学科大概念视域下的高中化学微项目教学实践

陈莉靖

摘 要：基于学生学科核心素养发展的需要以及学科大概念与微项目教学之间的关联，以“二氧化氯的实验室制备到化工生产”为例，探索学科大概念视域下的高中化学微项目教学原则和实施策略，为学生创造更加自主的化学学习空间，让学生可以在微项目的探索中获得思维的深化和核心素养的成长，提升高中化学教学质量。

关键词：高中化学；微项目；学科大概念；核心素养

在当前的高中化学教学中，存在教师过于重视知识本位、忽视学生能力养成的问题，导致化学学科的育人价值无法充分展现出来，影响了学生终身学习的发展。因此面对新课程方案实施的需要，高中化学教师有必要探索新的教学路径，从本质上改善化学课堂教学中知识平铺、重复训练的问题，让学生以探究的方式参与化学学习，促进学生科学思维、科学态度等素养的发展。

借助学科大概念视域下的微项目教学实践，重视基于真实情境运用模型解决实际问题，有助于纵向扩宽学生的学习空间，横向联系化学知识间的脉络，让化学教学基于实际的生产、生活，使学生更好地理解化学学科的本质，构建出化学学科大概念。本文以“二氧化氯的实验室制备到化工生产”为例，探讨如何基于学科大概念进行微项目教学设计，以促进学生高阶思维的养成和学科核心素养的培养。

一、问题的提出

《普通高中课程方案（2017年版2020年修订）》明确指出，教师在新课程方案实施过程中以及在设计教学内容时，应重视以学科大概念为核心，对课程内容进行知识结构化设计，以主题为引领，使课程内容情境化，促进学科核心素养的落实[1]。围绕学科大概念进行教学设计已成为新课程方案实施的发展需求和热点问题，学科大概念引领的学科教学实践是实现课堂改革的途径之一。

学科大概念中“大”的内涵不是“庞大”，也不是指“基础”，而是“核心”。这里所谓的核心指的是“高位”或“上位”，具有很强的迁移价值。学科大概念可以形成一个囊括了无数小概念与大量相关事实的知识体，让学生对化学的本质形成深刻理解。在化学学科中，学科大概念包括了“结构决定性质、性质决定用途”“能量守恒”“化学反应是可以从热力学和动力学角度进行调控的”等。

微项目教学来源于项目式教学，是项目式学习的微缩版，强调让学生在做中学，是一种以学生解决生活中实际问题为核心的教学方式。在微项目教学中，需要学生以核心知识的获取作为基本目标，让学生的能力、素养可以在对知识深度理解的基础之上获得构建。此外，微项目教学强调学生的实践性学习，能够让学生做到学用合一，在亲身体验、不断解决问题当中获得知识、形成能力，养成素养。

通过将学科大概念和微项目教学结合在一起，可以让学生在比较短的时间、比较小规模的项目体验中获得深刻的知识探究体验，让学生可以在项目实践中进一步掌握科学探究的方法，促使学生形成学科素养。因此，在高中化学教学中，探索学科大概念视域下的微项目教学能够帮助学生突破课堂教学的局限性，让学生将知识、思维、能力融合在一起，使学生的核心素养获得有效发展，从而改善高中化学教学的质量。

二、学科大概念视域下高中化学微项目教学原则

（一）结构性

学科大概念视域下的微项目教学应当遵循结构性的特征，教师需要对教学内容进行深入分析，在教学内容中提炼出学科大概念，了解教学内容之间的关联，根据学生学科大概念的构建需要，以“学科大概念”为主题来组织学生展开一系列的微项目探索，让学生可以在各个微项目的探索中实现对化学现象的高度抽象，发现化学现象之间的联系，提炼出化学学科大概念，使学生的科学思维等素养获得成长。

（二）发展性

学科大概念视域下的微项目教学实施目的是发展学生的核心素养，而学生的核心素养是在学习活动经验的不断积累中逐渐形成的，具有发展性的特征。因此在教学中，教师也应当遵循发展性的基本原则。教师要正确认识到学生对学科大概念的认识是一个循序渐进的过程，学生一开始只能夠获得比较低级的概念，经过经验的积累，逐渐获得层次较高的概念，最终构建出学科大概念。因此教师要遵循发展性原则，引导学生展开递进式的学习，让学生可以在不断地探索中获得核心素养上的成长。

