項目式教學(xué)實踐:暖貼的設(shè)計與制作

田輝鳳

摘要：以“你能制作一個御寒發(fā)熱的暖貼嗎？”為挑戰(zhàn)性任務(wù)，開展兩個項目學(xué)習(xí)活動：“探究暖貼的成分和發(fā)熱原理”和“探究影響暖貼發(fā)熱的因素及制作暖貼”。通過項目式學(xué)習(xí)，學(xué)生的信息獲取能力和實踐動手能力得到提高，學(xué)生的化

學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)得到全面發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué);項目式教學(xué);暖貼;教學(xué)實踐

文章編號：1008-0546（2022）04x-0024-03

中圖分類號：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.04x.007

2014年教育部印發(fā)《關(guān)于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務(wù)的意見》（以下簡稱《意見》），確定“立德樹人”是發(fā)展中國特色社會主義教育事業(yè)的核心所在。以該《意見》為指導(dǎo)，以落實“立德樹人”為根本任務(wù)，《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中確定：通過高中化學(xué)課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)該發(fā)展學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想“”證據(jù)推理與模型認(rèn)知“”科學(xué)探究與創(chuàng)新意識“”科學(xué)精神與社會責(zé)任”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)[1]。在高中化學(xué)教學(xué)中，開展項目式教學(xué)是落實學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展行之有效的方法之一。在項目式學(xué)習(xí)中，各小組針對真實有挑戰(zhàn)性的問題展開深入研究，緊密聯(lián)系社會生活，在完成項目過程中，逐步培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)社會發(fā)展所必需的關(guān)鍵能力和必備品格。項目式學(xué)習(xí)的主題以課標(biāo)和教材為依托，指向高考，在項目完成后，相關(guān)核心知識和概念被學(xué)生內(nèi)化吸收，轉(zhuǎn)變?yōu)樵J(rèn)知知識，“立德樹人”與“備戰(zhàn)高考”的雙重目標(biāo)得以同時實現(xiàn)。

一、項目準(zhǔn)備

1.項目選擇與目標(biāo)

“暖貼的設(shè)計與制作”項目選自2019人教版教材《化學(xué)反應(yīng)原理》第四章第三節(jié)“研究與實踐”欄目[2]，《課標(biāo)》的教學(xué)提示中含有“暖貼的設(shè)計”學(xué)習(xí)活動建議。2019版教材的設(shè)計和編排非常有利于項目式教學(xué)模式的開展，“研究與實踐”欄目中有許多項目的學(xué)習(xí)素材，可以按照項目式教學(xué)的“六維度設(shè)計要則”將欄目中的內(nèi)容進(jìn)行拆解和補充后進(jìn)行課程設(shè)計。本項目以必修教材為基礎(chǔ)，以“暖貼的設(shè)計與制作”為主題，融合了“鐵及其化合物”“物質(zhì)檢驗”“吸氧腐蝕”“影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素”“化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控”等核心知識。通過項目式學(xué)習(xí)，學(xué)生的認(rèn)知逐漸從低階向高階過渡，形成高階思維，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)得到全面發(fā)展。

2.制定項目計劃

本項目式教學(xué)在高二年級學(xué)習(xí)選擇性必修1第二章“化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡”時展開，首先在課堂上提出驅(qū)動性問題“冬天天氣寒冷，尤其在東北地區(qū)，室外溫度有時低至零下三十?dāng)z氏度，暖貼成為人們的出行必備品，你使用過暖貼嗎？你知道它的發(fā)熱原理和制作方法嗎？請動手制作一個適合出行攜帶，既能御寒又發(fā)熱持久的暖貼?！苯?jīng)過學(xué)生討論，匯總學(xué)生想探究的問題，將項目拆解為兩個項目活動：1探究暖貼的成分和發(fā)熱原理2探究影響暖貼發(fā)熱的因素及制作暖貼。制定初步項目計劃，如圖1所示。以組內(nèi)異質(zhì)，組間同質(zhì)為原則，教師綜合考量學(xué)生的知識學(xué)習(xí)能力，實驗動手能力，人際交往能力，匯報表現(xiàn)能力將學(xué)生均衡分組，每組自己任命組長，確認(rèn)分工后開展學(xué)習(xí)活動。

