李燕 刘江涛
摘要:设计并实施了“制作简易海水淡化装置”四课时的项目式学习活动。学生在一系列任务的驱动下,经历了查阅资料、调研访谈、创意设计、动手制作、展示表达、方案评价、反思改进等多样化实践活动,有效实现了以课育劳、以劳促教、劳教融合的教学目标,充分发挥了劳动教育在化学课堂上的育人价值。
关键词:海水淡化;项目式学习;劳动教育;劳教融合
《义务教育化学课程标准(2022年版)》明确强调坚持德育为先,提升智育水平,加强体育美育,落实劳动教育[1]。2020年7月,由教育部印发实施的《大中小学劳动教育指导纲要(试行)》中提出融合学科劳动教育课程,利用劳动教育和学科教育的某种内在关联性渗透劳动教育内容,以熏陶的方式发展学生的劳动素养[2]。可见,劳动教育在国家教育政策中越来越受到重视,但是在学科教学中怎样渗透劳动教育、渗透哪些内容等问题仍未有标准答案。
项目式学习是一种建构性的教与学方式,倡导“任务导向”“做中学”等。教师将学生的学习任务项目化,指导学生基于生活中的真实情境而提出问题,然后以小组为单位进行相关信息资料的调查收集,再开展研究、设计和实践操作,最终解决问题并展示和分享项目成果,完成预定的“项目”[3]。
项目式学习为劳动教育向其他学科的渗透拓宽了渠道[4]。采用项目式学习的方式进行教学,设计一些让学生通过实践操作进行学习的任务,学生要完成某一个“项目”,他们就必须动手做,要付出努力和汗水,这和劳动教育所倡导的“动动手、出出汗”具有内在一致性。因此,在项目式学习过程中渗透劳动教育,可有效地引导学生树立正确的劳动观念、掌握必备的劳动能力、培育积极的劳动精神,养成良好的劳动习惯和品质,从而全面提高学生劳动素养。
1 项目主题的确立与分析
*陕西省教育科学“十四五”规划2022年度青年课题项目“基于项目式学习的学科融合校本课程的开发与应用”。
水是生命之源,是维系生命的基本要素,地球虽然有71%的面积为水所覆盖,但在全球水资源中,人类真正能够利用的淡水量仅占地球总水量的0.26%,海水淡化作为海水资源的开源增量技术,已成为解决全球水资源危机的重要途径[5]。初中化学“制作简易海水淡化装置”项目是针对淡水资源短缺问题所引发的社会性科学议题而设计的,该项目使学生置身于真实情境中,要求学生利用蒸馏原理分析真实问题、设计海水淡化装置。
本项目的授课对象是初三年級学生。学生在进行项目式学习前已经初步了解淡水资源紧缺,解决水资源危机的重要措施之一是海水的利用,但没有将海水转为淡水需要自己动手的意识,此项目活动可培养学生的劳动意识并由此形成正确的劳动价值观。学生已初步学习了蒸馏的原理,知道蒸馏是对混合物进行分离和提纯的方法之一,但对整套蒸馏装置没有系统的认知,也从未动手设计过一套海水淡化的装置。本活动可让学生全身心参与,手脑并用,亲历实际的制作海水淡化装置的劳动过程,可以培养学生综合运用劳动技能解决实际问题的能力。该项目能架构起劳动教育与化学教学融合的桥梁,使学生在面对个人生活、国家发展和人类发展的共同难题时,肩负科学态度与社会责任,积极参与化学有关的社会实践活动,初步形成参与社会决策的意识(见图1)。
2 教学目标
教学目标是教学活动的中心,是开展教学活动的依据。本项目根据劳动素养的基本结构[6](见图2)确定教学目标。
(1)树立正确的劳动观念。通过自主设计和搭建海水淡化装置,树立“劳动最光荣、劳动最崇高、劳动最伟大、劳动最美丽”的劳动观念。
(2)掌握必备的劳动能力。该项目要求学生自主完成查阅资料、利用蒸馏原理分析真实问题、探索海水淡化方案、设计海水淡化装置、展示并改进装置等任务。让学生在劳动过程中掌握信息收集能力、知识学习能力、科学探究能力、动手制作能力、团队合作能力、分享表达能力、评价反思能力以及优化创新能力。
(3)培育积极的劳动精神。该项目的内容与生活紧密相关,通过自主设计海水淡化装置,体验淡水的来之不易,养成“勤俭节约”精神;通过小组合作养成“开拓创新”精神;通过学习其他小组的劳动成果,养成“砥砺奋进”的精神。
(4)养成良好的劳动习惯和品质。培养学生的劳动素养、责任心、团队意识等,促进学生的化学知识与劳动锻炼的融通运用,使学生养成认真负责、安全规范、珍惜劳动和尊重劳动的品质。
3 项目流程设计
本活动包括导引课、探究课、展示课等3种课型,共4课时,具体项目活动见表1。
4 教学过程
4课时的项目活动已经完整实施。由于篇幅所限,以第2课时探究课“利用蒸馏法设计简易海水淡化装置”为例呈现教学过程。
4.1 练习基本实验操作——蒸馏法
[教师]通过上节课的学习,我们知道淡水资源日益短缺,实施海水淡化是解决淡水危机的有效途径。我们的任务是运用蒸馏法设计并制作一个简易海水淡化装置,要想完成此任务,首先得知道什么是蒸馏法。本节课第一项任务:利用实验室中简单仪器设计出一套蒸馏装置,练习基本实验操作——蒸馏法。
[教师]明确任务一:根据教师提供的实验用品,利用蒸馏法搭建海水淡化装置,获取淡水。
教师提前准备材料:酒精灯、试管、单孔橡皮塞、 玻璃导管、铁架台、胶头滴管、烧杯、氯化钠、水。
设计意图:自主设计简易海水淡化装置前,预先动手练习基本的实验操作——蒸馏法,避免劳动教育的盲目性和随意性,为学生完成本节课的任务指明了方向。
[学生1]老师,我们组没有海水怎么办?
