【摘 要】陶行知提出“在劳力上劳心”,意指手脑并用,在实践中进行深刻的思考与创造。初中化学教学易陷入“重符号记忆、轻实际应用、缺价值引领”的困境。本文以“真实情境-复杂问题-化学实践-社会决策”为主线,设计以“无锡化工遗产的绿色转型”为锚点的跨学科项目式学习(PBL)。该项目引导学生从调查本地传统化工历史(如无锡早期颜料、纺织印染业)入手,理解化学工业的双刃剑效应;进而通过实验探究绿色化学原则(如原子经济性、无害原料),尝试为模拟的化工生产流程提出绿色化改进方案;最后,探讨化学在解决当代环境与能源问题(如太湖治理、新能源材料)中的角色。学生在“像化学家一样思考与工作”的模拟实践中,不仅建构核心知识,更发展系统思维、社会责任与创新意识,实现“劳力”与“劳心”的统一。
【关键词】在劳力上劳心;初中化学;项目式学习;真实情境;绿色化学;化工遗产
化学是一门创造新物质、改造物质世界的中心科学,它与人类社会的发展,尤其是工业化进程紧密交织。无锡,作为中国近代民族工商业和乡镇工业的重要发祥地,其化工业也曾留下深刻印记。学习化学,若仅停留在记忆元素符号、化学方程式和实验现象,则无法让学生理解化学与社会的复杂互动,难以形成正确的科学价值观与社会责任感。陶行知先生倡导“在劳力上劳心”,即反对盲目的做,也反对空洞的想,强调要在亲身实践中进行有目的的、创造性的思考[1]。将这一思想融入初中化学教学,就要求我们设计能将“动手做实验”与“动脑思社会”深度融合的学习项目,让学生在解决具有现实意义的复杂问题中,体会化学的力量与责任。
“在劳力上劳心”对化学教育的核心启示在于:化学学习不应是“烧杯中的孤立反应”,而应是“社会语境中的意义建构”。它要求:
1. “劳力”的深化:不仅指完成教材规定的验证性实验,更指在真实或模拟真实的问题驱动下,设计并执行探究性、工程性的实践活动。
2. “劳心”的升华:不仅指理解化学原理,更指思考化学技术的社会影响(历史、环境、经济、伦理),权衡利弊,寻求可持续发展的解决方案。
3. “劳力”与“劳心”的循环:在实践中发现问题、引发思考;通过思考改进实践、寻求创新。两者在项目中相互促进,最终指向学生化学核心素养与批判性思维、社会决策能力的整体提升[2]。
当前教学常将化学知识从其产生和应用的社会历史背景中剥离,导致:一是知识“去情境化”,学习内容变成抽象符号的游戏,学生不知其来龙去脉与现实用途;二是教育“价值无涉”,教学很少引导学生反思化学发展带来的环境、健康等伦理问题,更少探讨化学家与公民在相关问题上的社会责任[3]。这使得化学学习缺乏人文温度与现实关怀。
本项目围绕“化学的过去、现在与未来”这一宏大叙事,设计为期一学期或一学年的主题式PBL,包含三个递进阶段:
第一阶段:回望——化学工业的“无锡印记”与社会影响(历史与辩证思维)
驱动问题:化学曾经如何塑造了无锡?它给城市带来了繁荣,也留下了哪些“遗产”?
学生实践:
社会调查:走访无锡中国民族工商业博物馆、查阅地方志,了解永泰丝厂、协新毛纺厂等历史上与化学工艺密切相关的企业发展。
口述历史:访谈老一辈工人或社区居民,了解当年工厂的生产场景、环境状况及后来的变迁。
文献研究:小组聚焦某一具体行业(如印染、颜料),研究其传统工艺与可能的环境影响。
核心产出:《无锡化工历史寻踪》图文报告或短视频,辩证分析早期化学工业的贡献与局限。
第二阶段:探究——绿色化学原则的“实验台”验证(科学探究与创新思维)
驱动问题:现代化学如何追求更环保、更高效?我们能在实验室模拟这些原则吗?
