苑晓，姜波(中国化工博物馆，北京 100011)

0 项目背景

项目式教学[1-2]是通过项目的形式将学科体系中的教学内容分为若干教学项目，教师先对项目进行分解，然后由学生分工协作在限定的时间内完成项目任务。学生在项目实施过程中了解项目实施过程中的重点难点和知识点，并对项目成果进行总结评价。笔者在中国知网数据库通过主题关键词“项目式教学”搜索发现，从1988年到2020年间共有5 552篇文章发表，并且文章数随年度成指数曲线增长。从项目式教学相关论文发表的时间和数量来看，项目式教学既不是一个新理论，也不缺乏在各学科的实践探索。本文是在科学课程资源缺乏、科学教育理念落后的甘肃古浪地区，中国化工博物馆结合当地真实问题开发和实施的高中化学项目式教学课程，并通过教师工作坊的方式将项目式教学法开发课程的思路分享给当地教师，鼓励他们结合当地实际进行课程开发，最终希望更多的当地中学生能从项目式教学中受益。

1 基于真实问题的项目式教学实践

1.1 活动基本情况

本文分享的教学实践，是由中国化工博物馆发起的，为提升贫困地区高中教师教学理论和实践，面向当地真实问题设计和实施的项目式教学活动。

(1)活动对象：50名古浪县高中化学教师。

(2)活动目标：让当地高中化学教师了解项目式教学，通过案例学习和活动参与初步掌握面向真实问题开发课程的思路和程序。

(3)活动形式：教师工作坊。

(4)活动内容：主讲教师介绍项目式教学法、案例课程教学程序，进行模拟教学(模拟面向高中生的项目式教学课程)、引导学员进行探究性实验和讨论，主讲教师总结课程开发思路。

1.2 活动教案

1.2.1 任务1：情境创设

“沙漠保水”：引导学生思考当地的沙漠问题，都由哪些治理方法，当地采用了何种方法？高分子保水材料是一种选择。

“设计思路”：情景教学是落实学生核心素养的基础，提出当地特有的沙漠治理问题，让学生思考如何在沙漠中保水，问题体现了本地化。

1.2.2 任务2：概念设计

“讨论归纳”：以已知天然吸水物质棉花(主要成分是纤维素)为例，探寻其作为锁水物质的结构特点，如吸水性、保水性、不溶于水、不能降解。

“设计思路”：寻找吸水性质的物质—探寻结构特点—设计高吸水性物质。

1.2.3 任务3：寻找合适的亲水基团

“头脑风暴”：哪些物质易溶于水？哪些基团易与水结合？

“设计思路”：寻找吸水性质的物质—探寻结构特点—设计高吸水性物质。

1.2.4 任务4：寻找合适的碳骨架

“动手实验”：(1)认识多种多样的塑料。对给出的几种塑料进行看、闻、拉扯、划四项检验。(2)用球棍模型搭一搭聚乙烯的结构，每人搭一个乙烯，几个聚合在一起，形成聚乙烯，用球棍模型模拟这个过程。(3)横拉、纵拉塑料袋，感受相同吗？向自封袋装2/3的水，扎入牙签，漏水吗？讨论聚合物的结构是什么样的？聚乙烯、酚醛树脂结构不同，哪种是合适的碳骨架呢？塑料袋和塑料瓶都是聚乙烯，硬度为什么不同呢？解释这些现象背后的原因是什么？聚乙烯的结构是什么？(4)自制弹力球：准备硼砂、胶水、水、杯子、色素，向胶水中加点色素，搅拌均匀，向溶液中加入硼砂，混合，用力不停地搅动，用手捏成球状，能弹起来吗？这个实验的原理是什么呢？

“设计思路”：认识了链状分子的微观结构之后，需要基于性质对分子结构进行优化。通过“分子设计”的思路把链之间连起来变硬，达到对分子做相应的改造的目的。

1.2.5 任务5：设计“锁水的物质”的分子结构

“演示实验”吸水的杯子：往纸杯中加入聚丙烯酸钠，加入适量的水，将杯子倒扣过来，水流不出来。

“设计思路”：基于致密交联的高分子网状结构保水性差，吸水性好，而疏松的链状结构保水性差、吸水性好的特点，归纳并推测聚乙烯链+亲水基团适度交联的高分子可能是好的锁水物质。

