项目式学习在高中化学“碳中和背景下的能源转化”单元教学中的应用研究

引言

随着全球气候变化问题的日益严峻，“碳中和”成为全球关注的焦点。在高中化学教学中，“碳中和背景下的能源转化”单元具有重要的现实意义。项目式学习作为一种基于建构主义理论的情境式教学方式，让学生在面向真实世界的真实问题中学习实践、实现想法并解决问题。将项目式学习应用于“碳中和背景下的能源转化”单元教学，能够让学生更好地理解化学知识与实际生活的联系，培养学生解决实际问题的能力。

一、项目式学习概述

(-) 项目式学习的定义

项目式学习是一种以学生为中心的教学方法，它围绕驱动性问题展开，学生通过小组合作，利用各种资源进行探究实践，最终完成项目作品并进行展示和评价。在这个过程中，学生不仅能够掌握学科知识，还能培养团队合作能力、问题解决能力和创新思维。

（二）项目式学习的特点

1. 驱动性问题

项目式学习的核心是一个具有挑战性的驱动性问题，这个问题通常是面对真实世界的复杂现象和综合问题，如在“碳中和背景下的能源转化”单元中，可以提出“如何设计一个高效的能源转化方案以实现碳中和目标”这样的问题。

2. 合作探究

学生以小组形式进行合作，共同解决问题。在合作过程中，学生可以相互学习、相互启发，培养团队协作精神。

3. 实践操作

学生需要通过实际操作和探究来解决问题，如进行化学实验、收集数据、分析数据等。

4. 成果展示与评价

学生完成项目后，需要进行成果展示，并接受教师和同学的评价。这种评价不仅关注结果，还注重过程，能够全面地评价学生的学习情况。

二、“碳中和背景下的能源转化”单元教学内容分析

（一）教学目标

知识与技能目标：学生了解碳中和的概念、能源转化的原理和常见的能源转化方式；掌握与能源转化相关的化学知识，如化学反应原理、电化学原理等。

过程与方法目标：通过项目式学习，培养学生的信息收集和处理能力、实验设计和操作能力、数据分析和解决问题的能力。

情感态度与价值观目标：增强学生的环保意识和社会责任感，让学生认识到化学在解决能源和环境问题中的重要作用。

（二）教学重难点

重点：能源转化的化学原理；碳中和的实现途径和策略。

难点：如何将化学知识应用于实际的能源转化方案设计中；如何综合考虑各种因素设计出可行的碳中和能源转化方案。

三、项目式学习在“碳中和背景下的能源转化”单元教学中的实施

(-) 项目规划

确定驱动性问题：根据教学目标和内容，确定驱动性问题为“如何设计一个基于本地实际情况的碳中和能源转化方案”。

制定项目计划：教师制定详细的项目计划，包括项目的时间安排、任务分配、评价标准等。项目时间可以安排为[X] 周，分为项目启动、资料收集、方案设计、实验验证、成果展示等阶段。

（二） 项目实施

项目启动：教师向学生介绍项目的背景和意义，提出驱动性问题，激发学生的学习兴趣和探究欲望。同时，教师将学生分成小组，每组 [X] 人，并明确小组分工。

资料收集：学生以小组为单位，通过图书馆、网络等渠道收集与碳中和、能源转化相关的资料，包括能源现状、能源转化技术、碳中和政策等。在收集资料的过程中，学生可以学习到如何筛选和整理有用的信息。

方案设计：各小组根据收集到的资料，结合本地的实际情况，设计碳中和能源转化方案。方案设计过程中，学生需要运用所学的化学知识，考虑能源转化的效率、成本、环境影响等因素。例如，学生可以设计太阳能电池的制备与应用方案、生物质能的转化利用方案等。

实验验证：对于一些设计方案，学生可以通过化学实验进行验证。例如，在设计太阳能电池方案后，学生可以动手制作简单的太阳能电池，并测试其性能。通过实验，学生可以深入理解能源转化的原理，同时培养实验操作能力和数据分析能力。

成果展示与评价：各小组将设计的方案以报告、海报、PPT 等形式进行展示，并进行答辩。教师和其他小组的学生对展示的方案进行评价，评价内容包括方案的可行性、创新性、科学性等方面。通过成果展示和评价，学生可以学习到其他小组的优点，同时反思自己的不足之处。

四、项目式学习在“碳中和背景下的能源转化”单元教学中的效果

（一）激发学生的学习兴趣

项目式学习以真实的问题为驱动，让学生在解决实际问题的过程中学习化学知识，能够极大地激发学生的学习兴趣。学生不再是被动地接受知识，而是主动地参与到学习中，提高了学习的积极性和主动性。

（二） 培养学生的综合能力

团队合作能力：在项目式学习中，学生需要以小组形式进行合作，共同完成项目任务。通过合作，学生可以学会如何与他人沟通、协作，培养团队合作精神。

问题解决能力：面对复杂的驱动性问题，学生需要运用所学的知识和技能，通过分析、推理、实验等方法来解决问题。在这个过程中，学生的问题解决能力得到了锻炼和提高。

创新思维能力：在设计碳中和能源转化方案时，学生需要发挥创新思维，提出新颖的想法和方案。通过项目式学习，学生的创新思维能力得到了培养。

（三） 提高学生对化学知识的理解和应用能力

项目式学习强调将化学知识应用于实际问题的解决中，学生在设计方案和进行实验的过程中，需要运用所学的化学原理和知识，从而加深了对化学知识的理解和应用能力。

结论：

项目式学习在高中化学“碳中和背景下的能源转化”单元教学中具有重要的应用价值。通过项目式学习，能够激发学生的学习兴趣，培养学生的综合能力，提高学生对化学知识的理解和应用能力。在今后的教学中，可以进一步推广和完善项目式学习在化学教学中的应用，为培养具有创新精神和实践能力的高素质人才做出贡献。

参考文献：

[1] 陈寒与 , 江合佩 . 学科融合视域下高中化学项目式学习——以“基于碳中和理念设计碳捕获协同转化”为例 [J]. 化学教学 ,2024, 46(5): 61

[2] 沈崇浩 . 高中化学项目化学习的探索与实践 -- 以“滴定法测定虬江河水样总碱度”为例 [J]. 现代教学 ,2022(03).

[3] 谭祥中 . 高中化学教学中项目式学习的应用——以《铁金属材料》教学为例 [J]. 中国多媒体与网络教学学报 ( 下旬刊 ),2024,(06):111-113+133.

[4] 叶依丛顾建辛马婉琴 . 基于项目学习的高中化学教学设计与实践——佩挂式除菌卡有效性研究 [J]. 化学教学 , 2022(9):51-56.