PBL在初中化學(xué)課堂教學(xué)中的實(shí)踐與思考
——以“飽和溶液”的教學(xué)為例

樂(lè)連春 劉秋芳 柯文炳

PBL（Project Based Learning）是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的簡(jiǎn)稱，是契合時(shí)代發(fā)展的一種新型教學(xué)模式，是教師優(yōu)化教學(xué)方式、基于學(xué)科課程探索綜合化教學(xué)的研究成果之一。PBL 旨在教育教學(xué)過(guò)程中創(chuàng)設(shè)自主、合作、探究的學(xué)習(xí)環(huán)境，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情境，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐同步，讓學(xué)生能夠充分應(yīng)用在新授課中所學(xué)的知識(shí)解決社會(huì)實(shí)際問(wèn)題。PBL 不僅能讓學(xué)生體會(huì)到化學(xué)學(xué)科在推動(dòng)社會(huì)發(fā)展中所發(fā)揮的巨大作用，也能提升學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的應(yīng)用與育人價(jià)值。因此，PBL 在初中化學(xué)課堂教學(xué)中的實(shí)施具有重要意義。

一、以生為本，項(xiàng)目開(kāi)發(fā)促主動(dòng)

PBL 是以“驅(qū)動(dòng)問(wèn)題”為核心，以“學(xué)生”為中心，以“小組合作”為重心，利用創(chuàng)設(shè)真實(shí)而有價(jià)值、有意義的問(wèn)題情境，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的自主性，從而使學(xué)生完成知識(shí)構(gòu)建的一種學(xué)習(xí)活動(dòng)。PBL 在“探索→實(shí)踐→完成”項(xiàng)目的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的必備品格和關(guān)鍵能力，在任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下提高學(xué)生參與項(xiàng)目的積極性，使教學(xué)與實(shí)際密切聯(lián)系，使化學(xué)知識(shí)內(nèi)化，最終實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的解決。

PBL 應(yīng)從“主題確認(rèn)→項(xiàng)目設(shè)計(jì)→項(xiàng)目實(shí)施→項(xiàng)目評(píng)價(jià)”四個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)（具體的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)流程詳見(jiàn)圖1），通過(guò)提供真實(shí)情境素材，使學(xué)生在“行動(dòng)”中深入理解和應(yīng)用知識(shí)，促進(jìn)“教—學(xué)—做—評(píng)”的統(tǒng)一，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的“內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力”，使學(xué)生由被動(dòng)的“要我學(xué)”轉(zhuǎn)向積極主動(dòng)的“我要學(xué)”。

圖1 項(xiàng)目開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)流程

（一）項(xiàng)目主題確認(rèn)

教師要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)，基于學(xué)生已有知識(shí)、能力和經(jīng)驗(yàn)，選擇與“生活實(shí)際”密切結(jié)合的主題[1]，使之能夠幫助學(xué)生用化學(xué)視角感受身邊的物質(zhì)及其變化，激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的主動(dòng)性與積極性。對(duì)于項(xiàng)目主題的選擇，教師還需要反復(fù)琢磨與推敲，尋找能承載學(xué)科知識(shí)的好項(xiàng)目，然后再根據(jù)項(xiàng)目大小、教學(xué)資源、教師自身經(jīng)驗(yàn)、對(duì)項(xiàng)目駕馭能力等實(shí)際，充分衡量項(xiàng)目的可行性，最終確定項(xiàng)目主題。

（二）項(xiàng)目設(shè)計(jì)要點(diǎn)

項(xiàng)目任務(wù)的設(shè)計(jì)要以“學(xué)生”為主體，以發(fā)展學(xué)生能力和提升核心素養(yǎng)為宗旨。對(duì)于教師而言，項(xiàng)目的邏輯梳理是一個(gè)難題。為了破解這個(gè)難題，建議將項(xiàng)目主題拆解為多個(gè)核心問(wèn)題或核心任務(wù)，構(gòu)建“總驅(qū)動(dòng)問(wèn)題→子任務(wù)→核心活動(dòng)”三級(jí)項(xiàng)目學(xué)習(xí)體系，使知識(shí)的學(xué)習(xí)從內(nèi)化過(guò)程自然過(guò)渡到問(wèn)題解決環(huán)節(jié)。本文的課例優(yōu)化了教學(xué)資源，去除真實(shí)問(wèn)題情境的復(fù)雜性[2]，采用“風(fēng)暴瓶”作為研究主題，讓學(xué)生親身經(jīng)歷化學(xué)概念的形成過(guò)程。先利用“風(fēng)暴瓶”中的物質(zhì)建立飽和溶液概念模型，探究飽和溶液和不飽和溶液轉(zhuǎn)化關(guān)系，讓學(xué)生感受溶解過(guò)程的動(dòng)態(tài)平衡，滲透“變化觀”“平衡觀”等學(xué)科觀念，最終讓學(xué)生制作“風(fēng)暴瓶”。在分析、對(duì)比、歸納中培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑、反思的思維品質(zhì)，提升學(xué)生的問(wèn)題解決能力，有效發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

