[摘要]初中阶段是学生的学习能力和学习习惯形成的重要时期,设计合适的项目式教学内容,有利于学生科学思维方法和科学精神的发展。2022版初中化学课程标准在“课程理念”中提到“重视开展核心素养导向的化学教学”。其中明确指出:创设真实问题情境,倡导“做中学”“用中学”“创中学”,开展项目式学习,重视跨学科实践活动。[1]基于课程标准的目的,笔者以“生活中干燥剂探究”为主要内容设计项目式教学实践,反思项目式教学的意义。
[关键词]科学探究与实践;干燥剂;项目式教学;真实问题情境
一、项目的确立
随着课程改革的不断深入和推进,任务式项目式学习也成为一种新型且运用范围最广的教学方式。在项目教学中,设计学习任务是促进知识意义建构的重要途径,基于项目的学习任务是高级思维的“磨刀石”。任务式项目教学是将教学内容纳入任务,并以任务作为学习导向,学生通过任务的实现从而掌握知识提高技能的方法。初中化学是学生学习化学的启蒙阶段,课程标准指出“义务教育化学课程作为一门自然科学课程,具有基础性和实践性,对落实立德树人根本任务、促进学生德智体美劳全面发展具有重要价值。义务教育化学课程有利于激发学生对物质世界的好奇心,形成物质及其变化等基本化学观念,发展科学思维、创新精神与实践能力,养成科学态度和社会责任,为学生的终身发展奠定基础。”[2]长期的教学中不难发现,因知识积累需要循序渐进,初中化学教材在学生看来比较零碎且需记忆内容较多,导致学生产生畏惧或者厌烦的情绪,如果合理设计任务式项目学习,不仅帮助学生将零碎的知识点进行系统性的整合,更能培养学生的学习能力,养成良好的思维习惯,调动学习积极性,全面培养核心素养。
(一)项目设计目标
初中化学中碱是重要的一类化学物质,其中可溶性碱常见有NaOH、KOH、Ca(OH)2(澄清石灰水)、Ba(OH)2等,认识碱的共性和个性,是教学重点,也是化学学科的基础点之一。再者,虽然教材把Ca(OH)2的知识主要放在《酸和碱》一单元中介绍,但其相关知识贯穿于整个初三化学,比如说CO2的检验、蜡烛产物的检验等。利用项目式教学将涉及的知识点衔接起来,再以物质分类观、物质的共性来设计任务内容,有利于学生知识体系的建构。
教学内容的选择应有助于学生化学学科素养的发展。真实、具体的问题情境是学生化学学科核心素养形成和发展的重要平台,也为学生化学学科核心素养提供了真实的表现机会。[3]选择“干燥剂”作为主要研究物质,材料易得,学生可从生活中的熟悉物质入手,有利于学生发现化学的魅力,正确认识化学。初三化学是学生学习化学的启蒙阶段,CaO、Ca(OH)2与生活关联度大,利用熟悉情景设疑,利用生活品也能进行实验验证,有利于培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,也塑造了大胆创新、细心观察、小心求证等科学素养的形成。
(二)项目设计思路
以“金属氧化物—氢氧化物—金属盐”为物质类别变化发展线索,以常见的干燥剂CaO为主要研究对象作为起点,设计项目式教学内容。分成三大任务,由易到难,层层递进,完成以Ca(OH)2为中心的整个氢氧化物知识框架的搭建,通过任务驱动实现以学生为中心的教学理念,以立德树人为根本,以化学核心素养的培养为主线,凸显项目式教学的意义。
(三)项目实施流程
任务一:寻找干燥剂
查找生活中常见的干燥剂并进行分类。以不同类型物质的干燥剂、干燥剂的主要成分为区分点,进行分类。重点关注食品中的干燥剂。
以小组为单位进行罗列统计。指导学生通过查阅资料,了解为什么不同食品要选用不同的干燥剂。
【设计意图】培养学生观察生活、留意身边事物,感受化学就在我们身边,生活中处处有化学。指导学生学会从相关资料中提取有效信息的能力,获得问题的答案。
任务二:“失效”的干燥剂
教师指定本次任务的研究对象为“四洲紫菜”等品牌紫菜里面的干燥剂,主要成分为氧化钙。先观察里面成分的颜色、状态,再根据教师设计的情境与要求,结合学到的知识,小组设计方案验证实验,并交流总结结论。
①干燥剂吸收了空气中的水分,失效了。
观察干燥剂形状变化和能量变化。设计实验“巧煮鹌鹑蛋”证明CaO与水反应是放热反应。“巧煮鹌鹑蛋”:将干燥剂放入一个玻璃杯中,将两个鹌鹑蛋埋在干燥剂里面,注入水至刚好浸没干燥剂,观察变化(注意观察形状的变化和能量的变化)。
查阅资料,了解“自热火锅”“自热米饭”“暖宝宝热贴”等的发热原理。
②如何获得澄清石灰水?——溶解、过滤操作
③利用上述获得的澄清石灰水,进行一系列基础实验:“与酸碱指示剂显色”“与二氧化碳的反应”“与酸的反应”“与碳酸钠溶液的反应”等,尽学生所能所想,构建氢氧化钙的化学性质知识体系,完成“碱”到“盐”的分类过渡。
能否运用上述知识回答下列问题:
·用石灰浆涂抹墙壁,墙壁为什么会变白变硬?
