基于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的化學(xué)社團(tuán) 項(xiàng)目式學(xué)習(xí)研究

【摘要】進(jìn)入21世紀(jì)，全球科技創(chuàng)新呈現(xiàn)新的發(fā)展態(tài)勢(shì)和特征，這對(duì)我國(guó)人才的培養(yǎng)目標(biāo)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)作為一種新穎的教學(xué)方式，學(xué)生在相對(duì)開(kāi)放的環(huán)境中，自主學(xué)習(xí)、討論，形成問(wèn)題的解決方案。北京市八一學(xué)?；瘜W(xué)社成功地開(kāi)展了系列項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)，學(xué)生的知識(shí)遷移能力、綜合問(wèn)題解決能力、創(chuàng)新思維得到很大提高?！娟P(guān)鍵詞】項(xiàng)目式學(xué)習(xí);化學(xué)社團(tuán);創(chuàng)新能力科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)是高中化學(xué)學(xué)科五大核心素養(yǎng)之一，即認(rèn)識(shí)科學(xué)探究是進(jìn)行科學(xué)解釋和發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和應(yīng)用的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng);能發(fā)現(xiàn)和提出有探究?jī)r(jià)值的問(wèn)題;能從問(wèn)題和假設(shè)出發(fā)，確定探究目的，設(shè)計(jì)探究方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究;在探究中學(xué)會(huì)合作，面對(duì)“異?！爆F(xiàn)象敢于提出自己的見(jiàn)解[1]。“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”素養(yǎng)立足高中生的化學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程，從實(shí)踐層面激勵(lì)創(chuàng)新。如何在化學(xué)教學(xué)和活動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，成為一線教師需要深入思考和探索的重要課題。中小學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究現(xiàn)狀1.創(chuàng)新能力教學(xué)現(xiàn)狀創(chuàng)新能力是指學(xué)生在發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題的過(guò)程中能夠產(chǎn)生出具有新穎性（個(gè)體意義上）和恰當(dāng)性產(chǎn)品的能力。創(chuàng)新能力是知識(shí)技能、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新人格共同構(gòu)成的一種復(fù)合能力，三個(gè)維度對(duì)創(chuàng)新能力的形成和發(fā)展都是不可缺少的[2]。目前，學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)主要在初中、高中已有國(guó)家課程的學(xué)科教學(xué)中完成，大多數(shù)采取情境教學(xué)模式，鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維。但受既定的學(xué)習(xí)內(nèi)容、時(shí)間、教學(xué)內(nèi)容和考試形式的限制，培養(yǎng)的途徑有限，缺乏學(xué)科知識(shí)間的融合，不能滿足個(gè)性化的要求，不利于學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)[3]。2.社團(tuán)活動(dòng)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)中學(xué)社團(tuán)是開(kāi)展校園特色文化、實(shí)現(xiàn)精品化教育的重要載體[4]。社團(tuán)活動(dòng)不僅有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，還有利于培養(yǎng)他們的動(dòng)手實(shí)踐能力[5]?？萍忌鐖F(tuán)屬于學(xué)術(shù)型社團(tuán)，以深入學(xué)習(xí)和實(shí)踐某一科技項(xiàng)目為主要目的，有助于學(xué)生階段知識(shí)水平的提高、問(wèn)題意識(shí)的培養(yǎng)、研究與實(shí)踐能力的提升;社團(tuán)成員在進(jìn)入高校后，表現(xiàn)出較強(qiáng)的研究意識(shí)和創(chuàng)新潛力[6]。目前社團(tuán)面臨一些共性的問(wèn)題，比如活動(dòng)形式豐富多樣，但缺乏長(zhǎng)線持續(xù)的活動(dòng)，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力及核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。3.項(xiàng)目式學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在學(xué)生問(wèn)題解決能力、學(xué)生參與度、學(xué)習(xí)興趣及合作和解決沖突技能等方面有很大的促進(jìn)作用[7]。我?；瘜W(xué)組開(kāi)展了“酸雨”“為我的易拉罐材料代言”等項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生的創(chuàng)新能力有了很大的提高。但受課時(shí)、教學(xué)內(nèi)容的限制，項(xiàng)目的開(kāi)放度大大降低。社團(tuán)活動(dòng)不受場(chǎng)地限制，學(xué)生可以經(jīng)歷一個(gè)更加真實(shí)、完整的研究過(guò)程。袁贛濤等在中小學(xué)機(jī)器人社團(tuán)進(jìn)行項(xiàng)目式學(xué)習(xí)實(shí)踐，學(xué)生選擇感興趣的項(xiàng)目，在教師指導(dǎo)下不斷完善、實(shí)施方案，充分鍛煉學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力，提高創(chuàng)新能力[8]?；瘜W(xué)社團(tuán)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)對(duì)促進(jìn)創(chuàng)新能力發(fā)展的研究北京市八一學(xué)?