开展项目式学习 获得高阶思维的研究 *——以“雾霾揭秘”项目学习设计为例

王仁阳

(福建省厦门市湖滨中学 福建 厦门 361000)

1.问题的提出

如何实现“发展学生化学学科核心素养”这一主旨。项目式学习是一种值得探索的教学模式，它是基于建构主义理论的学习模式，通过活动任务优化教学过程和基于真实情境的项目式化学学习，可以获得高阶思维，从而提高教学质量。项目式学习的关键环节是做好“素养为本”化学教学设计，由于项目资料及其分析通常涉及到大学内容，要求老师重拾大学所学；这对一线教师而言这无疑极具挑战性。老师们遇到的主要问题有：(1)如何在项目式学习中突出学习的过程性与实践性，运用核心化学知识解决问题。(2)如何在项目学习中达成培养创新人才的根本目的，使核心素养的培养真正落地。针对这些问题笔者以“雾霾揭秘”项目学习设计为例，对相关问题的进行了研究。

2.雾霾揭秘项目学习设计方案

2.1 应用教育心理学理论指导项目学习的设计。德国心理学问题解决专家邓克尔认为解决问题的过程包括一般范围、功能性解决和特定性解决三个阶段。把项目学习问题设置主要在功能性解决阶段和特定性解决阶段，学生可以更深入具体地思考问题，提出实现某途径的各种可行的方案，从而促成主动学习。通过讨论、实践和教授他人达到深度学习的目的。所以设计让学生通过完成雾霾的形成与消除项目学习的问题解决达到培养化学核心素养目的。

项目学习的目标是帮助学生深度认知化学核心知识、提升化学核心素养、锤炼综合思维能力，在课堂上让学生亲历问题解决的过程是关键。教学设计上宜采用以变化观念入手从不同视角对纷繁复杂的化学变化进行分类研究，逐步揭示雾霾中各类变化的特征和规律；预测在一定条件下雾霾成分可能发生的化学变化。用证据推理的核心认知视角去设计实验探究检验雾霾离子的存在、设计实验证明在复杂体系中(有多种干扰离子的情况下)某种离子的存在，并形成离子检验问题解决的思维模式。用信息获取和化学动力学与热力学等高阶视角分析雾霾的成因与消除问题，形成科学家式的解决问题的能力，并培养了社会责任意识。

2.2 项目设计思路与学习目标达成。

(1)雾霾形成原因分析与消除方法研究(从元素守恒观、离子反应观、氧化还原观、反应机理观证据推理观的视角揭示雾霾中各类变化的特征和规律，培养创新意识和科学精神)

(2)通过亲历问题解决的过程达成学习目标(深度学习化学核心知识、提升化学核心素养、锤炼综合思维的能力。)

2.3 项目学习任务与活动达成目标设计。确立项目学习目标→设置以雾霾介绍作为情境的项目导引→进入学习任务。

【任务1】雾霾中可溶性离子成分的检验(目标：“证据推理与模型认知”的培养，以离子检验的思维模型培养为落脚点。)

活动1：讨论复杂体系中离子的检验(目标：形成离子检验的思维模型)

试样溶液：(1)选择合适试剂反应条件;(2)将离子分离在不同状态中;(3)再次分离在不同状态中;(4)寻找证据并逐一检出。

活动2：了解色谱法对离子的定性、定量检验(目标：认识现代科学仪器检验的优势，培养“科学探究与创新意识”)

【任务2】雾霾形成的机理分析(目标:化学变化观与“宏观辨识与微观探析”的培养)

活动1：从所给的信息图中找出雾霾形成的污染源与最终的污染物(目标:用元素线查找复杂的信息体系中物质变化的过程)

活动2：SO2与NOX如何形成大气颗粒物(目标:用元素守恒、离子反应、氧化还原反应的视角分析物质变化)

活动3：讨论雾霾离子成分形成的“隐藏”的元凶(目标：善于发现关键问题的能力培养)

(1)为什么有学者认为，在初步控制硫化物、氮氧化物排放后，如果不能控制氨气排放，治霾的成效会打折？

(2)为什么北方比南方易形成雾霾？

活动4：对NOX与VOCs等形成光化学烟雾的分析(目标：从大学反应机理视角分析问题的能力培养，形成读取信息并利用关键信息解决问题的能力，本活动选取坐标图信息、VOCs形成危害的反应机理、能量图信息等。)

【任务3】雾霾的消除方法(目标：问题解决要从根源入手的观念培养)

活动1：讨论雾霾污染源汽车尾气净化原理(目标：学会从反应机理视角对三元催化转化技术的分析)

活动2：烟气脱硫脱硝(目标：学会从化学动力学与热力学视角分析问题)

活动3：讨论现阶段自己力所能及的治理雾霾建议(目标：培养社会责任意识)

【项目梳理】

(1)消除建议(污染源头、建议讨论、科学精神、社会责任)。(2)离子检验(设计实验、现象分析、获取证据)。(3)雾霾原因(成因机理、元素守恒、氧化还原、变化守恒观)。达成核心素养的培养。

3.教学小结与反思

项目学习以思想正能量，社会问题需要化学解决它的理念来设计。通过对“雾霾揭秘”项目学习的案例研究的深度挖掘，试图设计出具有相对开放性和思维性的学习任务,突出学习过程性与实践性，尝试将核心素养的培养作为探究主题，在课堂上让学生亲历问题解决的过程,使项目式学习真正行之有效。

小结1.由于化学核心素养有5个维度，故每个活动重点突出其中某个维度的培养。

小结2.项目学习可以让学生本来点状知识体系连成网络，认知心理学认为当联结点越多，知识的调用就会越顺利，学习就会越深入，从而提高了复杂和综合的问题解决能力。

小结3.项目学习设计时注重应用认知心理学理论，活动过程通过信息输入与尝试输出，建立了思维模型，再应用此思维模型解决问题，训练应用思维模型的信息输出能力。通过进一步深度学习，达到思维系统网络化，学会用科学家的思维方法解决问题，达到培养创新思维的目的。

但在项目学习实践中的也有以下几点值得反思。

3.1 项目前沿要对“核心素养”的培养提供落地帮助，而非只是科普。尽量避免只是挂一个项目情景的架子而行知识学习之实，对项目学习之精华——“学科思想”的培养却没有落实。这里要求老师提供有效素材来实现对学生的问题解决提供帮助。

3.2 项目学习必需的“三高”条件。(1)学生素质高;(2)教师素质高;(3)项目内容选材高。这注定项目学习只是培优的学习模式。一般水平的学生可能不适应项目学习。

3.3 项目学习内容常要从工业和科研实际问题解决入手：要多角度思考问题的解决方案。如从电化学、热力学与动力学、工业效率，环境保护等。这倒逼老师要恢复大学的化学视角，以免出现科学性错误。教学相长，开展项目学习对提高老师的素质是很有帮助。

总之，通过项目学习培养的核心素养是高效的，项目学习内容要精选，问题链层次与难度要针对学生的最近发展区来设置，项目主要是提供一种问题解决的思路与方法，并依此找到学习内容。要使核心素养的真正落地，要形成“用真实情境→通过承载核心素养的问题设置→组织问题解决的课堂活动→获得高阶思维能力”的任务型教学流程的设计理念。在具体的项目式学习设计中，要努力做到形散神不散，“形”是项目学习的具体内容，“神”是培养核心素养的高阶思维，是可迁移应用和有创新意识的。所以“神”是项目式学习的灵魂，是创新的源泉，“形”是核心素养能力在具体应用的体现。