基于深度學(xué)習(xí)的項目式教學(xué)設(shè)計

葉婷

摘要：隨著我國教育課程改革研究的不斷深入，在真實情境中設(shè)計項目式串聯(lián)的學(xué)習(xí)任務(wù)，可有效促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的達(dá)成，以落實立德樹人的根本目標(biāo)。通過設(shè)計富氧空氣的混制、測定和應(yīng)用三個任務(wù)，開展項目式教學(xué)，將有關(guān)氧氣的知識結(jié)構(gòu)化，實現(xiàn)單元復(fù)習(xí)的深入再探究。

關(guān)鍵詞：真實情境;深度學(xué)習(xí);項目式教學(xué);單元復(fù)習(xí)

文章編號：1008-0546（2022）03-0037-04???? 中圖分類號：G632.41???? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.03.008

隨著全球化和信息智能化時代的來臨，挖掘青少年的學(xué)習(xí)潛力，培養(yǎng)21世紀(jì)的核心素養(yǎng)人才，成為教育改革的重點。項目式教學(xué)順應(yīng)時代發(fā)展的需求，達(dá)成深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)[1]。項目式教學(xué)是將核心知識情境化，轉(zhuǎn)化成實際問題，激發(fā)學(xué)生探索發(fā)現(xiàn)、解決問題、學(xué)會總結(jié)反思的學(xué)習(xí)過程。項目式的單元復(fù)習(xí)是手段，育人才是目的與根本。設(shè)計利用“富氧空氣”項目對元素化合物主題中的“我們周圍的空氣”模塊，開展復(fù)習(xí)實踐，通過項目任務(wù)對知識進(jìn)行結(jié)構(gòu)化串聯(lián)，在活動中學(xué)會動手實踐解決實際問題、分析與表達(dá)，促進(jìn)單元復(fù)習(xí)的深度學(xué)習(xí)，而不是舊知翻炒。

一、項目使用說明

本項目是元素化合物“空氣和氧氣”復(fù)習(xí)課，復(fù)習(xí) 內(nèi)容包含課程標(biāo)準(zhǔn)一級主題“身邊的化學(xué)物質(zhì)”中二 級主題“我們周圍的空氣”。學(xué)生已經(jīng)知道氧氣能跟 許多物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，掌握了氧氣的實驗室制取方 法和利用紅磷測定空氣中氧氣含量的一般方法，本節(jié) 課在學(xué)生已有的碎片化認(rèn)知基礎(chǔ)上，結(jié)合時政熱點 “富氧空氣”的情境線索，圍繞“富氧空氣”將“制取”“測定”和“應(yīng)用”串聯(lián)，設(shè)計項目式復(fù)習(xí)[2]，項目涉及的 核心知識見圖1。以富氧空氣為載體，達(dá)成結(jié)構(gòu)化知 識的應(yīng)用，形成從化學(xué)視角認(rèn)識、研究及應(yīng)用物質(zhì)的 科學(xué)方法，突出體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科價值。

通過對“富氧空氣”的混制、測定及應(yīng)用等任務(wù)解決，對初中“我們周圍的空氣”主題相關(guān)知識進(jìn)行復(fù)習(xí)，形成全面、系統(tǒng)的知識網(wǎng)，建立學(xué)科核心概念與真實情境問題之間的聯(lián)系，發(fā)展學(xué)生證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識、社會責(zé)任的學(xué)科素養(yǎng)，具體目標(biāo)如下：

（1）通過氧氣性質(zhì)的復(fù)習(xí)，實踐排水法收集富氧空氣的實驗，感受化學(xué)實驗的重要性，化學(xué)對生活、生產(chǎn)起重要的指導(dǎo)作用。

（2）通過氧氣含量測定的實驗探究，能對證據(jù)進(jìn)行加工與整理，依據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)提出實驗創(chuàng)新方案，并予以評價。

（3）通過現(xiàn)代化手持技術(shù)精確定量的測定方法，進(jìn)一步體會定量實驗在化學(xué)研究中的重要作用，提升數(shù)據(jù)處理和從圖像獲取信息及加工信息的能力，能多角度、動態(tài)地分析化學(xué)變化，拓展學(xué)科思維的深度與廣度。

（4）能依據(jù)“綠色化學(xué)”思想對物質(zhì)應(yīng)用的影響進(jìn)行評價，樹立環(huán)保意識，培育社會責(zé)任感。（5）運用類比的思想，通過氧氣含量的測定探究密閉容器中二氧化碳含量的測定，學(xué)會運用化學(xué)知識解決實際問題，樹立低碳環(huán)保的社會責(zé)任感。