学生实践:
对比实验:以“制备硫酸铜”为例,对比传统方法(铜与浓硫酸加热)与绿色方法(铜屑、空气和稀硫酸在催化剂作用下),从原料毒性、能耗、原子利用率、废物产生等角度进行定性与半定量比较。
微型实验设计:尝试设计“废物零排放”或使用无害催化剂的微型有机合成实验(如酯的制备)。
生命周期初探:以塑料瓶为例,分析其“从摇篮到坟墓”的化学过程,讨论可降解材料的优势。
核心产出:绿色化学对比实验报告、微型实验设计方案。
第三阶段:展望——化学助力“美丽无锡”的模拟方案(系统思维与决策能力)
驱动问题:面向未来,化学可以为我所生活的无锡的可持续发展解决哪些关键问题?
学生实践:
方案设计:进行文献调研,设计一个初步的、基于化学原理的解决方案或技术展望图。
模拟论证:举办“未来化学技术听证会”,各小组陈述方案,接受来自其他同学(扮演不同利益相关者)的质询,论证其科学性、可行性与潜在风险。
核心产出:未来化学解决方案设计书、听证会陈述报告。
情境:无锡传统纺织印染业曾使用大量合成染料和助剂,带来废水处理难题。
探究与实践:
“劳力”1(调查与实验):学生查阅资料,了解传统偶氮染料与新型环保染料(如天然染料、低毒活性染料)的区别。在实验室安全条件下,用棉布条分别进行传统染料(模拟)和天然色素(如栀子黄、紫甘蓝汁)的染色对比实验,比较色牢度、观察废水颜色。
“劳心”1(分析与思考):分析实验现象和数据,讨论传统印染工艺的环境代价,理解绿色化学中“设计更安全化学品”和“使用可再生原料”的原则。
“劳力”2(设计与模拟):尝试设计一个简化的“印染废水处理”模拟实验方案(如吸附法、氧化法),并用自制污水进行测试。
“劳心”2(综合与决策):撰写一份给“模拟印染厂”的建议书,从化学角度提出向绿色生产转型的可行性步骤。
学习价值:学生将具体的化学物质(染料)、化学反应(染色)与宏大的产业转型、环境保护议题相联系,亲身经历了从发现问题(污染)、探究原理(染料差异)、寻找方案(绿色替代与末端处理)到提出建议的完整过程,深刻体会到化学既是“问题”的一部分,更是“解决方案”的关键。
此类基于真实情境的化学PBL,将化学知识置于广阔的社会、历史与环境背景中,有效促进了学生对化学学科本质与社会价值的理解。它要求教师具备强大的课程整合与项目领导能力,并需要学校在课时安排、实验室开放、校外资源对接上给予支持。评价需采用表现性评价为主,关注学生在项目全过程的表现、最终作品的质量以及所展现出的综合素养。挑战在于项目的设计与管理难度大,对学生的自主学习能力要求高。未来,可与本地高校化学系、环保企业或科研院所合作,邀请专家担任项目顾问,获取更前沿的资讯与指导,并利用数字化工具(如化学模拟软件、在线协作平台)支持更复杂的研究与设计,让“在劳力上劳心”的化学学习走向深入、走向真实。
参考文献:
[1] 陶行知. 陶行知全集(第二卷)[M]. 长沙: 湖南教育出版社, 1985: 201.
[2] 王磊, 魏锐. 核心素养导向的化学项目式学习设计[J]. 化学教育(中英文), 2020, 41(9): 1-7.
[3] 毕华林, 卢姗姗. 化学教育中的STS教育与核心素养培育[J]. 课程·教材·教法, 2017, 37(4): 94-99.
[4] 阿纳斯塔斯, 沃纳. 绿色化学:理论与应用[M]. 李朝军, 王东, 译. 北京: 科学出版社, 2006.
[5] 无锡市经济和信息化委员会. 无锡工业发展史纲[M]. 上海: 上海社会科学院出版社, 2018.
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