高中化学人教版教材“研究与实践”栏目的教学设计与实施策略
杜爱萍 顾建辛
摘要：
以元素周期表为例，对“研究与实践”栏目进行设计与实施。从延展、延伸、延续和延时四个方面通过学生有创造性的作品对教学设计和实施策略进行阐述。将研究与实践活动结合，与音乐、美术等进行跨学科融合，并指导学生创新设计教学教具，通过多项实践类活动提升学生的学科素养。
关键词：
单元研究与实践; 元素周期表; 项目学习; 教学设计; 实施策略
文章编号：
10056629（2022）01004306
中图分类号：
G633.8
文献标识码：
B
1 问题的提出
2019年人教版普通高中化学教材（以下简称“新教材”）在课程内容上增设了“方法导引”“化学与职业”和“研究与实践”等新栏目，这些栏目不仅体现新教材化学教育的价值观，同时也能充分调动学生的学习兴趣并拓展其学科视野。尤其是“研究与实践”栏目，所涉及的内容与学科章节知识紧密联系且又关注生活实际的学习主题（如图1所示），能够将学科的“惰性知识”[1]转化为灵动与鲜活的“活性知识”，对落实学科核心素养、增强社会责任感和增进学科与自然交流具有重要作用与意义。
然而要真正组织并落实好该栏目的教学，我们所面临的不仅有观念上的，还存在实践层面的操作问题，同时，观念的转变更需要在实践的体验中理解与提升。因此，对该栏目的教学实践便成为首要的要解决的问题。笔者尝试利用元素周期表内容的“研究与实践”栏目进行单元活动的设计与实施。
2 “研究与实践”栏目教学实施的基本策略
“研究与实践”栏目属于实践活动形式的“项目研究”[2]，其教学指向包括：
研究内容的知识指向、思辨方式、实践操作以及更深层次的思考等，同时根据学习内容、学时安排及学生实际情况进行综合考虑。因此，我们在实施“研究与实践”栏目的教学活动中，提出了以“延展、延伸、延续、延时”为关键词的单元活动式项目学习策略，具体流程如图2所示。
2.1 延展——活动式项目学习架构创新
所谓延展就是指在不改变栏目学习主题的前提下，使内容指向和活动方式更为多元化。该策略的实施就在于活动式项目学习的创新与架构，需要我们在栏目实施中以开放和多元的态度去思考并赋予实践。在这一过程中，我们实施了以压薄、变宽、启发和弹性为关键词的基本方式。
2.1.1 活动设计要压薄、变宽
“压薄”是指活动式项目学习的设计要精简，字数一般在十几个字，比如创新元素周期表、元素游戏设计等，如图3所示。有利于学生抓住活动的重点，减少对学生思维的限制，学生思维活动发展的空间变大，易于呈现活动方式的多样化。
“变宽”是指项目设计活动的内容更为宽泛，以元素周期表的“研究与实践”栏目实施为例，我们从元素周期表发展史、创新周期表、创编周期之歌、设计元素游戏等几方面来进行活动设计，同时，留有一定的自由空间确定研究的方向（如图3所示）。学生可以根据兴趣选择其中之一作为活动式项目的学习内容。
活动式项目学习“压薄”后更易“变宽”。比如设计元素游戏的活动，学生从卡牌、积木、拼图及棋类等方面进行内容设计，如表1所示。多元化的内容设计将元素周期表与实际生活紧密联系在一起，开拓了学生的视野，培养了学生的创新思维。
2.1.2 项目活动作品要有启发性、弹性
教师在引导活动方案设计时，需考虑学生完成的作品是否具有“弹性”，具体而言，就是学生本身能否根据作品作进一步的改造与品质提升，其他学生能否根据该作品得到启发并进行作品的再创作，即具有向最终相对成熟或更为多元的方向延展的可能。
如创新元素周期表活动中，有学生逐渐产生了新的设想，于是便有了从原子种类角度绘制了一张元素同位素的元素周期表;按地壳中元素含量高低为序绘制了一张地质元素周期表;将元素分类与人体组织相结合，展示人体组织液中不同元素的分布，绘制了一张人体元素周期表。
2.2 延伸——活动式项目学习能力进阶