1.2.6 任务6：哪种高吸水性树脂适合改善土壤

(1)动手实验

比较棉花、聚丙烯酸钠、农林保水剂(聚丙烯酸盐-聚丙烯酰胺交联物)、水晶花泥(聚丙烯酰胺)的保水性能：吸水速度比较、吸水量比较、保水性比较、稳定性比较。

(2)设计思路

根据用途，根据需求出发进行功能设计和优化的思路。

1.2.7 任务7：你对沙漠治理的建议

(1)面向未来

你对沙漠治理的建议是？

(2)设计思路

最终回归到问题解决上来。

2 开发基于真实问题的项目式教学的思路和程序

案例的教学设计借鉴了探究式学习[3]、项目式学习[4]和21世纪核心素养5C模型[5](文化理解与传承、审辩思维、创新、沟通、合作)等先进的科学教育理念和方法。其中，21世纪核心素养5C模型中的“文化理解与传承”启发我们以面向解决当地真实问题来设计科学课程和实践活动，即“思维全球化，行动本土化”。教师工作坊的目标是让当地高中化学教师了解项目式教学，通过案例学习和活动参与初步掌握面向真实问题开发课程的思路和程序。按照程序进行课程开发，将看似困难或者繁杂的任务拆解成小任务，每步只完成一个小任务。

2.1 将真实问题转化作为教学目标

古浪县由于沙漠化严重，土层难以保持水分，现实中面临保水困难的问题。我们通过文献和资料调研，了解历史上国内外的科学家和工程师面对保水问题解决问题的思路和方法。我们整理了很多办法，如草方格、在沙面上覆盖致密物、固沙剂、保水剂等，这么多方法选择哪个作为课程教学目标呢？由于本次教师工作坊的对象是高中化学教师，所以项目式教学的知识载体是高中化学，因此选择了与高中化学高分子相关的保水剂这个思路。这样我们将真实问题“沙漠保水”转化为教学问题，“寻找锁水的物质—吸水高分子”。

2.2 将真实问题解决思路转化课程教学思路

在寻找“寻找锁水的物质—吸水高分子”问题解决思路时，采用科学史教学法对吸水高分子技术发展历史进行了梳理。20世纪50年代吸水材料是纤维素，结构特点是具有高分子链状结构(不溶于水、不耐挤压、保水性差)、碳氧键(易于降解)和羟基(吸水基团)，20世纪60年代人工合成保水材料淀粉丙烯腈共聚物，结构特点是具有淀粉交联丙烯腈网状结构(保水性增强)和羟基、氰基(吸水基团)，现在保水剂丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物，结构特点是具有含碳碳键的主链结构(不易降解)、氨基和羧基(吸水基团)。通过提炼每个时期技术进步所解决的关键科学问题，形成了课程教学思路。

2.3 将真实问题解决思路转化为可实施的教学程序

通过前面的程序明确了课程目标是“寻找锁水的物质—吸水高分子”，同时也归纳出了锁水物质的功能特点等教学思路。这一步需要将教学思路拆解教学程序，即学生可参与的任务和活动。这三个程序完成后，就形成了教学方案。

3 结语

开展项目式教学教师工作坊期间，通过访谈、观察、调查问卷等方式对活动效果进行了评估。活动过程中，主讲老师会经常邀请学员发言，最开始学员发言不积极，当学员们参与到了探究性实验环节后分享和发言变得十分踊跃，很多学员会主动分享实验结果和学习体会。问卷显示学员们对活动非常满意，并希望能多开展类似的活动。在与学员们交谈中，发现他们对于新理念新方法持一种开放的态度，他们觉得面向当地实际问题开发课程的思路很有启发性，很多教师表示将来会尝试采用项目式教学的方法来设计课程。我们还跟当地教育部门的老师进行了访谈，他们介绍了当地中学科学教育课程改革面临的一些问题，也希望当地教师能学习新的教育理念和方法。希望本文分享的基于真实问题的项目式教学实践，能帮助更多科学教师面向真实问题进行课程开发和实施。