在常規(guī)課堂教學(xué)中實施項目式學(xué)習(xí)
——以《石油資源的綜合利用》為例

研究指出，項目式學(xué)習(xí)(Project-Based Learning，PBL)是一種以學(xué)生為中心設(shè)計執(zhí)行項目的教學(xué)和學(xué)習(xí)方法[1]。教師結(jié)合學(xué)生在真實的學(xué)習(xí)與生活中的實際情況，通過驅(qū)動性問題組織并展開教學(xué)活動，學(xué)生在活動中通過相互合作等方式學(xué)習(xí)并解決問題，最終呈現(xiàn)、展示問題解決的成果[2]。

一、確立項目

石油是一種重要的資源，被稱為“工業(yè)的血液”，也是一個國家的經(jīng)濟命脈，世界各國對石油的需求量很大。然而，石油又是一種不可再生的資源，因此，能夠最大限度地開發(fā)石油產(chǎn)品，合理綜合利用石油資源尤為重要。

該項目在實施過程中需要學(xué)生進行查閱資料、進行探究實驗、小組合作交流，在活動中引導(dǎo)學(xué)生建立元素觀、結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定應(yīng)用的觀念，逐漸培養(yǎng)學(xué)生宏觀辨識與微觀探析、實驗探究與創(chuàng)新意識、科學(xué)精神與社會責任的核心素養(yǎng)。因此，石油的綜合利用是一個有意義的項目。

二、規(guī)劃項目

為確保該項目的順利實施，進行如下規(guī)劃[3,4]。將該項目拆解為石油產(chǎn)品的種類、石油產(chǎn)品的獲得方式以及如何處理廢棄石油產(chǎn)品3個基本問題。進而將這些基本問題拆解為如何從石油中得到輕質(zhì)燃料油、重油如何處理、由乙烯如何制備塑料等單元問題[5]。最后設(shè)立蒸餾、分餾原理及適用范圍，石油的裂解、裂化能得到什么產(chǎn)品，乙烯的化學(xué)性質(zhì)等問題。

《石油資源的綜合利用》單元教學(xué)共包括3課時，每課時的內(nèi)容主題及環(huán)節(jié)安排如下所示。

1.第1課時：項目簡介 拆解問題

環(huán)節(jié)一：引入主題，介紹項目。

播放《石油與戰(zhàn)爭》的視頻，以“石油的前世今生”及其對社會經(jīng)濟發(fā)展的重要推動作用作為切入點，引發(fā)學(xué)生思考石油為什么會引發(fā)戰(zhàn)爭，引入本項目的主題——石油資源的開發(fā)和利用。

介紹項目學(xué)習(xí)目標：以小組合作的方式完成項目學(xué)習(xí)成果——以海報、宣講等形式展現(xiàn)石油的過去、現(xiàn)在、未來。項目式學(xué)習(xí)的方式：通過查閱文獻資料，設(shè)計實驗探究等活動，以小組為單位進行合作探究式學(xué)習(xí)。項目學(xué)習(xí)評價方式：小組學(xué)習(xí)成果(海報、宣講等)，學(xué)生課上表現(xiàn)、課下作業(yè)完成情況等。

環(huán)節(jié)二：規(guī)劃項目，拆解問題。

提出問題：如何開發(fā)并利用石油資源？進一步將其拆解為：以石油為原料可以獲得哪些產(chǎn)品、如何獲得這些產(chǎn)品、如何處理廢棄產(chǎn)品3個基本問題。并且布置課下任務(wù)：查閱生活中以石油為原料的產(chǎn)品。

2.第2課時：石油產(chǎn)品及獲得方式

環(huán)節(jié)一：小組展示查閱的資料，聚焦兩類石油產(chǎn)品——燃料和塑料。

環(huán)節(jié)二：如何從石油中獲取燃料。

提出問題：從石油中如何得到汽油、煤油、柴油等輕質(zhì)燃料油？

環(huán)節(jié)三：如何以石油為原料生產(chǎn)塑料。

提出問題1：重油如何處理？

通過資料卡片和微型實驗，讓學(xué)生體驗從直觀信息、微觀結(jié)構(gòu)與宏觀實驗3個角度解決問題，以及體會石油裂解氣中乙烯含量最高，因此，乙烯的產(chǎn)量作為一個國家石油化工發(fā)展水平的標志。

提出問題2：乙烯是如何得到塑料的？

通過學(xué)生活動，以手拉手的方式模擬乙烯加聚，從微觀角度體會有機反應(yīng)中的成鍵和斷鍵。最后，通過頭腦風(fēng)暴使學(xué)生感悟自然資源的利用和人類的發(fā)展二者之間的和諧關(guān)系。

