基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的高三化學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)實(shí)踐

王延

摘要：案例采取項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的教學(xué)理念進(jìn)行高三化學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)，以“揭秘‘魚浮靈”為情境素材貫穿于課堂教學(xué)，學(xué)習(xí)如何解決真實(shí)、復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題，并在問(wèn)題解決中鞏固知識(shí)、培養(yǎng)能力、發(fā)展素養(yǎng)。真實(shí)且富有挑戰(zhàn)性的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)使學(xué)生感受到“化學(xué)源于生活，又服務(wù)于生活”，讓學(xué)生學(xué)習(xí)如何像科學(xué)家一樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，多方面發(fā)展學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目式學(xué)習(xí);基于核心素養(yǎng)的教學(xué);實(shí)驗(yàn)探究

文章編號(hào)：1008-0546（2020）02-0065-03 中圖分類號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.02.020

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，是高考的重要內(nèi)容。傳統(tǒng)的高三實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)是通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)題進(jìn)行地毯式練習(xí)，反復(fù)訓(xùn)練一系列實(shí)驗(yàn)典型試題，以期鞏固實(shí)驗(yàn)知識(shí)、技能及形成答題模式。但如今的高考實(shí)驗(yàn)題中越發(fā)注重考查學(xué)生的創(chuàng)新思維和研究能力，傳統(tǒng)的高三化學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課不能滿足于此，因此注重具體實(shí)踐研究性學(xué)習(xí)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是新課程理念下高三化學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)的新思路。

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是以小組合作方式解決項(xiàng)目任務(wù)的學(xué)習(xí)模式，學(xué)生圍繞具體的學(xué)習(xí)項(xiàng)目，選擇學(xué)習(xí)資源，通過(guò)學(xué)生自主探究和自主學(xué)習(xí)進(jìn)行實(shí)踐體驗(yàn)、分析討論、探索創(chuàng)新等環(huán)節(jié)，獲得具體知識(shí)、形成專門技能、發(fā)展個(gè)人能力。從高中生思維以及化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)出發(fā)，以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的方式引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展與化學(xué)實(shí)驗(yàn)相關(guān)的學(xué)習(xí)和研究，促進(jìn)學(xué)生通過(guò)真實(shí)情境問(wèn)題解決的課程的學(xué)習(xí)，體驗(yàn)像科學(xué)家一樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，并能把獲得的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)有效遷移應(yīng)用到解決生活問(wèn)題中去，最終達(dá)到促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展的目的。

“揭秘‘魚浮靈”是高三實(shí)驗(yàn)教學(xué)的專題復(fù)習(xí)課，本案例采取項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，將真實(shí)素材貫穿課堂教學(xué)的核心環(huán)節(jié)，感受化學(xué)與生產(chǎn)、生活、環(huán)境的密切聯(lián)系，學(xué)生學(xué)習(xí)應(yīng)用定性和定量的思路分析生活中的化學(xué)物質(zhì)，并進(jìn)一步體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究在分析和解決生活中的化學(xué)問(wèn)題的過(guò)程和意義，多維度發(fā)展其化學(xué)核心素養(yǎng)。

一、指向素養(yǎng)發(fā)展的教學(xué)設(shè)計(jì)

1.項(xiàng)目式學(xué)習(xí)主題的確立

“魚浮靈”是水產(chǎn)運(yùn)輸或養(yǎng)殖過(guò)程中一種常用的化學(xué)增氧劑。在認(rèn)識(shí)“魚浮靈”的過(guò)程中，體驗(yàn)化學(xué)探究的過(guò)程，對(duì)“魚浮靈”成分進(jìn)行定性檢測(cè)和定量檢測(cè)并對(duì)增氧原理進(jìn)行深入分析，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究和創(chuàng)新意識(shí)素養(yǎng)。在分析“魚浮靈”成分中，建構(gòu)從定性和定量視角分析化學(xué)物質(zhì)的思維模型。在對(duì)增氧原理分析中，學(xué)習(xí)并建構(gòu)單變量的對(duì)照實(shí)驗(yàn)思維模型，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析。

2.單元教學(xué)整體規(guī)劃

（1）教學(xué)目標(biāo)的確定

本案例根據(jù)高中化學(xué)學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提出了相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)：通過(guò)定性檢測(cè)“魚浮靈”的成分，復(fù)習(xí)中學(xué)化學(xué)常見(jiàn)離子及性質(zhì)的檢測(cè)思路;通過(guò)定量檢測(cè)“魚浮靈”的成分，掌握滴定法用于定量檢測(cè)物質(zhì)的研究思路;通過(guò)對(duì)“魚浮靈”增氧原理的探究，學(xué)習(xí)并建構(gòu)單變量對(duì)照實(shí)驗(yàn)思維模型，培養(yǎng)獲取有效信息，建立“宏觀一微觀一符號(hào)一曲線”四重表征，培養(yǎng)學(xué)生從不同角度分析問(wèn)題的能力。