·盛放石灰水的试剂瓶壁经常有一层白膜,主要成分是什么?如何清洗?
·用石灰水浸泡新鲜鸡蛋,为什么能延长鸡蛋的保质期?
·钟石乳溶洞的形成过程?
·酸性土壤改良的原理?
·设计实验验证“吸入空气和呼出气体中二氧化碳含量的差异”
·设计实验验证“对蜡烛的燃烧产物的探究”
【设计意图】巧妙地将初中阶段中要求掌握的实验操作“溶解”“过滤”与碱的共性融合在一个任务中呈现。而且,实现从能量变化到物质变化,从“碱”到“盐”,从理论知识到实际运用,从传统到创新的过渡,让学生动起来。其中用“巧煮鹌鹑蛋”既让学生体验实验的快乐,分享实验的收获,又能将能量变化用视觉之外的其他方式呈现出来,感受化学之趣。
任务三:回收干燥剂
思考:久置在空气中的干燥剂成分会发生怎样的变化。查阅资料了解将生石灰随意丢弃会对环境所带来的危害,根据学习的相关知识,小组设计将干燥剂回收利用的方案。完成关于干燥剂的变化化学小论文或者思维导图,并在班级展示,相互评价交流。
【设计意图】从内容上,这是“盐”这类物质的复习,也是对复分解反应、离子共存等的复习,是对知识的一种提升考查。从能力上看,要求学生不仅要充分掌握相关的化学知识,还要有理科思维能力和文科表达能力,还要有一定的美学视觉,提倡图文并用。采取小组合作模式,锻炼了团队合作精神和语言沟通能力。
二、项目效果反馈
任务一:通过资料查阅,大多数学生能在众多干燥剂中找到熟悉的身影,即初中化学中常见的两种物质——生石灰和铁粉。考虑初三学生的认知水平,在教师引导下,将干燥剂范围锁定在食品干燥剂上,缩小范围不仅有利于学生的认知,还能朝着老师设置的目标方向发展,从而成功进入任务二的学习。因项目涉及的对象是生活中的常见品,更有青少年喜欢的食品,学生对项目的探究充满好奇和憧憬,动力十足,对项目的开展起到很好的铺垫。
任务二:“巧煮鹌鹑蛋”实验结束后,学生能观察到生石灰加水后由块状变为粉末状的明显变化,随后取出鹌鹑蛋,敲开蛋壳,观察鹌鹑蛋是否已经煮熟,享受美味。该实验打破了学生以往对实验现象的观察:是否有颜色变化、是否产生气泡、是否产生沉淀、是否发光或剧烈燃烧等比较直观的视觉感受,弥补了对物质形状的变化和能量变化的观察的缺失。制取澄清石灰水时,学生利用家里的筷子、纱布、油漏、玻璃杯等用品完成实验,每个学生都能够通过自己的操作,真正掌握过滤操作过程中的要点——“一贴、二低、三靠”。一个重要知识点的落实在教师的精心设计下不攻而破,这样的学习效果远远超出学生的死记硬背。而面对教师设计的问题时,如“墙体变白”“钟乳石溶洞的形成”等学生也能顺利地用所学知识解答,对提出的“对吸入空气和呼出气体中二氧化碳含量的探究”“对蜡烛的燃烧产物的探究”的实验设计,也纷纷提出了小组的构思与实验装置图。
任务三:学生各自发挥所长,学会学科整合,小组团结合作,齐心协力完成论文或以思维导图形式呈现,图文并茂,各有千秋。通过作品,教师可以看到学生的关于“碱”的知识体系建构基本完整,达到教师设计项目式教学的基本教学目标。通过引导学生探索食品中的化学物质,利用身边物品开展家庭小实验,使实验探索过程在身边真实情境中发生、持续进行,让学生感受身边的化学变化,感受生活中处处有化学,让学习真实化而不是流于形式。从学生发展质量评价方面来看,学生不仅学会利用化学知识解决实际问题,也增强了遵守法律法规、社会公德等社会责任意识,个人的品德意识和社会审美观得以发展。
三、项目教学反思
(一)熟知教材内容,选准项目式教学的素材