[学生2]我们组也没有。
[学生3]老师没有给我们提供海水,但是提供了氯化钠和水。海水里有大量的氯化钠,我们可以配制氯化钠溶液来模拟海水。
[教师]提供数据:海水中盐的浓度约是35%。
[小组合作]同学们以分好的小组为单位,动手实验。(1)动手配制氯化钠溶液;(2)自主搭建海水淡化装置。
[教师]时间到,所有小组均成功搭建了蒸馏装置图(见图3),并如愿获得了淡水。
[教师提问]运用蒸馏原理的海水淡化装置需要哪些基本结构?每一部分的功能是什么?
[学生2]需要蒸发装置、加热装置、冷凝装置和收集装置。
[教师追问]生活中有哪些简便材料可以替代加热装置和冷凝装置呢?
[学生3]太阳、热光源台灯、电磁炉可以代替加热装置,保鲜膜可以代替冷凝装置。
[教师追问]设计海水淡化装置还需要考虑哪些因素?
[学生4]原料经济实惠、方便可得。
设计意图:通过一系列问题的设置,逐步引导学生分析整套海水淡化装置的结构及功能,减弱任务二的难度。
[教师]接下来,同学们就利用身边的物品来设计自己的蒸馏装置。
[教师]明确任务二:小组分工合作,利用生活中的材料,自行思考方案,利用蒸馏法设计一个简易海水淡化装置。
4.2 学生自行思考活动方案
[教师]提出要求:
(1)在纸上写出所需材料和工具
材料:
工具:
(2)画出设计草图(标出每一部分的名称)
设计意图:发展学生的自主学习、合作探究、展示交流和语言表达的能力,调动学生自主学习、自觉参与劳动和创新创意的积极性,让学生感受“海水淡化”的劳动之艰辛、合作之力量与劳动之美丽。
[小组合作]思考所需材料和工具,并在纸张上罗列出(见图4)。
[小组合作]自行思考设计和制作方案,并画好设计草图(见图5)。
4.3 评价与交流
[教师]明确任务三:小组成员汇报所需的材料以及设计方案。
[小组1汇报]我们组的材料是:海水、一个大铁盆、一张保鲜膜、一个玻璃杯、一颗小石头、电导率测试笔。我们组的方案是:首先把海水倒入大铁盆,在盆的中央放一个玻璃杯;然后在铁盆的上面盖一张保鲜膜,在正对玻璃杯的保鲜膜上方放一颗小石头;最后把铁盆放在太阳底下暴晒,慢慢的保鲜膜上就会出现小水滴,流到玻璃杯里。
[小组2汇报]我们组的启发来自于锡纸花甲粉,锡纸是可以直接加热的。我们组的实验材料是:海水、锡纸、酒精灯、三脚架、保鲜膜、冰块。方案是:把锡纸折成两个大小不同的碗,首先把海水倒入大碗里,然后把小碗放进去;在大碗的上面盖一张保鲜膜;在正对小碗的保鲜膜上方放冰块;最后把大碗放在三脚架上,用酒精灯加热,很快就能看到保鲜膜上出现小水滴,流到小碗里。
[小组3汇报]我们组的材料是:无滤芯养生壶、玻璃水杯、海水、保鲜膜、冰块。方案是:首先把海水倒入养生壶里,在养生壶的中央放一个玻璃水杯;然后在养生壶的上面盖一张保鲜膜,在正对玻璃水杯的保鲜膜上面放一个冰块,最后接通电源开关进行加热。
[小组4汇报]我们组的材料是:海水、一个大铁盆、一张保鲜膜、一个玻璃杯、橡皮。我们组的方案是:首先把海水倒入大铁盆,在盆的中央放一个玻璃杯;然后在铁盆的上面盖一张保鲜膜,在正对玻璃杯的保鲜膜上方放一个橡皮;最后把铁盆放在太阳底下暴晒,慢慢的保鲜膜上就会出现小水滴,流到玻璃杯里。
[教师]明确任务四:对材料的选取、方案的设计、小组合作表现等各方面进行互评,参考评价表[1]中作品、协同合作、表达交流三个评价维度(见表2)。
设计意图:以表格为载体进行过程性评价,发挥评价的育人导向和反馈改进功能;达成以劳树德、以劳增智、以劳强体、以劳育美的目的。
[小组自评、互评]参考其他小组的方案,依据表2,进行自评和互评。