如果说“延展”是活动内容与设计形式的多元化，从而实现对学科知识的进一步拓展，那么“延伸”就是将活动式项目学习向团队意识、问题意识以及自我发展意识的培养方向延伸。
2.2.1 抱团组队，促进融合共进
项目学习的终极目标应该是培养学生适应社会的能力，教师在活动设计时应考虑同伴间的互相合作，即人与社会的融合，因此，该栏目活动的形式应该具有由个人（小组）向社团延伸、由班级向校级延伸的功能。
以“创新元素周期表”活动为例，有学生上交了一幅令人惊艳的拟人化元素周期表，每个元素配上一幅与该元素意义相关的精美插图。询问得知，学生所用插图为国外知名漫画家作品。由此，我们组织了化学与美术制作社（学校动漫社）进行跨学科合作，实施了“漫元素——化学与美的反应”专场项目学习活动，如图4所示。社员们针对每种元素的性质进行漫画创作，上交漫画作品及创作说明，作品形式如表2所示。由一个人的作品上升至一个社团活动，这就是活动式项目学习的一种“延伸”，使学生之间的合作意识在潜移默化中得到培育与提高。
2.2.2 留有空间，提升自我认知
常规的活动式学习一般由教师制定任务，学生完成任务。当下实施的活动式学习的教学目标更关注培养学生自主提出问题并解决问题的能力。基于此，教师在设计活动式项目学习时一定要留白，允许学生可以根据单元内容进行自由创作。这样学生思维会突破二维（教师与内容）的限制，将学生自身的优势和兴趣与活动式项目学习融合在一起，即体现为每一位学生的发展而设计的教学理念，以培养学生突破原有框架限制的自主意识与创新能力。
以笔者设计的图3活动为例，由于留白的存在，有学生设计了用积木组合形式反映物质组成的“益智类”作品，如图5所示。据了解，该学生對设计非常感兴趣，她希望以后成为一名玩具设计师。她尝试将所学知识与儿童益智玩具相结合，希望能设计出一款有化学特色的积木作品。该作品利用积木的外凸表示原子得到电子，形成阴离子;利用积木的内凹，表示原子失去电子，形成阳离子。积木块大小按离子实际大小等比例放大;从而让学生可以把微观的离子大小用有趣的宏观积木表现出来，使抽象知识形象化，为接下来的离子键、离子化合物的学习打下基础。
课本上抽象的微观知识用宏观的与生活相关联的有趣的积木形式表现出来，这就是一种实践活动的延伸，即微观向宏观的延伸。学生结合自身的兴趣自主提出任务并完成任务，这是实践活动从被动执行任务转变成主动进行职业体验，更是学生对于自我认知的一种提升。
2.3 延续——实践活动学材拓展
所谓“延续”，包括学科知识之间的内部延续和跨学科知识的互为融合。活动类项目的实践既要考虑学科知识的互为融通，同时也应该考虑学生个性特长的发展，使学生的个人兴趣特长借助于项目活动得以展示。
2.3.1 基于课堂知识，跨学科元素创编
为便于学生熟悉并进一步理解元素周期表，教师在课堂上播放了一些网上流传的有关元素周期表之类的歌曲，并进行创作思路的讲解。于是就有学生采用水调歌头的背景音乐，将元素按原子序数顺序五字一组进行填词（氢氦锂铍硼，碳氮氧氟氖，钠镁铝硅磷）;以青花瓷、生僻字等背景音乐进行元素周期表歌曲的创作。课后，教师组织与此相关的实践活动：
创作新的元素周期表之歌。图6所示即为学生创编的数鸭子版本的元素周期表主族元素之歌。将拗口难记的元素符号用朗朗上口的儿歌旋律进行创编，在班级活动时用单簧管演奏，学生进行合唱，真正发挥实践类学习活动的作用，让每一位参与者都能找到属于自己的成功。
2.3.2 基于元素特性，激发兴趣活力
活动类项目学习实践一方面是对本单元学习主题及学习能力的延展与延伸，同时也必须思考对前后知识学习的补充和连接。
“元素周期律”下一章内容是必修化学2“化工生产中的重要非金属元素”。该章内容主要是介绍硫、氮和硅三种非金属元素。如果把学生精心设计的元素（S、 N、 Si）漫画及创作说明（如表2所示）作为课前的一次展示，或者设计成“我说你猜”等游戏作为非金属元素的学习素材，可激发作品作者对于后续作业创作的积极性，同时同伴间的作品更能引起学生的学习兴趣。这不仅体现了知识的互补与发展，更是实现了活动式项目学习的一种有生命活力的延续。
