指向深度学习的高中化学项目式学习设计探究*

摘    要：深度学习与项目式学习都要求持续连贯的学习过程，并都在动态发展，将二者融合开展学科教学实践，可建构结构化和系统化的知识体系，提高学生解决实际问题的能力。教师可基于深度学习与项目式学习的内涵，建构指向深度学习的高中化学项目式学习框架。在高中化学教学中，教师可将学科知识与生产、生活深度融合，基于真实情境确定项目主题，立足多维视角确立项目目标，巧借概念统摄建构知识体系，聚焦学科理解设计实践活动，依据多元理解开展项目评价，进而培育学生的学科核心素养。

关键词：深度学习；项目式学习；高中化学

深度学习指在教师引领下，学生围绕着具有挑战性的学习主题，全身心积极参与、体验成功、获得发展的有意义的学习过程［1］。项目式学习是以问题为导向，通过创设真实情境，引导学生完成一系列项目活动，最后取得真实的成果和产品的一种教学模式［2］。二者都要求持续连贯的学习过程，并都在动态发展，它们在构成要素、应用形式、实践意义等方面具有密切的联系。因此，将深度学习与项目式学习融合开展学科教学实践，可建构结构化和系统化的知识体系，提高学生解决实际问题的能力。同时，它也是培育学生核心素养、实现育人目标的有效途径之一。

一、建构指向深度学习的高中化学项目式学习框架

开展指向深度学习的高中化学项目式学习，旨在促进学生的有意义学习，提高学生的综合素质和解决问题的能力。基于深度学习与项目式学习的内涵，笔者将项目式学习分为主题设置、目标制订、知识建构、活动设计、项目评价五个阶段，建构了指向深度学习的高中化学项目式学习框架，具体如图1所示。

二、指向深度学习的高中化学项目式学习实践

下面，笔者以“探秘婴儿纸尿裤”为项目主题而开展的“合成高分子的基本方法”教学为例，阐述指向深度学习的高中化学项目式学习的设计思路、知识建构、课程实施以及项目评价。

（一）基于真实情境确定项目主题

“合成高分子的基本方法”是“有机合成”的补充，是烃和烃的衍生物知识的应用。当下常见的教学方法有三种：一是先通过展示聚合反应化学方程式，使学生初步认识单体与链节的概念，再对这些聚合反应进行分类，并细致对比加聚反应与缩聚反应中反应物、产物及链节的具体差异，从而明确加聚反应与缩聚反应的概念，最后通过单体与聚合物之间的相互推导练习，帮助学生实现概念的迁移与应用［3］；二是利用不同的问题情境设计，创设具有启发性的思考题，引导学生主动探索、深入思考，以掌握加聚反应与缩聚反应的核心知识［4］；三是通过角色扮演模拟加聚反应和缩聚反应，加深学生对单体、链节、聚合度等关键概念的理解，并借助智慧课堂信息反馈的优势，选择并推送合适的微课、习题，通过分层练习强化学生的自学能力和自测能力，给学生提供个性化的指导和即时评价［5］。但这些方法往往局限于碎片化的情境设置，难以持续激发学生的学习兴趣与内在动力，不利于学生建构结构化的知识网络，也限制了其知识迁移与应用能力的提升。

基于以上分析，笔者以“探秘婴儿纸尿裤”为项目主题，基于深度学习的理念，将“合成高分子的基本方法”融入学生熟悉的、与成长密切相关的情境中，精心设计项目式学习，引导学生对学科相关的驱动性问题进行深度、持续的探究，建构清晰的“合成高分子的基本方法”的结构化知识体系，提升知识迁移和应用能力，培养学科思维和探究能力，发展学科核心素养。

（二）立足多维视角确立教学目标

在教育改革的大背景下，我国教育教学正逐渐从传统的单一模式向多元化、个性化发展。立足多维视角，关注学生的全面发展，已成为新时代教育的鲜明特征。为此，教师需充分考虑学生的个性、兴趣、需求等多方面因素，以制订科学、合理、有效的教学目标，为培养具有综合素质、具备创新精神和实践能力的优秀人才奠定基础。

根据“合成高分子的基本方法”的知识特点及《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“《高中化学课标》”）的相关要求，结合学生的实际情况，笔者将“探秘婴儿纸尿裤”项目式学习的教学目标确定如下。

