基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的初中化學(xué)項目式教學(xué)實踐
——以“混合物中主要成分含量測定的實驗與計算”教學(xué)為例

張聰偉 葉燕珠 黃丹青

（1.長汀縣第二中學(xué)，福建 龍巖 366300；2.福建教育學(xué)院，福建 福州 350025；3.福建省普通教育教學(xué)研究室，福建 福州 350001）

教育部發(fā)布《關(guān)于加強初中學(xué)業(yè)水平考試命題工作的意見》要求“取消初中學(xué)業(yè)水平考試大綱，嚴(yán)格依據(jù)義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)命題”［1］?！兑庖姟访鞔_指出，“要提高命題質(zhì)量，提升試題科學(xué)化水平。試題命制既要注重考查基礎(chǔ)知識、基本技能，還要注重考查思維過程、創(chuàng)新意識和分析問題、解決問題的能力。拓寬試題材料選擇范圍，豐富材料類型，確保材料的權(quán)威性。充分考慮城鄉(xiāng)學(xué)生學(xué)習(xí)和生活實際，增強情境創(chuàng)設(shè)的真實性、典型性和適切性，提高試題情境設(shè)計水平”。［1］初中化學(xué)教學(xué)落要實“立德樹人”根本任務(wù)，發(fā)揮課程育人功能，需要優(yōu)化教學(xué)策略?；诤诵乃仞B(yǎng)的培養(yǎng)，促進課堂教學(xué)的轉(zhuǎn)型。我們在初中化學(xué)總復(fù)習(xí)教學(xué)中，采用項目式教學(xué)，把初中化學(xué)總復(fù)習(xí)的內(nèi)容進行有機整合，在簡單化學(xué)實際問題高分析、解決的情境中，體現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

一、項目式復(fù)習(xí)教學(xué)內(nèi)容的選擇

定性到定量是化學(xué)學(xué)科發(fā)展的重要標(biāo)志。義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)要求初中化學(xué)的計算要學(xué)習(xí)利用相對原子質(zhì)量、相對分子質(zhì)量進行物質(zhì)組成的簡單計算、溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的簡單計算、依據(jù)化學(xué)方程式進行簡單的計算。其中利用相對原子質(zhì)量、相對分子質(zhì)量進行物質(zhì)組成的簡單計算是初中化學(xué)計算的基礎(chǔ)。義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)在活動與探究中建議讓學(xué)生進行依據(jù)某種氮肥包裝或產(chǎn)品說明書標(biāo)示含氮量推算純度。［2］依照這一建議，我們選取混合物中某成分含量的測定作為該項學(xué)習(xí)內(nèi)容總復(fù)習(xí)的課題。以滬教版化學(xué)教科書［3］“混合物中主要成分含量的測定”作為的復(fù)習(xí)主要內(nèi)容，結(jié)合基本的化學(xué)計算方法設(shè)計復(fù)習(xí)課。參照汽車部件（輪胎生產(chǎn)、電瓶樁的組成）生產(chǎn)的定量設(shè)計思路，開展混合物主要成分含量探究的實驗與化學(xué)計算學(xué)習(xí)。在教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生的思維碰撞中形成實驗設(shè)計思路，從實驗試劑的選擇使用、儀器裝置的確定、實驗過程的計劃和實施等方面開展課堂學(xué)習(xí)活動。通過學(xué)生的學(xué)習(xí)活動培養(yǎng)學(xué)生基于證據(jù)推理的能力和敢于質(zhì)疑和批判的創(chuàng)新精神。

二、項目式復(fù)習(xí)教學(xué)的設(shè)計

（一）課時教學(xué)目標(biāo)

1.在已有的混合物中某成分及成分含量測定認知的基礎(chǔ)上，幫助學(xué)生提煉出解決該類化學(xué)問題的一般思路，培養(yǎng)遷移能力。

2.參照定量審視汽車部件（輪胎生產(chǎn)、電瓶樁的組成）的生產(chǎn)線索確定測定混合物中某成分含量的兩種常實驗活動思路，培養(yǎng)學(xué)生對實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)進行加工分析的能力。

3.通過教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生的交流討論，培養(yǎng)敢于質(zhì)疑和批判的創(chuàng)新精神。

4.梳理測定混合物中某成分含量的實驗思路，具體設(shè)計實驗方案，培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認知能力。

（二）“定量審視汽車部件的生產(chǎn)與組成”教學(xué)思路

以學(xué)生已有的認知出發(fā)、以項目活動為載體，參照汽車輪胎生產(chǎn)、電瓶樁的組成的生產(chǎn)線索組織學(xué)生活動的基本程序：閱讀資料—回顧認知—提出問題—討論思路—方案制定—實驗操作—數(shù)據(jù)處理—思維建模。通過活動引導(dǎo)學(xué)生在解決真實化學(xué)問題的情境中建構(gòu)知識，培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認知，科學(xué)探究與創(chuàng)新意識等核心素養(yǎng)。

