基于培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的化學社團 項目式學習研究

【摘要】進入21世紀，全球科技創(chuàng)新呈現(xiàn)新的發(fā)展態(tài)勢和特征，這對我國人才的培養(yǎng)目標產(chǎn)生了深遠影響。項目式學習作為一種新穎的教學方式，學生在相對開放的環(huán)境中，自主學習、討論，形成問題的解決方案。北京市八一學?；瘜W社成功地開展了系列項目式學習活動，學生的知識遷移能力、綜合問題解決能力、創(chuàng)新思維得到很大提高?！娟P鍵詞】項目式學習;化學社團;創(chuàng)新能力科學探究與創(chuàng)新意識是高中化學學科五大核心素養(yǎng)之一，即認識科學探究是進行科學解釋和發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和應用的科學實踐活動;能發(fā)現(xiàn)和提出有探究價值的問題;能從問題和假設出發(fā)，確定探究目的，設計探究方案，進行實驗探究;在探究中學會合作，面對“異?！爆F(xiàn)象敢于提出自己的見解[1]。“科學探究與創(chuàng)新意識”素養(yǎng)立足高中生的化學學習過程，從實踐層面激勵創(chuàng)新。如何在化學教學和活動中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，成為一線教師需要深入思考和探索的重要課題。中小學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究現(xiàn)狀1.創(chuàng)新能力教學現(xiàn)狀創(chuàng)新能力是指學生在發(fā)現(xiàn)和解決問題的過程中能夠產(chǎn)生出具有新穎性（個體意義上）和恰當性產(chǎn)品的能力。創(chuàng)新能力是知識技能、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新人格共同構成的一種復合能力，三個維度對創(chuàng)新能力的形成和發(fā)展都是不可缺少的[2]。目前，學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)主要在初中、高中已有國家課程的學科教學中完成，大多數(shù)采取情境教學模式，鼓勵學生大膽質(zhì)疑，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維。但受既定的學習內(nèi)容、時間、教學內(nèi)容和考試形式的限制，培養(yǎng)的途徑有限，缺乏學科知識間的融合，不能滿足個性化的要求，不利于學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)[3]。2.社團活動對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)中學社團是開展校園特色文化、實現(xiàn)精品化教育的重要載體[4]。社團活動不僅有利于激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，還有利于培養(yǎng)他們的動手實踐能力[5]?？萍忌鐖F屬于學術型社團，以深入學習和實踐某一科技項目為主要目的，有助于學生階段知識水平的提高、問題意識的培養(yǎng)、研究與實踐能力的提升;社團成員在進入高校后，表現(xiàn)出較強的研究意識和創(chuàng)新潛力[6]。目前社團面臨一些共性的問題，比如活動形式豐富多樣，但缺乏長線持續(xù)的活動，不利于學生創(chuàng)新能力及核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。3.項目式學習對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)項目式學習在學生問題解決能力、學生參與度、學習興趣及合作和解決沖突技能等方面有很大的促進作用[7]。我校化學組開展了“酸雨”“為我的易拉罐材料代言”等項目式學習，極大地調(diào)動了學生的學習積極性，學生的創(chuàng)新能力有了很大的提高。但受課時、教學內(nèi)容的限制，項目的開放度大大降低。社團活動不受場地限制，學生可以經(jīng)歷一個更加真實、完整的研究過程。袁贛濤等在中小學機器人社團進行項目式學習實踐，學生選擇感興趣的項目，在教師指導下不斷完善、實施方案，充分鍛煉學生動手實踐能力，提高創(chuàng)新能力[8]?