二、項目實施

各小組分工實施項目活動，每個成員完成各自部分后，在“美師優(yōu)課”項目化學(xué)習(xí)平臺“學(xué)習(xí)圈”內(nèi)給組內(nèi)成員分享自己的成果，方便其他成員學(xué)習(xí)和開展后續(xù)任務(wù)，在“學(xué)習(xí)圈”內(nèi)各成員可隨時進(jìn)行交流討論，教師在項目實施過程中及時提供指導(dǎo)意見。

1.探究暖貼的成分和發(fā)熱原理

首先進(jìn)行資料研究，學(xué)生通過觀察實物包裝或查閱文獻(xiàn)等方式對暖貼組成、發(fā)熱原理、使用方法等進(jìn)行初步了解，然后通過實驗探究暖貼內(nèi)容物的化學(xué)成分和發(fā)熱產(chǎn)物進(jìn)而確認(rèn)發(fā)熱原理。表1是“探究暖貼的成分和發(fā)熱原理”實施過程。

2.探究影響暖貼發(fā)熱的因素及制作暖貼

根據(jù)文獻(xiàn)資料和對市售暖貼成分的探究，各項目組以鐵粉、活性炭粉、氯化鈉、水、蛭石、吸水性樹脂為原料制作暖貼。原料的選擇、用量和配比，都使暖貼的發(fā)熱情況不同，所以首先研究影響暖貼發(fā)熱的因素，再利用最佳的原料配比制作暖貼。

（1）探究影響暖貼發(fā)熱的因素暖貼發(fā)熱源自吸氧腐蝕的兩個放熱反應(yīng)：

發(fā)熱溫度和持續(xù)時間主要取決于以上兩個反應(yīng)的反應(yīng)速率，學(xué)生經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)速率的學(xué)習(xí)，知道在不改變發(fā)熱原理的基礎(chǔ)上，可以通過改變反應(yīng)物狀態(tài)和外界條件來調(diào)節(jié)反應(yīng)速率，例如：將粒狀反應(yīng)物變粉狀或改變濃度、溫度、壓強和加催化劑等手段。暖貼的使用主要在低溫環(huán)境中，所以有的項目小組認(rèn)為應(yīng)該模擬暖貼的使用環(huán)境，選出低溫條件下發(fā)熱效果最好的原料組成來制作暖貼。經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，環(huán)境溫度對暖貼發(fā)熱影響不大，只是低溫條件下暖貼散熱快會導(dǎo)致發(fā)熱時間變短，所以評價暖貼性能時要在相同溫度下進(jìn)行。考慮暖貼的使用大部分在常壓下，故不研究壓強的影響;各小組將研究重點放在原料的選擇和配比上，如圖2所示。通過實驗選擇發(fā)熱溫度較高，最好在50-60°C左右，發(fā)熱持續(xù)時間長的原料配比進(jìn)行暖貼制作。經(jīng)過調(diào)控，反應(yīng)速率已經(jīng)適合暖貼的使用，故不須尋找高效催化劑。

（2）實踐制作暖貼

由于項目成果與市售商品具有對標(biāo)性，學(xué)生興趣很足，具有很大內(nèi)驅(qū)力，好奇自己制作的產(chǎn)品能否與市售商品產(chǎn)生相似的效果。各組同學(xué)首先按照實驗探究的最佳配比將鐵粉、炭粉、氯化鈉、水、蛭石、吸水性樹脂混合，然后從內(nèi)到外依次包裝透氣膜、無紡布袋（背面含明膠層）、不透氣塑料膜。為保證外包裝的密封性，嚴(yán)密隔絕外界空氣，防止暖貼自放熱，部分小組采用真空抽氣機進(jìn)行外膜包裝;也有小組為了外表美觀，在塑料膜上添加手繪;還有小組為了使用安全，將暖貼的使用方法和注意事項粘貼在包裝外表面。通過暖貼制作活動，學(xué)生的動手實踐能力、溝通交流能力、解決問題能力都得到了提高。