圖1 “定量審視汽車部件的生產(chǎn)與組成”教學(xué)思路四線

三、項目式復(fù)習(xí)教學(xué)基本過程

（一）導(dǎo)入新課

展示資料卡片并輔以相關(guān)問題，以真實的實際社會問題激發(fā)學(xué)生對本課的興趣。體會從生活走進化學(xué)。

【投影展示】（資料卡片：碳酸鈣在汽車輪胎中的應(yīng)用）如果加入的碳酸鈣樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于99.4%，將會出現(xiàn)硫化點快，熟料現(xiàn)象，影響汽車輪胎產(chǎn)品的質(zhì)量！［4］

【問題】現(xiàn)有一批碳酸鈣樣品，這能否用于汽車輪胎生產(chǎn)中呢？

（二）回顧已學(xué)知識

依據(jù)學(xué)生已有的認知為教學(xué)起點，設(shè)置問題串與活動鏈喚起原有認知作為新課的生長點。在已有的混合物中某成分及成分含量測定認知基礎(chǔ)上，在探究培養(yǎng)基于證據(jù)進行分析推理能力，建立解決復(fù)雜化學(xué)問題的思維框架。

【師】那我們?nèi)绾蝸頊y定碳酸鈣樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

【問題】碳酸鈣樣品在物質(zhì)分類中屬于哪一類？在前面的學(xué)習(xí)內(nèi)容中哪里涉及了相關(guān)知識？

【生】碳酸鈣樣品在物質(zhì)分類中屬于混合物。在學(xué)習(xí)身邊的化學(xué)物質(zhì)—空氣時我們學(xué)到了相關(guān)知識。

此時師生可以共同回顧怎么研究測定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)。

（三）探究碳酸鈣在汽車輪胎中的應(yīng)用

以定量審視汽車部件（輪胎生產(chǎn)、電瓶樁的組成）為載體，開展相關(guān)的實驗活動，培養(yǎng)學(xué)生對實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)進行加工分析的能力，從而培養(yǎng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識。

【師】現(xiàn)在老師想請同學(xué)們基于測定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)的啟示，一起來思考測定碳酸鈣樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)思路。

【生】引入過量的稀鹽酸與碳酸鈣反應(yīng)，通過計算出產(chǎn)生二氧化碳去排水的質(zhì)量，然后利用質(zhì)量守恒定律計算出碳酸鈣的質(zhì)量。

【生】二氧化碳可溶于水，會造成二氧化碳的量測不準(zhǔn)。

【師】那有什么辦法解決嗎？

【生】可以在水面鋪上一層油。我還想到可以引入過量的稀鹽酸與碳酸鈣反應(yīng)，通過反應(yīng)前后的質(zhì)量差計算出產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量，然后利用依據(jù)化學(xué)方程式計算出碳酸鈣的質(zhì)量，最后進行碳酸鈣樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計算。

【師】現(xiàn)在同學(xué)們依據(jù)投影出的實驗試劑與實驗儀器，結(jié)合剛才的思路，制定出實驗方案。

【投影展示】實驗試劑：2g 粉末狀碳酸鈣樣品、10%稀鹽酸；實驗儀器：電子天平、燒杯、藥匙、玻璃棒

【生】實驗步驟

1.在電子天平上稱2 個燒杯（100ml）的質(zhì)量并記錄數(shù)據(jù)m1。

2.在燒杯1 中加入碳酸鈣樣品，稱其質(zhì)量m2（取碳酸鈣樣品質(zhì)量為2g）。

3.在燒杯2 中加入過量的稀鹽酸質(zhì)量，記錄此時的數(shù)據(jù)m3。

4.將燒杯2 中的稀鹽酸倒入燒杯1 中，并將燒杯2放回電子天平上。

5.待燒杯1 中的混合溶液充分反應(yīng)，至電子天平示數(shù)不在變化時，記錄此時的數(shù)據(jù)m4。

【生】分組實驗

（四）研究黃銅在汽車電瓶樁中的應(yīng)用

參照汽車部件（電瓶樁的組成）生產(chǎn)的規(guī)劃，在教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生的思維碰撞中形成實驗設(shè)計思路，確定實驗方案。在活動中培養(yǎng)學(xué)生基于證據(jù)推理的能力和敢于質(zhì)疑和批判的創(chuàng)新精神。

依據(jù)待檢樣品標(biāo)簽聲稱的乳酸菌類別和含量，估算待檢樣品中是否含有嗜熱鏈球菌及其數(shù)量，選擇（2～3）個合適的連續(xù)稀釋度，每個稀釋度吸取1 mL樣品稀釋液置于無菌培養(yǎng)皿內(nèi)，每個稀釋度做兩個平行。同時分別吸取1 mL空白稀釋液加入兩個無菌平皿內(nèi)作空白對照。然后注入約15 mL冷卻至（48±1）℃的MC培養(yǎng)基，轉(zhuǎn)動培養(yǎng)皿使之混合均勻。待培養(yǎng)基凝固后置于（36±1）℃培養(yǎng)箱中需氧培養(yǎng)（72±2）h，培養(yǎng)后計數(shù)與計算。