2.4 延时——实践活动反馈升级
所谓“延时”，就是在活动类学习项目设计之初，既要考虑知识内容的重组运用、设计作品逐步完善所需要的时间，同时也要考虑对学习活动内容留有反思与提升的空间。
2.4.1 深化学习应用，融会贯通
单元“研究与实践”内容设立的目的应是要求学生对本单元以及之前学过的化学知识能融会贯通，使学生具有对知识的再现和辨别能力;同时调用储存的知识组块，通过迁移、转移以及重组来解决实际的问题，从而培养学生对知识的综合运用[3]。
无论是知识的重组还是运用，学生都需要一定的时间来消化与融合。因此我们认为可以在单元学习之初就布置活动内容，留给学生足够多的思考时间，在单元学习结束二周后停止活动。这就是活动式项目学习在教师层面上的主动延时。具体流程如图7所示。
2.4.2 注重进度差异，私人定制
如果学生所做作业需耗时较长，可以向教师提出申请，需说明作品上交时间、作品延时上交的原因。这种设计既保证需要花费较长时间完成作品的学生可高质量完成，又可避免学生因为可以延时而养成拖拉的坏习惯。大体而言，作品延时越长，作品质量越好、创新性越强。在教师指导下，部分作品可以延伸出具有持续发展的实践活动。这样的作品因延迟而用心，最后演变成优秀的综合性实践活动。
图8为学生设计的积木块元素周期表学具。为体现学具的展示功能，便于白板上演示，学生将通过网络购置的三视教学用具（六面磁性、3.3cm的正方体塑料积木块）代替木制积木，在正方体的六个面分别写上主族或零族元素的原子量、元素符号、元素位置、原子结构示意图、原子序数以及元素名称。开展活动时，将主族和零族元素的内容删除保留空格，其他内容不变的元素周期表打印出来挂于白板上（每个空格大小为3.3cm×3.3cm）。操作规则：
限时将主族或零族元素的积木块按元素符号或名称等面朝上的方位放到相应位置。
该作品从设计到成型虽历时一月，但精彩的作品很快成为学生课余竞技交流的游戏。之后该作品被推荐作为学校科技节化学会场的年级比赛项目，让学生真实地体验一把当一名设计师、发明家的职业乐趣。
3 结语
知识的延续是课堂与实践活动的一种交替，可以看作是线性的一维学习空间。而知识的延展则可以看作是一维知识轴线上的某个知识点通过实践活动的设计使学生知识得以巩固、应用、融合与创新。这是二维知识在实践活动中的延展。能力的延伸则是通过实践活动培养学生与他人合作的能力以及学生自我认知的能力，这是二维知识的纵向延伸，共同形成三维体系，如图9所示。
我們对“研究与实践”的活动式项目学习设计的延展、延伸及延续是以提升学生的能力为目的，而延时则是促成活动高质量完成的保障。以时间为轴，以点代表知识，以立方体表示学生能力，随着时间的变化，学生对知识的认识与理解会发生变化，学生的知识与能力不断变大，如图10所示。
需要是创新之母，思考是创新之父，像凯库勒式结构的提出以及门捷列夫元素周期表的绘制，既是日有所思后梦中的灵光一现，更是长时间思考后的创新之举。
学生对学习意义的追寻是在学习过程中逐步实现的[4]，借助单元“研究与实践”的过程性设计与具体实施，不仅丰富了学生的学习体验，更体现了学习过程的价值意义，最终建构与完善学习的意义。
参考文献：
[1]张良. 论素养本位的知识教学[J]. 课程·教材·教法， 2018， （3）：
50～55.
[2]王晶. 融合学科核心素养的高中化学教科书编制——简析人教版《普通高中教科书化学·必修》的变化特点[J]. 中学化学教学参考， 2019， （8）：
1～4.
[3]顾建辛. 化学思维能力结构及其培养[J]. 课程·教材·教法， 1998， （11）：
39～43.
[4]鲍文亮， 林美凤等. 基于生本理念设计“烃的衍生物”单元作业[J]. 化学教学， 2019， （8）：
89～94.