（三）意义性

学科大概念的发展离不开社会价值的介入，只有对化学学科的社会影响进行深入分析，才能够让学生提炼出学科大概念，并且设计出适合的微项目教学活动。因此教师在教学中要遵循意义性的基本原则，对化学知识和学生现实生活之间的关联展开深入分析，将化学知识、思维方式、价值观整合在一起，从而提炼出适合的学科大概念，为学生的微项目实践探索提供思路。

（四）灵活性

学科大概念视域下的微项目教学应当具有强大的灵活性，能够让学生在微项目的实践探索中认识化学是有用的，化学与生活是紧密联系的。微项目教学的关键点在于“微”，让学生可以在一两节课的时间、在解决小问题中完成项目实践。促使学生将自己获得的信息快速地纳入到自己的知识结构中去，使学生的认知获得深入发展，让学生真正获得终身发展所需要的能力和品格，在将来可以将自己建构的知识模型迁移到更多的陌生情境中，更快、更全面地解决问题[2]。

三、学科大概念视域下高中化学微项目教学实施

（一）基于学生需求，确定项目主题

高三化学一轮复习中，很多老师发现元素及其化合物的知识多而杂，如果只是重复训练，学生容易遗忘。为提高元素及其化合物知识的复习效率，需要系统地把握元素化合物知识之间存在着的广泛联系，结构化地运用相关知识解决实际问题。

二氧化氯是一种高效、环保的消毒剂，其优越性能取代传统的液氯、次氯酸钠等消毒剂。“二氧化氯的实验室制备到化工生产”这一微项目中，涉及实验室制备二氧化氯通常采用氯酸钠和浓盐酸、亚氯酸钠和氯气等作为原料，通过注意控制反应温度、时间和混合比例，以确保产物的纯净度和效率。工业生产还需要考虑成本和效率，通过不断优化生产工艺和设备，提高二氧化氯的生产效率和产品质量。

二氧化氯的实验室制备到工业生产涉及的知识广泛而深入。从基础的理论知识到实践操作，从原料的选择到设备的选型，再到产品的应用，都需要我们不断学习和探索。本微项目设计以学科大概念“物质的结构决定性质，物质的性质决定用途”为统领，以解决二氧化氯的实验室制备到化工生产中的实际问题，将氯及其化合物的知识结构化，培养学生物质观念、变化观念、元素观念、价值观念。

（二）研读课程标准，设好教学目标

“二氧化氯的实验室制备到化工生产”这一项目主题立足于学生对氯及其化合物的转化、氧化还原反应的应用、“价—类二维图”运用的一般方法等基本知识的掌握，让学生在真实情境的探索中，通过任务驱动、问题探究等方式来构建出更加完整的知识框架，让学生实现深度学习，发展学生的核心素养。在这次的微项目教学中，需要达成以下的目标：

1.通过探究实验室中制备二氧化氯，掌握“价—类二维图”运用于无机化合物的转化的一般方法，构建出用实验室制取气体的科学探究模式，形成良好的实验设计思想和分析能力。

2.通过了解二氧化氯的工业制法，体验工业生产的丰富性，深刻体会理论联系实际的重要性，培养化学工匠精神。

3.通过探索二氧化氯作为消毒剂的发展历史，形成良好的科学态度和社会责任意识，认识到化学的学习和化学的发展对社会的发展起到了重要的影响。

4.从定性和定量多角度评价二氧化氯、氯气的杀菌效果，形成学以致用的意识，能够将建构的知识模型迁移到解决现实生活中去。

总之，教师要重视研读课程标准，精准分析学情，选择适合的项目主题，设计出适合的教学目标，从而为项目化教学的展开奠定下良好的基础[3]。

（三）科学规划项目，探索解决方案

学科大概念具有统摄性，表现为高层级学科大概念统摄低层级概念，而其迁移性使得学科大概念能通过“抽象概括”和“迁移应用”实现不同层级的转换。

自下往上的学科大概念的凝练过程，在深刻理解学科本质的基础上，首先梳理课程内容的内在关系，明晰基于事实的概念及其认识功能；其次是基于概念的认识发展逻辑，抽取基本概念；接着是建构基本概念之间的认识思路，提炼核心概念，形成基本认识；最后是基于学科本质理解凝练应当深入持久理解的学科大概念。这是一个抽象概况的过程，学生形成学科大概念后，再进行自上而下进行迁移应用[4]。