项目的设定需要贴近学生的生活实际,寻找的话题要是学生无法回避而又十分熟悉的真实的情境素材,只有这样才有助于激发学生兴趣。此外,对课程教学内容的处理仍然不可忽视。PBL模式既不能偏离真实情境空谈理论,也不能偏离课程教学内容单纯就事论事。[4]教师在选取项目式教学的素材时,在熟悉教材的基础上,要有全局观:选准素材,素材最好能够覆盖多个知识点,并有效地将相关知识点贯穿起来。Ca(OH)2作为典型的碱,它微溶于水,与水反应是放热反应,与CO2反应现象明显,生活中能找到原材料——干燥剂,所以选取它作为项目教学的学习载体,既充分代表典型的“金属氧化物—氢氧化物—金属盐”物质变化过程,又含括了过滤、实验创新设计等技能训练。这能帮助学生触类旁通,从物质的通性表征到某种物质,进而迁移到同类物质,收获学习方法与思维方式。甚至教师也可将项目式教学的效果外延,如果换成NaOH,由于NaOH与CO2能反应,但无明显实验现象,针对如何验证反应发生可进行实验再创新,这是对知识的升华,促使学生感受到物质类别的共性与个性,初步形成正确的唯物主义辩证观。
(二)全面了解学生,设计项目式教学的内容
活动是思维的开启,通过“做中学”,学生把外在知识内化,这种学习是一种共情的、关怀的、智慧共享的、相互砥砺的学习,这种学习是经由积极的“心流”加温的,能不断生长素养。[5]学生的知识水平和学习能力决定项目式教学内容设计的层次和难度,项目式教学立足于面向全体学生,故在项目设计过程中需根据实际设置层层推进的梯度,切忌操之过急。“生活中干燥剂探究”该项目式教学设计建立在学生已学的知识水平上,主要是借助干燥剂这一话题帮助学生将“碱”的碎片化知识形成知识网络,由从学生熟知的情景、物品入手,促使学生感受到生活中的化学,又能学以致用。
(三)做好跟踪,确保达成项目设计目的
教师对项目式教学实施过程中起着组织、引导、监督、评价的作用,要做好教学跟踪,才能促进目标达成。项目式学习是一种动态的学习方法,设计不仅可以立足课堂,也可以延伸到课外。笔者在项目实践过程中发现,对于初学化学的学生来说,准确的实验设计、准确的语言表达、规范的操作这些正是学生普遍所欠缺的能力,因此有意识地在教学中加强这方面的训练。充分利用学生的记录、同伴之间交流心得、回播视频等环节,进行复盘,让学生更直观地重温完成任务过程中需要注意的事项,教学效率远胜教师不断在课堂上强化效果。而且,教师的教学跟踪有利于教师获得对学生更全面的了解与评价。笔者发现,学生的能力是教师无法想象的,同样一个任务、同样一个问题,不同的学生团队的切入点各不相同,如果教师能够放手让学生自己去动手、去设计、去思考,将对学生后续学习的发展有着深厚的意义,更能够使学科素养的培养落到实处。
参考文献
[1]中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准(2022版)[S].北京:北京师范大学出版社,2018:1-6.
[2]刘海涛.项目教学的方案与实施[M].福州:福建教育出版社,2016(97):137.
[3]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(2017年版)[S].北京:人民教育出版社,2018:1-6.
[4]王德明.项目式学习的五大核心要素[J].今日教育,2021(04):48-52.
[5]林高明.核心素养与课堂教学[M].福州:福建教育出版社,2018(33):123.
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