；瘜W社團項目式學習對促進創(chuàng)新能力發(fā)展的研究北京市八一學?；瘜W社是一個致力于創(chuàng)新思維培養(yǎng)的專業(yè)研究性社團，兩位指導教師具有豐富的項目式教學經(jīng)驗?；瘜W社在過去幾年里成功舉行了“化學殺”“中藥口罩”“微重力滅火”等項目活動。社團老師在項目推進過程中起引領和保障作用，而學生在教師指導下有目標地開展活動?，F(xiàn)按照項目式學習的四個環(huán)節(jié)，提煉出促進學生創(chuàng)新能力發(fā)展的關鍵步驟，并對學生的創(chuàng)新表現(xiàn)給予評價。選用的評價標準參考了新課程標準中關于“科學探究與創(chuàng)新意識”水平等級、北京師范大學化學學院王磊教授的學科能力指標體系等[9]。項目：中藥口罩提出問題霧霾作為空氣主要污染物，成為困擾民眾的大問題?，F(xiàn)有口罩層數(shù)較多，透氣性受影響;保健功能開發(fā)得不充分。規(guī)劃方案將中藥藥液涂在無氣閥口罩上，利用口罩上中藥的抗菌、抗病毒作用以及對于自身的修復功能，達到抗霾的效果。解決問題研發(fā)一種中藥參與的新型口罩產(chǎn)品，從結(jié)構上，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間;從材料上，新加入中藥修復層和抗菌、抗病毒層，修復受損的呼吸系統(tǒng)，提升肺功能，抵抗口罩佩戴中的細菌、病毒滋生，防止污染。評價反思（1）項目成果評價。中藥的引入和擾流層的設計，有效起到防霾作用。（2）項目參與者評價反思。學生——提高了學科應用能力、創(chuàng)造力、解決問題的能力和團隊合作意識;形成了專業(yè)論文，大學接觸相關項目時，總能有一些獨特想法。教師——學生應用生物、化學、物理等學科知識，和專家學習很多醫(yī)學知識，幫助研究小組成員確定專業(yè)方向。學生遷移創(chuàng)新能力得到了發(fā)展，“科學探究與創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)達到水平4。項目成果（1）“中藥抗霾口罩”獲兩項國家專利;（2）在核心期刊發(fā)表相關論文。學生在各環(huán)節(jié)中創(chuàng)新能力都有不同程度地提高。提出問題時，學生根據(jù)已有認知、資料，提出感興趣、有價值的問題，這是創(chuàng)新的第一步;規(guī)劃方案時，經(jīng)過查閱資料，小組成員不斷討論，形成初步方案;項目實施中，面臨新問題時，需要將已有知識和從資料、專業(yè)人士、指導教師那里學到的新技能遷移運用到項目中，創(chuàng)新能力得到進一步提升;評價與反思必不可少，評價已有項目的優(yōu)缺點，可能會萌生更多更好的想法，創(chuàng)新能力進一步得到提高。培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的社團活動實踐借鑒了已有項目經(jīng)驗，2020年化學社采用線上+線下、課內(nèi)與社團活動相結(jié)合等形式，開展了系列項目活動。在項目實施中，學生真正參與提出方案、動手實踐、評價反思等環(huán)節(jié)，創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維得到不斷提高。1.項目的方案規(guī)劃有助于學生提高解決綜合問題能力化學社圍繞氯化鐵設計了系列的實驗探究類活動，均由高一和高二學生共同參與?；顒?是探究氯化鐵和草酸鉀的反應，由高二學生提出問題、規(guī)劃方案，帶領其他學生一起實驗探究;活動2是探究氯化鐵和碘化鉀的反應，高一和高二學生基于已有基礎，提出了不同方案。學生通過查資料完善認識的角度，將已有知識和資料結(jié)構化，使得規(guī)劃方案更加科學系統(tǒng)，有助于不斷提出創(chuàng)新的想法。2.解決問題的過程有助于提高學生創(chuàng)新思維和批判性思維2020年是全民抗疫的一年，居家學習期間，化學社舉行了線上的系列科學防疫活動，包括如何科學使用消毒液、如何辨別口罩類別等。該項目從化學視角解讀日常生活用品，既體現(xiàn)化學學科的價值，也發(fā)揮學生知識遷移、再加工和創(chuàng)新的能力。以“如何科學使用消毒液”為例，學生學習不同消毒劑的使用方法，并且在使用過程中學會反思;學生看到因混用消毒劑造成事故的新聞時，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.項目完整實施有助于學生提高真實問題解決能力化學