戴克華|浙江省春暉中學(xué)

陳琳琳|浙江省紹興市上虞區(qū)教師發(fā)展中心

當(dāng)前，旨在強(qiáng)化學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和社會(huì)責(zé)任的深度學(xué)習(xí)受到了前所未有的關(guān)注，許多學(xué)者從不同角度對(duì)其進(jìn)行了界定，如：深度加工學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)[1]；深度遷移知識(shí)與技能的學(xué)習(xí)[2]；深度體驗(yàn)知識(shí)創(chuàng)生過程的學(xué)習(xí)[3]；深度整合過程與行為的學(xué)習(xí)[4]。在實(shí)際教學(xué)中，深度學(xué)習(xí)就是讓學(xué)習(xí)真正地發(fā)生，即在真實(shí)問題的驅(qū)動(dòng)下主動(dòng)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)高階思維，實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)的落地。而項(xiàng)目化學(xué)習(xí)是一種建構(gòu)性的“教”與“學(xué)”的方式，其項(xiàng)目推進(jìn)的過程，就是學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)真實(shí)發(fā)生的過程。

所謂項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，就是教師將學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)項(xiàng)目化，指導(dǎo)學(xué)生基于真實(shí)情境提出問題，并利用相關(guān)知識(shí)與信息資料開展設(shè)計(jì)、研究和實(shí)踐操作，最終解決問題并展示和分享項(xiàng)目成果。其觀點(diǎn)或概念可概括為四個(gè)要素，即“目標(biāo)（學(xué)習(xí)任務(wù)）—主題（真實(shí)問題）—形式（合作探究）—目的（深度學(xué)習(xí)）”，而“教”與“學(xué)”的互動(dòng)可以在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)實(shí)施的四個(gè)階段（確立項(xiàng)目主題、確立項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)、確立項(xiàng)目學(xué)習(xí)流程、實(shí)施項(xiàng)目）得到充分的展現(xiàn)。

下面，筆者以人教版普通高中教科書《化學(xué)》選擇性必修1“研究與實(shí)踐”欄目中的“暖貼的設(shè)計(jì)與制作”為例，闡述促進(jìn)深度學(xué)習(xí)發(fā)生的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)實(shí)施流程。

一、基于生產(chǎn)、生活中有價(jià)值的真實(shí)問題解決確立項(xiàng)目主題

開展項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的前提是選擇項(xiàng)目，選擇原則是真實(shí)而有價(jià)值。真實(shí)，即情境要貼近學(xué)生的生活實(shí)際，或者是生產(chǎn)、生活中實(shí)際存在的問題、出現(xiàn)的變化等；有價(jià)值，即項(xiàng)目要具有學(xué)科核心知識(shí)，能挖掘出承載思維活動(dòng)的驅(qū)動(dòng)性問題，最終能夠幫助學(xué)生自主建構(gòu)相關(guān)思維模型或深化已學(xué)理論模型?！芭N的設(shè)計(jì)與制作”項(xiàng)目是面向高二學(xué)生開發(fā)的學(xué)習(xí)案例，以“能量守恒觀”“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”為大概念，基于“化學(xué)反應(yīng)與熱效應(yīng)”“化學(xué)反應(yīng)與電能”的大單元教學(xué)背景，以“化學(xué)反應(yīng)速率的調(diào)控”為核心知識(shí)，通過實(shí)際生活中有價(jià)值的真實(shí)問題解決，實(shí)現(xiàn)以驅(qū)動(dòng)性問題為主線的學(xué)生活動(dòng)探究，從而促使深度學(xué)習(xí)的發(fā)生，提升并呈現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)力。

二、基于學(xué)科核心知識(shí)和素養(yǎng)的落實(shí)確立項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)

項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中，教師要根據(jù)學(xué)科核心知識(shí)和素養(yǎng)的要求，將選定項(xiàng)目拆解成幾個(gè)子項(xiàng)目，串聯(lián)起“知識(shí)線”和“活動(dòng)線”，從而形成該項(xiàng)目的學(xué)習(xí)目標(biāo)。“暖貼的設(shè)計(jì)與制作”項(xiàng)目化學(xué)習(xí)目標(biāo)詳見表1。