；瘜W(xué)社是一個(gè)致力于創(chuàng)新思維培養(yǎng)的專業(yè)研究性社團(tuán)，兩位指導(dǎo)教師具有豐富的項(xiàng)目式教學(xué)經(jīng)驗(yàn)?；瘜W(xué)社在過(guò)去幾年里成功舉行了“化學(xué)殺”“中藥口罩”“微重力滅火”等項(xiàng)目活動(dòng)。社團(tuán)老師在項(xiàng)目推進(jìn)過(guò)程中起引領(lǐng)和保障作用，而學(xué)生在教師指導(dǎo)下有目標(biāo)地開(kāi)展活動(dòng)?，F(xiàn)按照項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的四個(gè)環(huán)節(jié)，提煉出促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力發(fā)展的關(guān)鍵步驟，并對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新表現(xiàn)給予評(píng)價(jià)。選用的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參考了新課程標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”水平等級(jí)、北京師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院王磊教授的學(xué)科能力指標(biāo)體系等[9]。項(xiàng)目：中藥口罩提出問(wèn)題霧霾作為空氣主要污染物，成為困擾民眾的大問(wèn)題。現(xiàn)有口罩層數(shù)較多，透氣性受影響;保健功能開(kāi)發(fā)得不充分。規(guī)劃方案將中藥藥液涂在無(wú)氣閥口罩上，利用口罩上中藥的抗菌、抗病毒作用以及對(duì)于自身的修復(fù)功能，達(dá)到抗霾的效果。解決問(wèn)題研發(fā)一種中藥參與的新型口罩產(chǎn)品，從結(jié)構(gòu)上，新加入擾流層，利用空氣的擾流作用，增加吸入空氣與中藥的接觸時(shí)間;從材料上，新加入中藥修復(fù)層和抗菌、抗病毒層，修復(fù)受損的呼吸系統(tǒng)，提升肺功能，抵抗口罩佩戴中的細(xì)菌、病毒滋生，防止污染。評(píng)價(jià)反思（1）項(xiàng)目成果評(píng)價(jià)。中藥的引入和擾流層的設(shè)計(jì)，有效起到防霾作用。（2）項(xiàng)目參與者評(píng)價(jià)反思。學(xué)生——提高了學(xué)科應(yīng)用能力、創(chuàng)造力、解決問(wèn)題的能力和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí);形成了專業(yè)論文，大學(xué)接觸相關(guān)項(xiàng)目時(shí)，總能有一些獨(dú)特想法。教師——學(xué)生應(yīng)用生物、化學(xué)、物理等學(xué)科知識(shí)，和專家學(xué)習(xí)很多醫(yī)學(xué)知識(shí)，幫助研究小組成員確定專業(yè)方向。學(xué)生遷移創(chuàng)新能力得到了發(fā)展，“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”核心素養(yǎng)達(dá)到水平4。項(xiàng)目成果（1）“中藥抗霾口罩”獲兩項(xiàng)國(guó)家專利;（2）在核心期刊發(fā)表相關(guān)論文。學(xué)生在各環(huán)節(jié)中創(chuàng)新能力都有不同程度地提高。提出問(wèn)題時(shí)，學(xué)生根據(jù)已有認(rèn)知、資料，提出感興趣、有價(jià)值的問(wèn)題，這是創(chuàng)新的第一步;規(guī)劃方案時(shí)，經(jīng)過(guò)查閱資料，小組成員不斷討論，形成初步方案;項(xiàng)目實(shí)施中，面臨新問(wèn)題時(shí)，需要將已有知識(shí)和從資料、專業(yè)人士、指導(dǎo)教師那里學(xué)到的新技能遷移運(yùn)用到項(xiàng)目中，創(chuàng)新能力得到進(jìn)一步提升;評(píng)價(jià)與反思必不可少，評(píng)價(jià)已有項(xiàng)目的優(yōu)缺點(diǎn)，可能會(huì)萌生更多更好的想法，創(chuàng)新能力進(jìn)一步得到提高。培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的社團(tuán)活動(dòng)實(shí)踐借鑒了已有項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，2020年化學(xué)社采用線上+線下、課內(nèi)與社團(tuán)活動(dòng)相結(jié)合等形式，開(kāi)展了系列項(xiàng)目活動(dòng)。在項(xiàng)目實(shí)施中，學(xué)生真正參與提出方案、動(dòng)手實(shí)踐、評(píng)價(jià)反思等環(huán)節(jié)，創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維得到不斷提高。1.項(xiàng)目的方案規(guī)劃有助于學(xué)生提高解決綜合問(wèn)題能力化學(xué)社圍繞氯化鐵設(shè)計(jì)了系列的實(shí)驗(yàn)探究類活動(dòng)，均由高一和高二學(xué)生共同參與?；顒?dòng)1是探究氯化鐵和草酸鉀的反應(yīng)，由高二學(xué)生提出問(wèn)題、規(guī)劃方案，帶領(lǐng)其他學(xué)生一起實(shí)驗(yàn)探究;活動(dòng)2是探究氯化鐵和碘化鉀的反應(yīng)，高一和高二學(xué)生基于已有基礎(chǔ)，提出了不同方案。學(xué)生通過(guò)查資料完善認(rèn)識(shí)的角度，將已有知識(shí)和資料結(jié)構(gòu)化，使得規(guī)劃方案更加科學(xué)系統(tǒng)，有助于不斷提出創(chuàng)新的想法。2.解決問(wèn)題的過(guò)程有助于提高學(xué)生創(chuàng)新思維和批判性思維2020年是全民抗疫的一年，居家學(xué)習(xí)期間，化學(xué)社舉行了線上的系列科學(xué)防疫活動(dòng)，包括如何科學(xué)使用消毒液、如何辨別口罩類別等。該項(xiàng)目從化學(xué)視角解讀日常生活用品，既體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的價(jià)值，也發(fā)揮學(xué)生知識(shí)遷移、再加工和創(chuàng)新的能力。以“如何科學(xué)使用消毒液”為例，學(xué)生學(xué)習(xí)不同消毒劑的使用方法，并且在使用過(guò)程中學(xué)會(huì)反思;學(xué)生看到因混用消毒劑造成事故的新聞時(shí)，能夠從原理上去分析事故原因，提出避免事故發(fā)生的方法。3.項(xiàng)目完整實(shí)施有助于學(xué)生提高真實(shí)問(wèn)題解決能力化學(xué)