三、項目流程設(shè)計

項目以“新冠病毒”治療時所使用到的呼吸機(jī)為背景導(dǎo)入，呼吸機(jī)中輸出的“富氧空氣”是指氧含量高于空氣中氧含量的混合氣體，其中對患者最有效的成分是氧氣。結(jié)合學(xué)生提前完成的有關(guān)氧氣的思維導(dǎo)圖，對氧氣的來源和消耗進(jìn)行完善補充，繼而溫習(xí)其制取和收集，即任務(wù)一探究“富氧空氣”的混制。任務(wù)二探究測定“富氧空氣”中氧氣的含量。溫習(xí)用紅磷測定空氣中氧氣的含量，演示實驗展示傳感器定量測定變化過程中的溫度和壓強，分析圖像，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實驗操作與原理進(jìn)行分析，提升從圖像獲取有效信息及加工信息的能力。通過實驗數(shù)據(jù)的處理，學(xué)會精確定量計算，提升數(shù)據(jù)處理的能力，拓展學(xué)科思維的深度與廣度。在原實驗的基礎(chǔ)上，學(xué)生匯報實驗的創(chuàng)新方案并予以評價。總結(jié)耗氧劑的選擇原則，樹立“綠色化學(xué)”的思想觀，培育環(huán)保意識。任務(wù)三“應(yīng)用富氧空氣”?；瘜W(xué)從生活中來，應(yīng)用回歸于生活，在應(yīng)用過程中會對環(huán)境造成影響，需要學(xué)生提出分析與措施，提高學(xué)生的社會責(zé)任感和環(huán)保意識。任務(wù)四“測定密閉容器中二氧化碳的含量”。該任務(wù)作為班級分層中能力水平較高的學(xué)生，引導(dǎo)優(yōu)生學(xué)會由氧氣含量的測定，思考其他氣體含量測定的一般方法和思路。具體教學(xué)過程的主線流程見圖2。

四、項目教學(xué)實施

本項目在廈門某中學(xué)初三年級的多個班級進(jìn)行實施和改進(jìn)，效果優(yōu)良，由于篇幅所限，現(xiàn)展示項目過程中的主要情境、問題和學(xué)生活動。

1.任務(wù)一：混制“富氧空氣”

【情境導(dǎo)入】從2020年初開始，“新冠肺炎”迅速擴(kuò)散，牽動著無數(shù)人的心弦。輕癥患者一般不需要特殊治療，可對癥進(jìn)行降溫、吸氧及營養(yǎng)支持等療法。對重癥患者的治療則是系統(tǒng)工程，治療呼吸衰竭使用的是呼吸機(jī)。

呼吸機(jī)治療是通過機(jī)器輔助或者代替人自主的呼吸功能，同時機(jī)器給予的氣體含有比大氣含氧量（21%）更高的氧氣含量，并有濕化器增加流通氣體內(nèi)的濕度，以保護(hù)呼吸道粘膜。這種治療方式的目的并非消滅病毒本身，而是通過輔助呼吸功能維持生命，給機(jī)體自身的免疫力以及對抗病毒的藥物更多作用的時間。

呼吸機(jī)輸出的“富氧空氣”中起主要作用的成分就是氧氣。

【問題驅(qū)動】回顧氧氣的化學(xué)性質(zhì)和制取氧氣的方法。

【學(xué)生匯報】根據(jù)課前制作的思維導(dǎo)圖，見圖3，梳理、匯報氧氣的化學(xué)性質(zhì)。

【任務(wù)活動】混制“富氧空氣”。全面了解了制取氧氣的途徑，我們就來試著定量混制一定含量氧氣的“富氧空氣”[3]。

【學(xué)生實驗】以小組為單位，排水法收集氧氣含量為60%的“富氧空氣”。實驗后，分享匯報如何定量計算“富氧空氣”所需的純氧和空氣的體積，感受萬用瓶的使用方法。

設(shè)計意圖：通過“新冠病毒”的時事情境，引出本節(jié)課的主角——“富氧空氣”，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望。通過提前復(fù)習(xí)制作關(guān)于氧氣的思維導(dǎo)圖，課上再在學(xué)生的認(rèn)知記憶中補充完善，有效提高課堂效率和元素化合物知識的歸納總結(jié)。基于情境突破萬用瓶難點，歸納萬用瓶使用的一般方法和定量研究的意義。

2.任務(wù)二：測定“富氧空氣”中氧氣的含量

【問題驅(qū)動】按照原理計算收集得到“富氧空氣”，大家覺得這樣收集是否就能得到準(zhǔn)確的氧含量為60%的“富氧空氣”呢？如何來驗證其中的氧氣含量。

【項目任務(wù)】回顧舊知，講解傳統(tǒng)實驗測定氧氣含量的原理、操作、現(xiàn)象及氣密性檢查方法。

【實驗創(chuàng)新】展示手持技術(shù)傳感器測定實驗過程中壓強和溫度的變化。

【數(shù)據(jù)分析】分析手持技術(shù)實驗所得到的圖像，見圖4，利用所學(xué)的化學(xué)知識解決實際問題，學(xué)會遷移應(yīng)用。

設(shè)計意圖：由利用理論計算所得的“富氧空氣”是否準(zhǔn)確的問題，深入到密閉容器中氧氣含量的測定，在已有的復(fù)習(xí)認(rèn)知基礎(chǔ)上，深度學(xué)習(xí)定量測定的一般方法和基本原理。在學(xué)生梳理匯報時，充分發(fā)揮學(xué)習(xí)共同體的作用，利用課堂生成性資源，提高學(xué)生的語言表達(dá)的能力，學(xué)會從實驗中提取有效數(shù)據(jù)和有用信息，并進(jìn)行加工處理。