三、基于思維進(jìn)階的驅(qū)動(dòng)性問題解決確立項(xiàng)目學(xué)習(xí)流程

在選定項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，針對(duì)核心知識(shí)和真實(shí)情境提出思維進(jìn)階的驅(qū)動(dòng)性問題，是分解項(xiàng)目并為學(xué)生搭建探究階梯的重要步驟。因此，教師在分解項(xiàng)目時(shí)，要重點(diǎn)考慮將涉及的核心知識(shí)提取成本質(zhì)問題，并轉(zhuǎn)化為探究過程中的驅(qū)動(dòng)性問題，然后在問題驅(qū)動(dòng)下引導(dǎo)學(xué)生形成高階思維，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

在“暖貼的設(shè)計(jì)與制作”項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中，筆者以“如何制作一個(gè)優(yōu)質(zhì)暖貼”為驅(qū)動(dòng)性問題，引導(dǎo)學(xué)生開展學(xué)習(xí)研究。其流程詳見圖1。

表1“暖貼的設(shè)計(jì)與制作”項(xiàng)目化學(xué)習(xí)目標(biāo)

圖1“暖貼的設(shè)計(jì)與制作”項(xiàng)目化學(xué)習(xí)流程

四、基于互助合作和評(píng)價(jià)反思的深度學(xué)習(xí)模式實(shí)施項(xiàng)目

互動(dòng)合作的學(xué)生活動(dòng)是項(xiàng)目實(shí)施的基礎(chǔ)，學(xué)生需要按照子項(xiàng)目分組進(jìn)行分析、研究、實(shí)驗(yàn)。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中，更重要的學(xué)生活動(dòng)是交流反饋、評(píng)價(jià)反思，學(xué)習(xí)成果的分享和評(píng)價(jià)必須覆蓋全過程。下面，筆者對(duì)三個(gè)子項(xiàng)目的師生合作活動(dòng)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

（一）子項(xiàng)目1：暖貼的成分探究

學(xué)生根據(jù)教師提供的學(xué)習(xí)支撐（資料），對(duì)暖貼成分的作用進(jìn)行分析，在研究過程中形成“能量守恒觀”以及“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的大概念。

【情境資料1】提供暖貼實(shí)物，成分表顯示暖貼的主要成分有鐵粉、活性炭、食鹽、蛭石、吸水性樹脂等。

【驅(qū)動(dòng)問題1-1】請(qǐng)結(jié)合金屬腐蝕的原理分析暖貼的發(fā)熱原理。

【實(shí)踐活動(dòng)1-1】學(xué)生交流討論后得出結(jié)論：

【驅(qū)動(dòng)問題1-2】原電池是一種化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，該過程的能量轉(zhuǎn)化方式是什么？

【實(shí)踐活動(dòng)1-2】學(xué)生交流討論后得出結(jié)論：化學(xué)能可轉(zhuǎn)化為熱能。

【教學(xué)評(píng)價(jià)1】讓學(xué)生利用已有的知識(shí)分析生活中的真實(shí)問題，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，使其形成能量守恒的大概念。

【情境資料2】蛭石是一種天然、無機(jī)、無毒的礦物質(zhì)，屬于硅酸鹽。它在高溫作用下會(huì)膨脹，內(nèi)部會(huì)形成細(xì)小的空氣隔層。

【驅(qū)動(dòng)問題2】蛭石的作用是什么？

【實(shí)踐活動(dòng)2】學(xué)生交流討論后得出結(jié)論：要使溫度降低緩慢，可使用礦物材料蛭石來保溫。

【教學(xué)評(píng)價(jià)2】利用無機(jī)非金屬材料的知識(shí)理解輔料蛭石的保溫原理，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的大概念。

【情境資料3】吸水樹脂是以丙烯酸鈉為單體，在引發(fā)劑和交聯(lián)劑存在下經(jīng)沉淀聚合形成的水不溶性聚合物。其制備原理詳見圖2。

【驅(qū)動(dòng)問題3】吸水樹脂為什么能吸水？聚丙烯酸鈉也具有強(qiáng)吸水性，為什么要加入交聯(lián)劑，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)？

【實(shí)踐活動(dòng)3】學(xué)生交流討論后得出結(jié)論：—COONa是強(qiáng)吸水基團(tuán)；防止吸水樹脂溶于水。

【教學(xué)評(píng)價(jià)3】利用有機(jī)高分子知識(shí)理解高分子吸水樹脂的保濕原理，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的大概念。

