衡思想，提升證據(jù)推理與模型認(rèn)知能力。

（1）活動1：創(chuàng)設(shè)情境，引入新課。

[教學(xué)片段]

播放視頻毛主席詞《沁園春·雪》。

教師：中國歷史上每一個大一統(tǒng)的王朝，都曾寫下濃墨重彩的一筆，然而每一個朝代都沒有跳出國祚不超300年、人口不超一億的怪圈。目前新中國人口已經(jīng)達到14億，即將全民脫貧致富奔小康，實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興指日可待！為何新中國可以跳出這個魔咒呢？

設(shè)計意圖：學(xué)生交流研討，深刻理解化學(xué)對社會發(fā)展進步的貢獻，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神與社會責(zé)任，提升民族自豪感，體現(xiàn)愛國主義教育。

（2）活動2：知識梳理，探究合成氨的適宜條件。

設(shè)計意圖：此環(huán)節(jié)要求學(xué)生根據(jù)反應(yīng)特點，從化學(xué)反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率兩個角度入手，從圖表中提取有用信息，選擇適宜的外界條件，并加以解釋，培養(yǎng)模型認(rèn)知和平衡思想。

2.任務(wù)二：優(yōu)化合成氨的工業(yè)生產(chǎn)流程。學(xué)生在已經(jīng)掌握合成氨的最佳理論條件的前提下，解決工業(yè)生產(chǎn)中面臨的問題。學(xué)生根據(jù)教師的不斷追問進行頭腦風(fēng)暴，經(jīng)過討論、分享，確定設(shè)計陌生工業(yè)合成問題的系統(tǒng)思路和視角，緊扣知識的積累和思維的升華。

[教學(xué)片段]

教師：在實際生產(chǎn)中，除了具備以上理論知識，還需考慮哪些問題？

學(xué)生1：反應(yīng)物要循環(huán)利用，不能隨意排放。

學(xué)生2：要選擇合適的投料比，避免浪費。

學(xué)生3：在條件的選擇過程中還要考慮成本問題。

學(xué)生4：原料氣不能直接合成。要先凈化，以防催化劑中毒。

學(xué)生5：尾氣不能隨意排放，要考慮綠色環(huán)保的問題。

學(xué)生6：利用反應(yīng)產(chǎn)生的能量預(yù)熱合成氣，節(jié)約成本。

教師：同學(xué)們說得非常好，在工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)中，我們需要考慮綠色環(huán)保、經(jīng)濟效益、物質(zhì)及能量的循環(huán)等各方面的問題。請大家根據(jù)剛才討論的內(nèi)容，小組合作繪制工業(yè)合成氨工藝流程圖。

設(shè)計意圖：此環(huán)節(jié)期望學(xué)生發(fā)散思維，多方面考慮實際工業(yè)生產(chǎn)問題，能夠創(chuàng)造性地提出一些修改意見，完成并優(yōu)化工藝方案。學(xué)生要尊重事實和證據(jù)，獨立思考，敢于質(zhì)疑和批判，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神。

3.任務(wù)三：拓展延伸，設(shè)計以天然氣合成甲醇的工藝流程。要求學(xué)生通過小組合作，設(shè)計具體的工藝流程圖，關(guān)注原料來源、凈化、反應(yīng)物循環(huán)、產(chǎn)物分離、能量循環(huán)、綠色環(huán)保等問題，提升學(xué)生問題解決及系統(tǒng)思維能力，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神。

教師：現(xiàn)在我們想開一個以天然氣為原料的化工廠，應(yīng)該怎么利用天然氣中的甲烷呢？

學(xué)生交流、討論，得出結(jié)論：物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量轉(zhuǎn)化。

教師：甲烷性質(zhì)穩(wěn)定，一般先轉(zhuǎn)化成CO和H₂，再從CO和H₂出發(fā)合成我們所需要的化工產(chǎn)品。請問如何實現(xiàn)CH₄轉(zhuǎn)化為CO和H₂？還需要哪種反應(yīng)物？

學(xué)生：可以選擇CO₂、H₂O、O₂、H₂O₂等，因為它們都含氧元素。

教師：CH₄轉(zhuǎn)化成CO和H₂后，進一步合成CH₃OH，請大家根據(jù)反應(yīng)特點并結(jié)合剛才的討論內(nèi)容，以小組為單位對CO+2H₂=CH₃OH?！鱄3OH的工藝流程圖。

設(shè)計意圖：找出工業(yè)合成中物質(zhì)及能量轉(zhuǎn)化的規(guī)律，建立解決復(fù)雜化學(xué)問題的思維框架，將所學(xué)知識系統(tǒng)化，培養(yǎng)證據(jù)推理和模型認(rèn)知的能力。

四、教學(xué)反思

1.依綱據(jù)本，廣泛挖掘情境素材

選擇情境素材時，需根據(jù)核心知識點及教學(xué)目標(biāo)遴選素材，所選素材要全面體現(xiàn)科學(xué)性、過程性、時代性以及挑戰(zhàn)性，要能實現(xiàn)知識結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化。本案例所選素材不僅可以承載反應(yīng)的方向、限度、速率，而且有助于培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識和調(diào)控反應(yīng)的思維能力。在情境素材的轉(zhuǎn)化過程中，主要考慮如何組織學(xué)生活動。例如探究合成氨及天然氣的綜合利用時，需提供相應(yīng)文獻資料，這些相關(guān)的圖表信息，主要讓學(xué)生經(jīng)過充分討論，明確思路，選擇有用信息。

2.任務(wù)驅(qū)動，引導(dǎo)貫穿課堂教學(xué)

本案例主要圍繞途徑選擇、條件選擇、工藝設(shè)計來展開，以設(shè)計工藝流程為載體，優(yōu)化生產(chǎn)方案，通過驅(qū)動性問題引導(dǎo)、組織教學(xué)。學(xué)生依次完成分析解釋、簡單設(shè)計、問題解決、系統(tǒng)思維等任務(wù)。任務(wù)一要求學(xué)生從化學(xué)反應(yīng)方向、速率、限度的角度探究合成氨的適宜條件。任務(wù)二從獲得目標(biāo)物質(zhì)出發(fā)，不斷回歸教材，貼近生產(chǎn)生活實際，面對真實復(fù)雜的問題，突出解決問題的思維路徑。任務(wù)三要求學(xué)生設(shè)計并優(yōu)化天然氣合成甲醇的工藝流程，進而將所學(xué)知識系統(tǒng)化、邏輯化，達到深度學(xué)習(xí)的目的。

3.建構(gòu)模型，培育認(rèn)知形成過程

本案例以工業(yè)合成氨為基礎(chǔ)，延伸到由天然氣合成甲醇，以化學(xué)反應(yīng)方向、速率、限度為知識落腳點，通過繪制工藝流程圖綜合學(xué)科模塊知識，整合形成新的思路，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，探討工業(yè)合成背后的化學(xué)思考，有利于學(xué)生形成工業(yè)合成的系統(tǒng)思維。

4.結(jié)合實踐，實現(xiàn)思維升華

項目緊扣核心知識，專注于學(xué)科核心內(nèi)容與社會生活的關(guān)聯(lián)，強調(diào)應(yīng)用性、邏輯性的學(xué)習(xí)，著眼于思維的升華。設(shè)計的實踐項目符合學(xué)生認(rèn)知水平，讓學(xué)生經(jīng)過整合知識、梳理思路、明確認(rèn)知，進而將相關(guān)知識遷移到工業(yè)制硫酸、硝酸、氯堿工業(yè)等其他相關(guān)的工業(yè)生產(chǎn)中，達到知識外顯的作用。