在“二氧化氯的实验室制备到化工生产”这一微项目中，教师借助情境创设的方式，引导学生展开对问题解决方法的思索，驱动学生去探索项目实践方案。

（四）学生实践探索，聚焦问题解决

在“二氧化氯的实验室制备到化工生产”这一项目中，师生共同构建研究的基本路线。在学生了解了如何来参与项目实践之后，教师将学生分成小组进行讨论，让学生使用两个课时的时间来完成项目探索。在学生展开微项目探索的过程中，注重让学生去分析二氧化氯的结构、二氧化氯的性质以及二氧化氯的应用，促进学生“结构决定性质，性质决定用途”學科大概念的构建。具体来讲，学生经历了如下实践探索：

一是学生讨论养鱼是很多人的一项爱好，在养鱼的时候，不是只要换水、给鱼提供食物就可以的，还需要抑制水里面的细菌真菌，去除水体中的一些有害物质，给鱼类提供一个良好的生存空间，这样才可以保证鱼的健康生长。那么我们可以怎样对鱼缸里面的水进行消毒？如此，就借助情境引出学生在项目中需要探索的问题。

二是对教师提供的各种含氯消毒剂以及学习资料进行分析，分析各种含氯消毒剂之间的差异，想一想为什么含二氧化氯的消毒剂更容易受到人们的欢迎。通过这一讨论，可以让学生的阅读能力、交流推理能力获得成长，并且让学生对含氯消毒剂的应用价值形成基本的认识。

三是小组合作来设计实验方案，探索含二氧化氯的消毒剂的消毒原理。各个小组在这个过程中需要独立展开实验探索，首先通过猜想的方式来假设二氧化氯的性质，之后再根据猜想的内容来设计实验方案，验证自己的猜想。在这个过程中，重点是让学生在实验探究中理解二氧化氯的强氧化性，促使学生对二氧化氯的性质和功能形成基本的认识。

四是学生利用提供的实验试剂来完成二氧化氯的制备，在这个过程中，需要学生利用氯及其化合物来制作出“价—类二维图”，利用制作出的图示来探究出制备二氧化氯的原理，体会无机化合物制备的思路，使学生的“结构决定性质，性质决定用途”的观念获得进一步发展。

五是学生对实验探究的过程展开分析，构建出实验室制备气体的一般探究模型。

六是引导学生了解实验室中最优条件确定的“小试”—初步材料设备选择的“中试”—建造生产装置并优化等的“工业放大”，体验真实的设计情境，发展化学工匠思维。

七是学生从二氧化氯易储存、消毒后氯残留少等定性角度，以及学生学会含氯消毒剂的有效氯含氯的计算的定量角度，多维度评价二氧化氯作为消毒剂的优越性，让学生获得丰富的体验感。

八是引导学生从探索的情境出发，思考二氧化氯的保存方式、消毒过程中的使用注意事项，促使学生建立起完善的问题解决模型。

经过上述的实践探究过程，可以让学生对如何来研究元素、物质形成完整的认识，有助于学生“结构决定性质，性质决定用途”这一学科大概念的建立，并且让学生体会到化学学习的重要意义，感受到用化学知识来解决生活中实际问题的乐趣。在学生进行实践的过程中，教师也要注重发挥出自身的引导作用，给学生提供充足的支架，帮助学生更好地完成探究，确保微项目教学的实施效果[5]。

（五）借助成果展示，实现过程评价

在微项目教学中，教师重视学生成果的制作和展示，借助成果的应用来加深学生的认识，让学生进一步体会到科学探究的乐趣。在学生展示成果的过程中，教师要注重让学生多用语言来进行表达，使学生在语言表达中进一步梳理自己解决问题的过程，对其中蕴含的科学思想形成更加深刻的认识。在本次的微项目实践中，结合项目内容的特点，教师让学生制作如下作品：针对含氯（二氧化氯）消毒剂的使用特点，为其撰写一份使用说明书，帮助更多的人了解含氯消毒剂的使用注意事项。