圖2吸水樹脂制備原理

（二）子項(xiàng)目2：暖貼發(fā)熱原理解析及實(shí)驗(yàn)探究影響發(fā)熱的因素

學(xué)生在“發(fā)熱原理”分析研究的基礎(chǔ)上，緊緊圍繞“化學(xué)反應(yīng)速率調(diào)控”這個(gè)學(xué)科核心知識(shí)，運(yùn)用“變量控制”的實(shí)驗(yàn)思想，多角度探究各種因素對(duì)反應(yīng)速率的影響。

【實(shí)驗(yàn)1】利用溫度數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器測(cè)定Fe-NaCl(aq)-C原電池發(fā)熱效果。

【驅(qū)動(dòng)問題1】溫度變化為什么不明顯？如何加快反應(yīng)速率？

【實(shí)踐活動(dòng)1】學(xué)生交流討論后得出結(jié)論：反應(yīng)速率比較慢，熱量不容易累積，所以溫度變化不明顯，可以從電極材料、電極距離、電極表面積、電解質(zhì)種類、電解質(zhì)濃度、供水材料、供氧材料等角度來加快反應(yīng)速率。

【實(shí)驗(yàn)2】驗(yàn)證電極材料對(duì)發(fā)熱效果的影響。

【驅(qū)動(dòng)問題2】從溫度傳感器測(cè)定的數(shù)據(jù)可知，以鋁作電極材料比用鐵作電極材料的發(fā)熱效果明顯要好，但是商用的暖貼卻都以鐵粉為原料，其原因何在？

【實(shí)踐活動(dòng)2】學(xué)生從化學(xué)原理工業(yè)應(yīng)用的要求角度，分析出“反應(yīng)太快，不可控，持續(xù)時(shí)間短；價(jià)格比較貴”等因素，樹立理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)科價(jià)值思維。

【實(shí)驗(yàn)3】探究NaCl溶液的濃度大小對(duì)發(fā)熱效果的影響，數(shù)據(jù)如下。

1%NaCl溶液，最高溫度27.8℃；

5%NaCl溶液，最高溫度28.7℃；

10%NaCl溶液，最高溫度29.5℃；

15%NaCl溶液，最高溫度27.9℃。

【驅(qū)動(dòng)問題3-1】隨著氯化鈉溶液濃度的增加，發(fā)熱效果（最高溫度）經(jīng)歷了先增后減的過程，請(qǐng)解釋原因。

【實(shí)踐活動(dòng)3-1】學(xué)生交流討論后得出結(jié)論：影響吸氧腐蝕速率的因素是多樣的。在NaCl濃度較低時(shí)，電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性影響占主導(dǎo)，濃度增大，吸氧腐蝕速率加快，發(fā)熱效果增強(qiáng)；在NaCl濃度較高時(shí)，電極（正極）反應(yīng)物O2（溶解氧）濃度影響占主導(dǎo)，濃度增大，氧氣溶解度減小，吸氧腐蝕速率減慢，發(fā)熱效果減弱。

【驅(qū)動(dòng)問題3-2】為什么隨著NaCl溶液濃度的增加，溶解氧的濃度開始減??？

【實(shí)踐活動(dòng)3-2】學(xué)生交流討論后得出結(jié)論：氧氣為非極性分子，NaCl溶液為極性溶劑，隨著NaCl濃度增大，溶液極性增強(qiáng)，氧氣溶解度降低。

【教學(xué)評(píng)價(jià)4】學(xué)生在探究、分析、交流后得出該反應(yīng)體系中電解質(zhì)濃度的改變還會(huì)引起溶解氧含量的改變，即實(shí)驗(yàn)并非在“單因子變量”的條件下進(jìn)行，因此出現(xiàn)認(rèn)知沖突。這可讓學(xué)生在認(rèn)知沖突中發(fā)展批判性思維，并在問題解決中建立量變到質(zhì)變的觀念。

【實(shí)驗(yàn)4】探究鐵粉顆粒大小對(duì)發(fā)熱效果的影響。

反應(yīng)物配比相同的條件下，探究鐵粉顆粒大小對(duì)暖貼發(fā)熱最高溫度及最高溫度維持時(shí)間的影響。實(shí)驗(yàn)分組詳見表2。

表2實(shí)驗(yàn)分組

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)結(jié)果詳見圖3（說明：這里的縱坐標(biāo)“溫度”為反應(yīng)的“最高溫度”）。