3.第3課時：廢棄塑料的處理方式及項目成果展示和交流

環(huán)節(jié)一：廢棄塑料的處理方法。

播放視頻《瓊海垃圾發(fā)電站——變廢為寶》。

提出問題：現(xiàn)在的化學(xué)家追求的最高目標是什么？

從分類的角度、微觀組成的視角、能源的角度、人文環(huán)境的角度認識垃圾。使學(xué)生感悟到世界上沒有真正的垃圾，只有放錯了地方的資源。使學(xué)生體會到齊心協(xié)力發(fā)展化學(xué)技術(shù)，合理利用資源，推動人類不斷進步的重要性。

環(huán)節(jié)二：小組展示項目學(xué)習(xí)成果和交流。

三、實施項目

本文挑選第二課時環(huán)節(jié)三為例進行展開。

教師：通過上面分析，我們用分餾的方法獲得了輕質(zhì)燃油。那留下的重油如何處理呢？是舍棄它，還是合理利用它？學(xué)生閱讀資料并完成任務(wù)二：如何從石油中獲得乙烯。

圖1 資料卡片3

學(xué)生分組討論，思考如下問題：重油是什么？重油的性質(zhì)？如何利用重油呢？通過閱讀資料卡片，學(xué)生看到重油的沸點比較高，因而得出通過減壓蒸餾的物理方法進行分離可獲得。也有學(xué)生提出，重油的碳原子個數(shù)都比較大，能否通過高溫等其他強力手段，將碳數(shù)多的分子變成碳數(shù)少的分子。

教師：同學(xué)們找到的方法都非常好，那么，我們繼續(xù)尋找能夠?qū)㈤L碳鏈變成短碳鏈的方法？怎樣利用石蠟油？我們來觀察一個微型實驗。

學(xué)生：觀察實驗，實驗裝置如圖2所示。進一步通過討論解釋實驗現(xiàn)象，酸性高錳酸鉀溶液褪色說明石蠟油分解產(chǎn)生了烯烴。聞到汽油或柴油的味道，說明該過程產(chǎn)生了汽油、柴油等碳原子數(shù)小的產(chǎn)品。

圖2 探究實驗裝置圖

本環(huán)節(jié)通過動手實驗和分析實驗現(xiàn)象，使學(xué)生初步感悟到利用重油的價值。進一步通過解釋現(xiàn)象及方程式的書寫使學(xué)生建立元素觀。從物質(zhì)組成的角度、化學(xué)鍵的角度來分析資源的綜合利用讓學(xué)生的思維有序地展開、發(fā)展、收斂，直觀感悟小分子又可以生成高分子化合物的過程，為以后學(xué)習(xí)有機化學(xué)奠定基礎(chǔ)。

四、項目評價

依據(jù)項目式學(xué)習(xí)的特征和內(nèi)涵，在項目式學(xué)習(xí)中可以采用過程性評價的方式對學(xué)生進行評價。過程性評價分為三部分：核心活動的評價(小組或個人評價)，階段性成果及項目作品的評價(小組評價)，項目總結(jié)的評價(個人評價)。項目結(jié)束時，綜合核心活動的評價、階段性成果和項目作品的評價、項目總結(jié)的評價得出小組得分和個人得分。圖3和圖4是學(xué)生作品展示。

圖3 項目學(xué)習(xí)學(xué)生作品——石油的利用

圖4 項目學(xué)習(xí)學(xué)生作品——煤的綜合利用

五、項目反思

石油資源綜合利用這一項目的學(xué)習(xí)體現(xiàn)了合理利用資源、環(huán)境保護、人類的可持續(xù)發(fā)展之間的關(guān)系，也是進行STSE教育的好材料?；谶@樣的認識，筆者對教學(xué)做了整合和綜合性拓展，讓學(xué)生結(jié)合化學(xué)鍵和能源的角度來認識石油的綜合利用。并將《化學(xué)與生活》中的垃圾資源化內(nèi)容也安排在此。

六、結(jié)語

基于項目式學(xué)習(xí)的課堂教學(xué)真正讓化學(xué)學(xué)習(xí)走進學(xué)生的現(xiàn)實生活，同時也為化學(xué)學(xué)習(xí)走向社會打通了渠道。在項目完成的過程中，學(xué)生逐漸學(xué)會運用系統(tǒng)思維深度思考問題，在問題解決的過程中變得更加積極、主動，團隊合作的意識、自我觀點的表達能力都得到了很大提升。在教師確立和規(guī)劃項目時，要注意素材的選取和開發(fā)，展現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的特色，在學(xué)生活動中凸顯學(xué)生的主體地位。