（2）單元教學(xué)流程

本案例分為兩個(gè)課時(shí)。第一課時(shí)，“魚浮靈”的定性檢測(cè)和定量檢測(cè);第二課時(shí)，“魚浮靈”增氧原理的實(shí)驗(yàn)探究。教學(xué)設(shè)計(jì)如表1：

二、核心環(huán)節(jié)的教學(xué)實(shí)施過(guò)程及效果

本案例選擇身邊的化學(xué)物質(zhì)“速效魚浮靈”為情境素材。第一課時(shí)，學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)用定性和定量的方法進(jìn)行分析，進(jìn)一步鞏固離子的鑒定知識(shí)，構(gòu)建并應(yīng)用定量實(shí)驗(yàn)的思維模型;第二課時(shí)，學(xué)生合作探究“魚浮靈”的增氧原理，并對(duì)熟悉的增氧劑進(jìn)行評(píng)測(cè)。本文挑選兩個(gè)核心環(huán)節(jié)展開(kāi)。

1.“魚浮靈”成分定量檢測(cè)

教學(xué)片斷如下：

[情境]設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行“過(guò)氧碳酸鈉”（xNa2CO3·yH2O2）的成分測(cè)定。

[生]可通過(guò)加入足量鹽酸，測(cè)定產(chǎn)生CO2體積，或加入足量BaCl2，測(cè)定生成沉淀BaCO3質(zhì)量等方法來(lái)測(cè)定NazCO3的含量;也可利用H2O2氧化性，加入還原性物質(zhì)充分反應(yīng)，或測(cè)定H2O2分解后O2體積等方法，以測(cè)定H2O2含量。

[小結(jié)]師生共同評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案并總結(jié)，常見(jiàn)的定量實(shí)驗(yàn)思路有重量法、氣體法和滴定法。共同嘗試用滴定法來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，測(cè)定x、y。

[演示實(shí)驗(yàn)]師生共同評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案，并完成演示實(shí)驗(yàn)：取2.5000g過(guò)氧碳酸鈉樣品，用蒸餾水溶解后轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶中，定容，搖勻。先移取25.00mL液體于錐形瓶中，加入2～3滴甲基橙，用0.2000mol·L^-1硫酸標(biāo)準(zhǔn)液滴定由橙黃色變?yōu)槌燃t色即為終點(diǎn)，重復(fù)操作2～3次，所消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)液體積7.50mL。再另移取25.00mL液體于錐形瓶中，加入足量稀硫酸后，用0.0200mol·L^-1KMnO4標(biāo)準(zhǔn)液滴定至淺粉色即為終點(diǎn)，重復(fù)操作2～3次，所消耗KMnO4標(biāo)準(zhǔn)液體積47.00mL。

[生]分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算得出x：y=2：3，過(guò)氧碳酸鈉成分為2Na2CO3·3H2O2。

此環(huán)節(jié)是第一課時(shí)的核心環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生從定性分析向定量測(cè)定進(jìn)行延伸，通過(guò)梳理定量測(cè)定的思路，建構(gòu)解決定量測(cè)定化學(xué)問(wèn)題的思維框架。在實(shí)踐中學(xué)習(xí)探究如何運(yùn)用滴定法測(cè)定物質(zhì)的成分，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理計(jì)算結(jié)果。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，思考定量測(cè)定物質(zhì)成分的相關(guān)方法，并創(chuàng)造性地提出對(duì)方案的修改意見(jiàn)。

2.探究“魚浮靈”的增氧原理

教學(xué)片斷如下：

[情境]探究“魚浮靈”的增氧原理。

[生]可能是Na2CO3與H2O2發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)生成了O2;也可能是Na2C03催化H2O2分解，促進(jìn)O2的釋放。查閱資料可知，H2O2酸性比H2CO3還弱，排除猜想1。

[師]可能是什么微粒起到促進(jìn)雙氧水分解的作用？

[生]可能是CO3^2-;可能是OH^-;也可能是OH^-和CO3^2-共同促進(jìn)。

[生]分組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：往等濃度、等體積的雙氧水溶液中，分別加入等體積、等pH的Na2CO3和NaOH溶液，另外一只試管不加，觀察氣泡產(chǎn)生的快慢。

[分組實(shí)驗(yàn)]發(fā)現(xiàn)此方案理論上可行，但是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，需要改進(jìn)。

[師]比較產(chǎn)生氣泡的快慢無(wú)法得到結(jié)論，可從定量的角度進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定什么數(shù)據(jù)呢？

[生]可以測(cè)定相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣體的體積。

[師]可以轉(zhuǎn)為測(cè)定相同時(shí)間內(nèi)反應(yīng)容器內(nèi)壓強(qiáng)的改變量，以比較反應(yīng)快慢。

[演示實(shí)驗(yàn)]取三個(gè)100mL錐形瓶，分別加入40mL 3%的雙氧水，再往兩只錐形瓶中分別加入5mLpH約為8的Na2CO3和NaOH溶液，另一只錐形瓶不加。將錐形瓶?jī)?nèi)起始?jí)簭?qiáng)設(shè)定為OkPa，再用壓強(qiáng)傳感器分別測(cè)定反應(yīng)30s內(nèi)三只錐形瓶?jī)?nèi)相對(duì)壓強(qiáng)大小。