圖3鐵粉顆粒（目）數(shù)增加對(duì)發(fā)熱效果的影響

【驅(qū)動(dòng)問題4】為什么隨著鐵粉顆粒逐漸減小，反應(yīng)物接觸面積逐漸增大，暖貼發(fā)熱最高溫度呈現(xiàn)先增后減的情況呢？

【實(shí)踐活動(dòng)4】學(xué)生交流討論后得出結(jié)論：隨著鐵粉顆粒變小，反應(yīng)物接觸面積增大，反應(yīng)速率加快，最高溫度上升；但當(dāng)顆粒減小到一定程度后，內(nèi)部鐵粉由于包覆作用而不能與氧氣充分接觸，導(dǎo)致反應(yīng)速率變慢，最高溫度下降。

【教學(xué)評(píng)價(jià)5】學(xué)生在探究、分析、交流后得出該反應(yīng)體系中鐵粉顆粒大小的改變還會(huì)引起氧氣進(jìn)入量的改變，即實(shí)驗(yàn)并非在“單因子變量”的條件下進(jìn)行，這讓學(xué)生再次出現(xiàn)認(rèn)知沖突。激發(fā)學(xué)生在認(rèn)知沖突中解決問題，能培育其“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”以及“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”等方面的核心素養(yǎng)，最終實(shí)現(xiàn)以培養(yǎng)高階思維為目的的深度學(xué)習(xí)。

（三）子項(xiàng)目3：制作更優(yōu)質(zhì)的暖貼

子項(xiàng)目3在子項(xiàng)目2探討交流的基礎(chǔ)上，選擇合適的原料配比制作暖貼，然后用溫度傳感器測(cè)定發(fā)熱效果，并與市售暖貼進(jìn)行對(duì)比，從而建構(gòu)起運(yùn)用項(xiàng)目化學(xué)習(xí)解決真實(shí)問題的思維模型，詳見圖4。

圖4運(yùn)用項(xiàng)目化學(xué)習(xí)解決真實(shí)問題的思維模型

由圖5可知，在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中，教師需要做到以下四點(diǎn)：（1）基于核心知識(shí)的運(yùn)用與發(fā)展確定項(xiàng)目，將其分解成子項(xiàng)目并確定學(xué)習(xí)目標(biāo)；（2）提取本質(zhì)問題，將其設(shè)計(jì)成思維進(jìn)階的驅(qū)動(dòng)性問題；（3）提供學(xué)生探究過程中的學(xué)習(xí)支撐，幫助學(xué)生形成高階認(rèn)知；（4）進(jìn)行階段性教學(xué)評(píng)價(jià)和成果評(píng)價(jià)。學(xué)生需要在驅(qū)動(dòng)性問題的指引下，在各子項(xiàng)目活動(dòng)中主動(dòng)思考、自主探究、合作交流、處理信息、完成實(shí)踐、反思改進(jìn)、形成成果。整個(gè)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)過程可概括為六個(gè)維度，詳見圖5。

圖5項(xiàng)目化學(xué)習(xí)過程的六個(gè)維度

項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中的這種“教”與“學(xué)”的互動(dòng)模式，既是深度學(xué)習(xí)的落地途徑，也是新課程教學(xué)課堂改革的出路所在，還是高素質(zhì)和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)模式，能有效促進(jìn)學(xué)生學(xué)科思維的形成和學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。

項(xiàng)目化學(xué)習(xí)是由人類活動(dòng)系統(tǒng)化衍生而來的，它的實(shí)施進(jìn)一步加深了知識(shí)系統(tǒng)化、程序化、模型化的發(fā)展，為思維建模和學(xué)科素養(yǎng)的發(fā)展提供了很好的活動(dòng)載體。它不但是一種學(xué)習(xí)方式，也是一種教學(xué)模式，還是一種課程形態(tài)。在這種課程形態(tài)中，作為學(xué)習(xí)主體，學(xué)生應(yīng)先建構(gòu)學(xué)習(xí)共同體，再利用教師提供的學(xué)習(xí)工具作支撐，在一定的規(guī)則內(nèi)與知識(shí)客體產(chǎn)生聯(lián)系，然后通過系統(tǒng)互動(dòng)進(jìn)行深度理解和辨析，產(chǎn)生新的知識(shí)客體或猜想，并以此推動(dòng)潛在的客體共享、衍生，促進(jìn)新情境問題的解決，最終讓深度學(xué)習(xí)真正發(fā)生。