目标1：了解高分子化合物的组成与结构特点，能依据高分子的结构简式分析其链节和单体。

目标2：理解加聚反应和缩聚反应的机理，掌握合成高分子化合物的基本方法，建构单体形成聚合物的认知思路，领会科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的科学实践活动。

目标3：学会用正向与逆向分析方法设计合成高分子的路线，形成设计合成高分子路线的思维模型，培养科学思维，发展证据推理与模型认知等核心素养。

（三）巧借概念统摄建构知识体系

大概念是能够体现学科本质、反映学科思想方法的上位核心概念，是具有高度概括性、极强实用性、广泛联系性、极强解释性的关键概念。通过化学大概念，可以将学科中的各种下位具体概念联系起来，形成一个整体，从而帮助学生更好地理解和把握学科的本质。

凭借大概念的统摄，笔者在“探秘婴儿纸尿裤”项目式学习实践活动中，建构了一个有利于学生学习“合成高分子的基本方法”的知识体系，具体如图2所示。

（四）聚焦学科理解设计实践活动

《高中化学课标》指出，学科理解是教师对学科知识及其思维方式和方法的一种本原性、结构化的认识。学科理解是把握学科课程内容、认识学科核心素养的基础，也是提升课堂教学质量的关键。

在教学中，笔者基于学科理解，设计了一系列项目任务，引导学生对相关驱动性问题进行深度、持续的探究，以此理解加聚反应和缩聚反应的机理，学会用逆向分析等方法设计合成高分子的路线，建构合成高分子的路线模型，进而实现知识的结构化、系统化。

1.探究制作婴儿纸尿裤的材料及性能

（1）调研婴儿纸尿裤的材料及其成分

笔者课前布置“婴儿纸尿裤的材料及其成分”调查研究任务，要求各小组派代表在课堂上展示调研成果。

学生根据相关文献进行整理和归纳，展示研究成果：婴儿纸尿裤主要由表面层、导流层、吸收芯层、防水底膜四层材料构成，另外还有腿口防侧漏边。表面层材料是无纺布，无纺布主要由丙纶和涤纶等组成，丙纶的主要成分是聚丙烯，涤纶的主要成分是聚对苯二甲酸乙二酯。导流层的材料一般是由ES纤维（如聚乙烯/聚丙烯）经热风加固制得的非织造材料。吸收芯层的材料由高分子吸水树脂和木浆组合而成，高分子吸水树脂常用聚丙烯酸钠。防水底膜是复合材料，含有聚乙烯。腿口防侧漏边有弹性的材料是合成丁苯橡胶，其主要成分是聚苯乙烯丁二烯。

（2）婴儿纸尿裤中各种材料的吸水性实验

笔者提供某品牌的一片纸尿裤，要求学生将其剪开，小心分离各层材料，并取表面层、导流层、吸收芯层、防水底膜和腿口防侧漏边材料各少许，分别放在5个表面皿中，再往各层材料上滴加蒸馏水，对比观察各种材料的吸水性能。

学生汇报：防水底膜和腿口防侧漏边材料几乎不吸水；表面层、导流层吸水性不强，水能顺利通过表面层或导流层渗到底部，材料表面保持干爽；吸收芯层的树脂颗粒吸收大量水后体积膨胀，但表面依然干爽。

笔者总结：婴儿纸尿裤用于快速大量吸收婴儿排出的尿液，因此必须做到吸水性强、舒适和合身，市面上大多数婴儿纸尿裤的吸水材料是聚丙烯酸钠，亲肤材料是无纺布，合体材料是弹性橡胶，它们均由基础化工原料如乙烯、丙烯、2-丁烯、苯乙烯、对二甲苯等合成。

2.探秘婴儿纸尿裤高分子材料的合成方法

（1）角色扮演——模拟加聚反应和缩聚反应

纸尿裤中的高分子材料均由单体经加聚反应或缩聚反应合成。为了让学生能更直观地理解加聚反应和缩聚反应，笔者安排多组学生通过肢体动作演示加聚反应和缩聚反应的历程。

（2）建构加聚反应和缩聚反应的思维模型

通过角色扮演，学生理解了加聚反应和缩聚反应的机理。在此基础上，笔者先要求学生阅读人教版普通高中教科书《化学》选择性必修3中的相应内容，并结合已学知识完成表1。

接着，笔者投影学生的答案，点评学生答题情况，引导学生进行分类归化。最后，笔者引导学生建构加聚反应的思维模型。

3.设计婴儿纸尿裤高分子材料的合成路线

（1）设计聚丙烯酸钠的合成路线

问题1：已知，在一定条件下丙烯可以氧化成丙烯醛，其反应方程式为：CH2=CHCH3+O2→CH2=CHCHO+H2O。请以基础化工原料丙烯合成婴儿纸尿裤中的高分子吸水树脂——聚丙烯酸钠，写出合成路线（其他试剂任选）。