在说明书的制作过程中，学生也要尽可能地将自己调查到的情况、得到的结论展示出来。在学生完成作品之后，教师再引导学生展开成果展示活动，让学生展示自己的作品，各个小组需要介绍如下内容：都研究了哪些问题、使用了怎样的方式来进行研究、对二氧化氯的性质有了哪些认识、二氧化氯为什么可以成为消毒剂中的重要构成、在使用含氯消毒剂的过程中需要注意哪些问题（使用量、安全性等）、在微项目实践中都遇到了哪些困难、如何解决困难、还有哪些困惑等。在学生介绍实践成果的过程中，教师注重对学生的情况进行分析，了解学生在“性质决定用途”这一学科大概念构建上存在的问题，引导学生对氯元素的性质和功能展开进一步分析，促进学生学科大概念的构建，让学生获得更加深刻的学习体验。最后，教师再从整体上对学生进行评价，包括学生的学习态度、问题解决能力等，让学生在评价的帮助下优化自己的学习方式，提升学生的元认知能力。

总之，教师要重视起成果制作和展示这一环节，借助成果的分析来了解学生是否落实了微项目教学目标，从而采取更有针对性的指导措施。在评价的过程中，除了使用教师评价的手段之外，教师还可以采取学生自评和学生互评的方式，让学生在反思中建立起更加完善的理解。

四、学科大概念视域下的高中化学微项目教学实施反思

和项目化教学相比，微项目教学的时长、组织形式都更加灵活，能够更好地满足学生核心素养成长的需要，提升教学的效率。因此教师要立足学生化学核心素养成长的需求，从教学内容中提炼出学科大概念，依托学科大概念来组织微项目教学活动。在实际的教学中，教师还应当注意以下问题：

（一）贴近学生生活

微项目教学要贴近学生的现实生活，使学生在解决生活实际问题的过程中获得综合素质上的进步。在以往的高中化学教学中，存在教学脱离学生生活的问题，学生无法将学习到的知识迁移到实际生活中去，而化学学科大概念也有着很高的抽象性，如果教师实施的微项目教学不立足于学生的现实生活，则很难使学生正确理解大概念，进一步影响学生的学习体验，给学生核心素养的成长带来阻碍。因此教师要从学科大概念出发，选择适合的生活素材来创设情境，引导学生对生活中的科学现象展开探究，从而调动起学生的学习兴趣，并且让学生在解决问题的过程中获取知识和技能，体会到化学知识在现实生活中的实际用途，在普遍现象的归纳中构建出学科大概念，發展学生的科学思维、化学观念等素养。

（二）重视学生差异

微项目教学对学生的学习能力会有一定的要求，因此对部分学生来讲会存在一定难度，这就要求教师在微项目教学中要更加关注学生之间的差异性，结合学生的实际需求来采取有针对性的做法。如在提问的过程中，对于学习能力比较低的学生，教师可以降低提问的要求，避免导致学生产生畏难的情绪。在评价的过程中，教师也要重视学生之间的差异性，了解学生的起点，对学生进行不同角度的评价等。如此，通过在微项目教学中注重学生之间的差异性，能够将学生的潜能更好地挖掘出来，有助于提升微项目教学的质量，促进学生学科大概念的建立，让每一个学生都可以在原有的水平上获得提升。

结束语

在高中化学教学中实施指向学科大概念的微项目教学，能够增强化学教学和学生现实生活之间的联系，让学生实现在做中学，在亲身经历中感受到化学的魅力，体会到化学学习的价值，强化学生在教学活动中的自主性和创造性，使学生的化学核心素养获得有效发展。因此，教师要重视起对微项目的开发和使用，基于提炼出的学科大概念来实施微项目教学，让学生在情境的迁移、应用和衍生中探索化学知识的本质，掌握有效的化学学习方法，实现对学生化学核心素养的有效培养，从而取得更好的教学效果，促进化学课程的有效改革。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部制定，普通高中课程方案（2017年版2020年修订）[M].北京：人民教育出版社，2020：4.

[2]燕聪聪，崔继文.基于化学史情境的高中化学微项目教学研究：以“了解纯碱的生产历史”为例[J].云南化工，2023，50（11）：203-205.

[3]周晋国.基于核心素养的高中化学微项目教学模式探究[J].教学管理与教育研究，2023（20）：96-98.

[4]杨兰芳.逆向设计：架构高中化学微项目教学新路径：以“打印机里墨粉成分探究”教学为例[J].福建教育，2023（33）：56-59.

[5]谢春林.高中化学教学中“微项目”学习模式的应用[J].中学化学教学参考，2023（21）：6-7.

本文系莆田市2023年度名师工作室专项课题“学科大概念视域下中学化学微项目与活动元融合的实践研究”（课题编号：PTMS2023065）的研究成果。