三、項目評價

1.分享交流

各小組暖貼制作完成后，匯總整個過程中的文本資料、照片和視頻素材，制作成PPT在課堂上展示交流，同時對各小組制作的暖貼進(jìn)行質(zhì)量驗收。對于項目活動一“探究暖貼的成分和發(fā)熱原理”，不同小組的探究過程和結(jié)果比較統(tǒng)一，一致認(rèn)為是鐵粉和炭粉在潮濕環(huán)境中發(fā)生吸氧腐蝕導(dǎo)致暖貼發(fā)熱。但是對于項目活動二“探究影響暖貼發(fā)熱的因素及實踐制作暖貼”不同小組的探究結(jié)果差異很大，各小組針對暖貼制作過程中的經(jīng)驗展開交流。有的選擇鐵粉和炭粉粒徑較小的，目的是加快放熱速率，提高發(fā)熱溫度;有的選擇粒徑較大的，雖然放熱速率慢，但持續(xù)時間長。透氣膜的選擇也出現(xiàn)了不同孔徑。吸水性樹脂各小組統(tǒng)一選擇高效吸水樹脂，水的使用量對暖貼的發(fā)熱效果產(chǎn)生非常大的影響，水太多容易導(dǎo)致鐵粉和炭粉被湮滅，和氧氣接觸不充分不能產(chǎn)熱，水太少又會導(dǎo)致發(fā)熱不持久。另一個導(dǎo)致暖貼發(fā)熱效果大不同的因素是鐵粉、炭粉比例，雖然炭粉不是吸氧腐蝕反應(yīng)物，但它具有導(dǎo)電性和強吸附性，在暖貼發(fā)熱中起到至關(guān)重要的作用，所以炭粉比例高些發(fā)熱效果更好，發(fā)熱效果最好的項目組，鐵粉和炭粉質(zhì)量比為1∶2。

2.評價反饋

項目評價包括過程性評價和總結(jié)性評價。過程性評價主要參考各組在“學(xué)習(xí)圈”內(nèi)的學(xué)習(xí)軌跡和項目開展過程中成員的參與率、默契度和交流溝通效率進(jìn)行評價，包括師評、自評和小組互評。總結(jié)性評價既包括對暖貼本身的評價，也包括成果匯報的評價。暖貼產(chǎn)品的評價量規(guī)主要包括暖貼發(fā)熱的最高溫度、發(fā)熱的持續(xù)時間、外表的美觀度和使用的舒適度，在每個維度上打分評價;成果匯報的評價聚焦在匯報內(nèi)容是否全面，語言表達(dá)是否流暢，課件制作是否精美。依次進(jìn)行打分，將各項得分匯總作為項目總成績。各小組根據(jù)交流和評價結(jié)果，總結(jié)項目經(jīng)驗，優(yōu)化項目成果。

四、教學(xué)感悟

項目式教學(xué)的設(shè)計和實施雖然比傳統(tǒng)教學(xué)模式復(fù)雜，但學(xué)生的核心素養(yǎng)可以得到快速發(fā)展，從而落實“立德樹人”根本任務(wù)。從開始制定項目計劃，到項目實施，再到項目交流與評價，每個學(xué)生都有表現(xiàn)機會。參加一個項目活動，學(xué)生的能力提升甚至比學(xué)一本書更有效。當(dāng)然對于教師而言，確實需要準(zhǔn)備的更多。項目式教學(xué)模式的推進(jìn)難點主要在于項目的選擇，確定了核心知識和設(shè)計好了驅(qū)動性問題，后續(xù)實施過程相對容易，教師只需及時給予指導(dǎo)和評價即可。以本次教學(xué)實踐為經(jīng)驗，項目式教學(xué)完全可以在高中化學(xué)課堂中展開，無需另尋課外項目，參考教材中的“研究與實踐”欄目，利用項目學(xué)習(xí)化學(xué)知識和社會本領(lǐng)，課堂不止熱鬧，還更有質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]人民教育出版社，課程教材研究所，化學(xué)課程教材研究開發(fā)中心.普通高中教科書（化學(xué)選擇性必修1）[M].北京：人民教育出版社，2019.