【投影展示】（資料卡片：黃銅在汽車電瓶樁中的應(yīng)用）在黃銅用于汽車電瓶樁電源開關(guān)時，若黃銅中銅的含量低于65%，將會影響電流穩(wěn)定，不利于預(yù)防放電，起不了保護電瓶的作用。［5］

【師】如何測定汽車電瓶樁電源開關(guān)黃銅中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于65%呢？請談?wù)勀愕乃悸?。查閱資料：銅和鋅的某些化學(xué)性質(zhì)2Cu+O2=2CuO、2Zn+O2=2ZnO、Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑、Cu 與稀鹽酸不反應(yīng)。

【生】引入過量的稀鹽酸與鋅反應(yīng)，通過反應(yīng)前后的質(zhì)量差計算出產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量，進而依據(jù)化學(xué)方程式計算出鋅的質(zhì)量，然后用黃銅總量與計算出鋅的質(zhì)量進行求差得到銅的質(zhì)量，最后進行黃銅中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計算。

（五）總結(jié)梳理（思維建模）

通過定量審視汽車部件（輪胎生產(chǎn)、電瓶樁的組成）活動，幫助學(xué)生梳理測定混合物中某成分含量的兩種常見思路，培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認知能力。

【師生共同總結(jié)】通過對碳酸鈣在汽車輪胎中的應(yīng)用與黃銅在汽車電瓶樁中的應(yīng)用的項目活動我們總結(jié)出混合物中某種成分測定的一般思路（見圖2）：先明確待測物進而加入某種試劑，若待測物會參與反應(yīng)則通過消耗待測物來測定生成物的質(zhì)量，再依據(jù)質(zhì)量關(guān)系進行計算。若待測物不會參與反應(yīng)則通過消耗其他成分來測待測物的質(zhì)量，再依據(jù)質(zhì)量關(guān)系進行計算。

圖2 混合物中某種成分測定的一般思路

（六）拓展升華

體會化學(xué)源于生活、生產(chǎn)，服務(wù)于生活、生產(chǎn)。

四、教學(xué)反思

（一）關(guān)注教師教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變

基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的初中化學(xué)課堂教學(xué)轉(zhuǎn)型下的項目式教學(xué)對教師提出了新的要求。教師應(yīng)改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式將講授式變?yōu)閷υ捠?，提升學(xué)識水平，拓寬知識視野，增進學(xué)科理解。穿越各學(xué)科的邊界，用素養(yǎng)培育素養(yǎng)。這樣的教師才能靈活地將課標(biāo)、教材內(nèi)化后打破章節(jié)、模塊結(jié)合項目式教學(xué)的特點，進行復(fù)習(xí)內(nèi)容重構(gòu)，以項目式教學(xué)為載體，在學(xué)生已有認知為教學(xué)的起點，找到復(fù)習(xí)教學(xué)的生長點，讓講臺真正變?yōu)槠脚_。

（二）關(guān)注教材欄目功能與定位

基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的初中化學(xué)課堂教學(xué)轉(zhuǎn)型下的項目式教學(xué)應(yīng)重新審視教材中“交流討論”“拓展視野”“實驗探究”等欄目，理解編排教材思路意圖的前提下挖掘各欄目文本背后的價值性知識內(nèi)容，讓教材在傳遞事實性知識、概念性知識的同時傳遞方法性知識、價值性知識；關(guān)注單元整體教學(xué)設(shè)計，關(guān)注知識橫向關(guān)聯(lián)和縱向深入；將來知識取向轉(zhuǎn)向素養(yǎng)取向。

（三）關(guān)注學(xué)生共性與差異

基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的初中化學(xué)課堂教學(xué)轉(zhuǎn)型下的項目式教學(xué)應(yīng)站在多元智能的視角去審視關(guān)注學(xué)生的共性與差異性。由于項目式教學(xué)主題的選取常常伴隨著跨知識模塊、跨學(xué)科領(lǐng)域，不同的孩子對不同的知識與學(xué)科有著不同的偏向，因此在項目式教學(xué)設(shè)計中兼顧個體差異，優(yōu)化分組，讓孩子們在不同層面都有所收獲。

總之，基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的初中化學(xué)課堂教學(xué)轉(zhuǎn)型下的項目式教學(xué)打破傳統(tǒng)的“講、練、測、考”的模式，［6］將課程標(biāo)準(zhǔn)下的復(fù)習(xí)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為項目式，通過項目式教學(xué)設(shè)計解決真實的具有學(xué)科價值的社會問題，切身體會化學(xué)與生產(chǎn)、生活、技術(shù)、環(huán)境的有機融合，同時在問題解決中培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。