[生]觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析電腦軟件導(dǎo)出的實(shí)時(shí)“相對(duì)壓強(qiáng)一時(shí)間”曲線圖，得出在室溫下，反應(yīng)30s時(shí)三只錐形瓶?jī)?nèi)相對(duì)壓強(qiáng)數(shù)據(jù)均趨于平穩(wěn)，分別為2.61kPa、2.59kPa、1.10kPa。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：OH-促進(jìn)雙氧水分解。

[師]實(shí)驗(yàn)探究得到的結(jié)論，還需要進(jìn)一步的理論分析進(jìn)行論證。查閱資料可知：堿性條件下，過(guò)氧化氫分解機(jī)理：H2O2+OH-→HOO-+H2O，H2O2+HOO-→OH-+H2O+O2。

此環(huán)節(jié)是第二課時(shí)的核心環(huán)節(jié)，學(xué)生在真實(shí)情境下，提出探究“魚浮靈”增氧原理的化學(xué)問(wèn)題，能從微觀角度分析，提出有價(jià)值的推理，并依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，完成實(shí)驗(yàn)操作。在實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)使用相對(duì)壓強(qiáng)傳感器，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理由定性判斷發(fā)展到定量測(cè)定，并能綜合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和圖表數(shù)據(jù)進(jìn)行加工并獲得結(jié)論。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生共同交流實(shí)驗(yàn)探究的成果，對(duì)實(shí)驗(yàn)探究得出的結(jié)論進(jìn)行理論驗(yàn)證，從理論角度分析佐證實(shí)驗(yàn)探究所得結(jié)論的合理性，并提出新的探究問(wèn)題，即“探究溶液酸堿性對(duì)雙氧水分解速率的影響”。在本環(huán)節(jié)中，重點(diǎn)學(xué)習(xí)控制單一變量的實(shí)驗(yàn)思維以及體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究的一般流程，并能從實(shí)驗(yàn)探究和理論研究?jī)煞矫鎭?lái)分析解決化學(xué)問(wèn)題，多方面發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

三、教學(xué)反思

1.精選情境素材

“揭秘‘魚浮靈”課程脫離了“紙筆實(shí)驗(yàn)題”的學(xué)習(xí)情境，而是將化學(xué)探究實(shí)施具體化、生活化。在選擇“魚浮靈”作為情境素材時(shí)，教師應(yīng)考慮到該素材能否承載學(xué)生需要掌握的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的部分核心知識(shí)，以及該素材能否幫助學(xué)生形成單一控制變量的實(shí)驗(yàn)思維，發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的素養(yǎng)。

2.任務(wù)引導(dǎo)探究

在教學(xué)中，教師需要深挖素材，生成驅(qū)動(dòng)性任務(wù)引導(dǎo)學(xué)生自主探究。例如，學(xué)生探究“魚浮靈”的增氧原理后，課堂的探究活動(dòng)并不止步于此，教師提供課前準(zhǔn)備好的部分文獻(xiàn)資料，學(xué)生通過(guò)理論研究佐證實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)論，并提出“溶液的酸堿性如何影響雙氧水分解速率”的問(wèn)題，為下一環(huán)節(jié)的深入探究提供通道。

3.單元整體設(shè)計(jì)

一個(gè)較為完整的項(xiàng)目式教學(xué)應(yīng)是一個(gè)單元整體教學(xué)，課時(shí)以兩到三課時(shí)為宜。在本案例中的第一課時(shí)，以“魚浮靈”的成分為素材，圍繞定性檢測(cè)和定量測(cè)定為主要任務(wù);第二課時(shí)，以探究“魚浮靈”的增氧原理為素材，采用單一變量控制思路進(jìn)行探究，讓學(xué)生體驗(yàn)完整的科學(xué)探究思維模式。

4.指向素養(yǎng)發(fā)展

本案例的教學(xué)設(shè)計(jì)注重從多維度發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。例如，宏微結(jié)合分析“魚浮靈”的微觀組成;運(yùn)用模型研究法建構(gòu)高中化學(xué)定量測(cè)定的常見(jiàn)思維模型，并深入應(yīng)用模型;在探究“魚浮靈”增氧原理以及探究溶液酸堿性對(duì)雙氧水分解的影響中，體驗(yàn)化學(xué)探究的思路，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新素養(yǎng)。學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的培育應(yīng)該是一個(gè)潛移默化且長(zhǎng)久的過(guò)程，我們?cè)谌粘＝虒W(xué)外，還需要更多地進(jìn)行這樣應(yīng)用性的教學(xué)活動(dòng)，引領(lǐng)學(xué)生運(yùn)用所掌握的化學(xué)知識(shí)、技能和方法去分析和解決現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題，發(fā)展學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。