学生思考和分析目标产物、原料的结构特点，明确断键与成键的位置，根据已学的知识，设计聚丙烯酸钠的合成路线。以下是某小组展示的聚丙烯酸钠的合成路线：

（2）设计聚对苯二甲酸乙二酯的合成路线

问题2：已知，生产婴儿纸尿裤表面层（无纺布）的材料主要是丙纶、涤纶等，涤纶即聚对苯二甲酸乙二酯，请以二甲苯、乙烯等基础化工原料合成聚对苯二甲酸乙二酯，写出合成的路线（其他试剂任选）。

各小组认真分析与讨论，综合多方面因素合理规划高分子的合成路线，并贯彻“绿色化学”理念，选择最佳合成路线，以较低的经济成本和环境代价得到目标产物。以下是某小组展示的聚对苯二甲酸乙二酯的合成路线：

4.建构合成高分子材料的路线模型

笔者要求学生根据婴儿纸尿裤的高分子材料聚丙烯酸钠和对苯二甲酸乙二酯的合成路线，尝试用逆合成分析法建构高分子合成路线的一般思维模型。

学生结合已学知识，讨论建构高分子合成路线的思维模型，尝试画出思维导图。某小组展示的设计高分子合成路线的思维模型如图3所示。

（五）依据多元理解开展项目评价

威金斯与麦克泰格提出了关于理解的六个方面，分别为解释、阐明、应用、洞察、神入和自知［6］。过程性评价对应理解的“解释、阐明、应用”三个层次，教师对学生在学习过程中的解释现象、收集和处理数据、运用图片和模型等过程性行为进行评价。终结性评价对应理解的“洞察、神入、自知”三个层次，教师通过学生在实际问题解决、团队合作意识、创新思维、学科素养等方面的表现进行评价。

在“探秘婴儿纸尿裤”项目式学习实践中，笔者对学生的“课前准备、参与程度、协同合作、自主探究”进行过程性评价，分别设立“积极”“较积极”“偶尔”“未参与”四个等级的评分标准，以全面评估学生在教学过程中的表现。而对学生的“实际问题解决能力、团队合作意识、创新思维、学科素养”，笔者则进行终结性评价，分别设立“高”“较高”“有提升”“无变化”四个等级的评分标准，以评估学生完成教学活动后能力和素养的提升情况。最后，笔者统计总分，并记录在学生的成长记录袋中，用于阶段性的评价。

三、结语

基于深度学习的理念开展项目式学习，极大地激发了学生的学习兴趣。而将学科知识与生产、生活深度融合，可串联碎片化知识，建构有意义的、结构化的知识体系，从而提高学生解决实际问题的能力，提升课堂教学效率。这一变革能促进学习方式的转变，使课堂教学从传统的“知识讲授”模式转变为“知识建构”模式。[□][◢]

参考文献：

［1］郭华.深度学习及其意义［J］.课程·教材·教法，2016（11）：25-32.

［2］廖荣滔.基于真实情境的“酸的化学性质”项目式复习教学：以“健康保‘胃’战”为例［J］.化学教与学，2024（1）：66-69，26.

［3］陈忠芳.基于化学分类观的概念教学：以《合成有机高分子化合物的基本方法》一课为例［J］.中国现代教育装备，2017（4）：57-59.

［4］林进太，于才.“模型认知”和“教·学·评一体化”视角下的教学研究：以“合成高分子化合物的基本方法”为例［J］.化学教与学，2019（4）：25-29.

［5］喻建军，朱雪燕.依托智慧课堂提升学习效能：以“合成高分子化合物的基本方法”为例［J］.中小学数字化教学，2019（6）：28-31.

［6］威金斯，麦克泰格.追求理解的教学设计：第二版［M］.闫寒冰，宋雪莲，赖平，译.上海：华东师范大学出版社，2017：92-117.