3.任務(wù)三：應(yīng)用“富氧空氣”

【情景導(dǎo)入】通過多種方法驗證測得密閉空間中氧氣的含量，合格之后就可以廣泛投入醫(yī)療、生活、生產(chǎn)中應(yīng)用。富氧燃燒技術(shù)的作用，有效捕捉二氧化碳，有助于實現(xiàn)“碳中和”的全民目標(biāo)。

【問題驅(qū)動】“富氧空氣”的應(yīng)用造福人類的生活，但是若使用不當(dāng)，對環(huán)境會造成一定的影響，如何提高燃料的使用率呢？展示資料卡片①，見圖5。

【學(xué)生匯報】結(jié)合圖像全面分析，并思考提高燃料使用率的方法，即在一定范圍內(nèi)，提高氧氣的含量，使燃料充分燃燒，實現(xiàn)“綠色化學(xué)”。

設(shè)計意圖：通過資料卡片中圖像的分析和對比，提高學(xué)生獲取信息和表達(dá)的能力，學(xué)會合理利用身邊的化學(xué)物質(zhì)，樹立“綠色化學(xué)”的思想觀和社會責(zé)任感。

4.任務(wù)四：測定密閉容器中二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)

【問題驅(qū)動】分層教學(xué)，對于能力較強的學(xué)生，可深入分析，類比氧氣含量的測定方法，閱讀資料卡片②，見圖6，思考密閉容器中其他氣體（如二氧化碳等）的體積分?jǐn)?shù)如何計算？

【分層匯報】類比氧氣含量測定的方法，原理是使密閉容器中壓強減小，充分消耗氣體，利用轉(zhuǎn)化的思想，加入的20% NaOH溶液和倒流的水的體積即為CO2的體積。 故先減小裝置壓強（降溫），再消耗氣體（氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳），測量倒流的液體體積（氫氧化鈉溶液的體積），即可定量計算出氣體的含量。

設(shè)計意圖：總復(fù)習(xí)課堂的實施目的在于基于學(xué)生的認(rèn)知水平解決問題，故課堂需要因材施教、分層教學(xué)。

5.項目教學(xué)小結(jié)

通過對“富氧空氣”的混制、測定和應(yīng)用一系列探究，對氣體制取、收集、測定與應(yīng)用進(jìn)行了知識整合，設(shè)計結(jié)構(gòu)化板書，見圖7，使我們對氧氣和空氣的認(rèn)知更加深刻。在防疫期間，我們能做的就是科學(xué)的支持和配合。 也相信在不久的將來，全球更多的“新冠病毒”患者能得到更好的治療，早日痊愈，所有的一切慢慢回歸正軌，一切都會越來越好。

五、項目教學(xué)效果

本項目圍繞新冠疫情呼吸機(jī)中“富氧空氣”展開，設(shè)計不同的活動任務(wù)，達(dá)成核心概念的復(fù)習(xí)。在簡單碎片化知識的基礎(chǔ)上，整合單元整體內(nèi)容，并在活動中提升學(xué)生素養(yǎng)和方法。 引入手持技術(shù)壓強和溫度傳感器的使用，在真實情境下，完成項目學(xué)習(xí)，使學(xué)生更直觀地感受曲線的變化，進(jìn)一步體會定量實驗在化學(xué)研究中的重要作用，提升數(shù)據(jù)處理和從圖像獲取信息及加工信息的能力，能多角度、動態(tài)地分析化學(xué)變化，拓展學(xué)科思維的深度與廣度。 學(xué)生在提出問題、解決問題以及尋找答案的過程中，獲取知識、有效運用知識。學(xué)生通過實驗、討論、匯報等多種學(xué)習(xí)方式，有深度地達(dá)成項目式學(xué)習(xí)任務(wù)。

不足之處：課堂圍繞三個活動任務(wù)展開，復(fù)習(xí)容量充實。其中設(shè)計的任務(wù)四：測定某容器中二氧化碳雜質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)，未能全面展開。若提高課堂效度情況下，可安排 A層學(xué)生探究完成任務(wù)四，B層學(xué)生完成課堂檢測中基礎(chǔ)習(xí)題，如此可在原氧氣含量的測定實驗，上升至密閉容器中某氣體含量測定的一般方法歸納。

參考文獻(xiàn)

[1] 李雪萍.基于深度學(xué)習(xí)的高中化學(xué)項目式教學(xué)的應(yīng)用研究[D].成都：四川師范大學(xué)，2020.

[2] 武衍杰，江合佩，楊伏勇.基于化學(xué)教學(xué)內(nèi)容“結(jié)構(gòu)化”的項目式教學(xué)——以“人工固碳”為例[J].化學(xué)教學(xué)，2021，（3）：44-50.

[3] 王順利.新學(xué)習(xí)情境在專題復(fù)習(xí)課中的應(yīng)用探索——以“富氧空氣”為例[J].化學(xué)教與學(xué)，2019（7）：53-55.

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