[教师]请各个小组说出自己以及别组作品的优缺点,并给出改进措施。
[小组1汇报]我们组主要从绿色低碳的设计理念出发,充分利用了太阳能,节约能源;缺点是耗时。
[小组4]我们组给小组1的建议是可以增加个放大镜,充分利用物理光学原理,可以节约时间,可以短时间内得到淡化水。
[小组2汇报]我们组和小组3的设计都是从生活出发,充分体现了化学来自于生活,服务于生活的理念,小组3比我们更胜一筹,我们组利用了实验室的三脚架和酒精灯,这两个仪器不是生活中常用的,还需要改进。
[小组3汇报]我们组和小组4有一点和组1、组2是有明显区别的,就是分别把小石块换成了冰块和橡皮擦,避免了保鲜膜被扎破的可能,同时我们组的冰块还可以起到加速冷凝的作用。
[教师]引导学生完善表2中反思与改进评价维度。
[教师]任务三:完善方案。
4.4 准备材料
[课下任务]各组根据自己的设计方案准备所需材料。
5 教学反思
通过这四节课的学习和课后访谈我发现,大多数学生能通过此项目活动感受劳动与生活的密切联系,领悟劳动是人类的本质性活动,能在劳动的过程中体现自己的社会责任感、创新精神和实践能力;且能不断提升劳动热情,经历克服困难的意志体验。
5.1成功之处:
(1)培养了同学们严谨的治学态度,敏锐的观察能力以及他们的动手能力
在充分放手后,我发现学生们的创造力和潜力是惊人的。有的小组还准备了电导率测试笔,将自己设计的海水淡化装置收集的淡水用电导率测试笔进行测试,并查阅了蒸馏水的纯度数值,后与标准数值进行对比,保证了实验的准确度。学生能够积极开动脑筋,大胆想象,设计和制作装置,且效果显著,课堂很成功。
(2)培养了学生自主构建认识思路的劳动意识
先通过小组合作自主设计并汇报方案,再通过生生对话和师生对话优化方案,通过教师不断追问、启发、示范,引导学生从多角度综合考虑问题,让学生亲历完整的解决问题的过程,自主构建知识体系,形成认识思路。
5.2 改进意见
(1)要保障学生完成项目的时间
在探究课的两个课时教学过程中,发现均有小组的任务未在规定时间内完成。由于制作简易海水淡化装置是需要学生动手操作的项目教学,教师要保障学生有充足的时间进行设计和制作,只有有了时间的保障学生才能有充分的時间思考和完善自己的设计。
(2)项目教学中应将评价标准前置
在项目一开始,学生就知道评价表的内容或参与评价表的制定,这样更有利于引导学生积极进行项目活动,充分发挥劳动评价的意义和功能。
参考文献:
[1] 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:人民教育出版社,2020.
[2] 中华人民共和国教育部. 教育部关于印发《大中小学劳动教育指导纲要( 试行)》的通知[EB/OL].(2020-07-07)[2021-07-09] http://www.moe.gov.cn/srcsite/A26/jcj_kcjcgh/202007/t20200715_472808.html.
[3] 申燕,陈尚宝,邹志谱, 等.基于STEM理念下的项目式学习课例设计——以“探秘人体的呼吸”为例[J]. 化学教学,2019,(9):50~55.
[4]杨明全.核心素养时代的项目式学习:内涵重塑与价值重建[J]. 课程?教材?教法,2021, (2):57~63.
[5] 宋瀚文,宋达,张辉, 等.国内外海水淡化发展现状[J]. 膜科学与技术,2021,(4):170~175.
[6] 王红,向艳.指向劳动素养的劳动课程实施及案例分析[J]. 中国教育学刊,2022,(2):77~82.