（三）項(xiàng)目過(guò)程實(shí)施

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是持續(xù)探究與解決驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題的過(guò)程，并始終圍繞著驅(qū)動(dòng)問(wèn)題不斷深入，以促進(jìn)“思維生成”。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中面對(duì)真實(shí)情境，依靠不斷的參與、體驗(yàn)和反思，通過(guò)“情境”“協(xié)作”“會(huì)話”“意義建構(gòu)”，在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中體驗(yàn)這種“做與學(xué)”“知識(shí)與體驗(yàn)”相結(jié)合的學(xué)習(xí)模式[3]；在已有的知識(shí)基礎(chǔ)上建構(gòu)新知識(shí)，通過(guò)遷移、反思，將知識(shí)內(nèi)化并應(yīng)用到實(shí)際問(wèn)題的解決中，從而真正獲得合作能力、動(dòng)手實(shí)踐能力和批判性思維能力等。

（四）項(xiàng)目成果評(píng)價(jià)

在項(xiàng)目成果的公開(kāi)與展示過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)溝通與交流、分享與評(píng)價(jià)形成思維碰撞，達(dá)成了學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的“生長(zhǎng)”；在成功制作“風(fēng)暴瓶”成品的快樂(lè)中，學(xué)生能體會(huì)到項(xiàng)目式學(xué)習(xí)帶來(lái)的樂(lè)趣；在師生互評(píng)、生生互評(píng)、組內(nèi)互評(píng)、組間互評(píng)等評(píng)價(jià)過(guò)程中，培養(yǎng)了學(xué)生的溝通交流能力、協(xié)作互助能力和問(wèn)題解決能力，提升了未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)力。

二、以終為始，項(xiàng)目實(shí)施提思維

（一）項(xiàng)目?jī)?nèi)容與目標(biāo)分析

1.項(xiàng)目?jī)?nèi)容

本案例以初中化學(xué)第九單元“溶解度”第1 課時(shí)“飽和溶液”教學(xué)為例，讓學(xué)生從“定性→定量”的角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)溶解的限度。項(xiàng)目設(shè)計(jì)以制作“風(fēng)暴瓶”為終點(diǎn)，項(xiàng)目實(shí)施時(shí)先用終點(diǎn)作為起始，反向分析“風(fēng)暴瓶”的原料與指示原理，促進(jìn)項(xiàng)目的實(shí)施。讓學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)主動(dòng)體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，在知識(shí)的形成、相互聯(lián)系和遷移應(yīng)用過(guò)程中培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。使學(xué)生對(duì)飽和溶液、不飽和溶液的認(rèn)識(shí)，由感性到理性，再由理性到實(shí)際應(yīng)用，有效發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)[4]。

2.項(xiàng)目目標(biāo)（見(jiàn)圖2）

圖2 “飽和溶液”項(xiàng)目目標(biāo)

3.項(xiàng)目任務(wù)及教學(xué)流程（見(jiàn)圖3）

圖3 項(xiàng)目任務(wù)及教學(xué)流程

4.項(xiàng)目式學(xué)習(xí)實(shí)施過(guò)程

環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)情境 引入新課

【創(chuàng)設(shè)情境】展示“風(fēng)暴瓶”并播放判斷天氣變化原理的視頻。瓶?jī)?nèi)液體是由硝酸鉀溶液、氯化銨溶液、樟腦酒精溶液形成的混合溶液，隨著外界氣溫的變化，瓶?jī)?nèi)呈現(xiàn)出不同型態(tài)的晶體，觀察結(jié)晶就能預(yù)測(cè)天氣。如果液體很澄清，說(shuō)明天氣將會(huì)是晴好的；如果在瓶底有晶體析出，說(shuō)明要下霜了……“冷暖先知，晶心呈現(xiàn)”，“風(fēng)暴瓶”是否真如廣告所言——能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)天氣呢？

【提出問(wèn)題】①制作“風(fēng)暴瓶”時(shí)，是加入的物質(zhì)溶解越多現(xiàn)象就越明顯嗎？②在一定量的水中能否無(wú)限制溶解硝酸鉀與氯化銨？

【學(xué)生】觀看視頻并思考。

環(huán)節(jié)二：活動(dòng)探究 初建概念

【教師】提供制作“風(fēng)暴瓶”的配方：2.5 g 硝酸鉀、2.5 g 氯化銨、34 mL 蒸餾水、40 mL 乙醇、10 g樟腦。

【實(shí)驗(yàn)探究】

（1）提出問(wèn)題：物質(zhì)能不能無(wú)限制溶解在水中呢？

（2）作出假設(shè)：物質(zhì)不能無(wú)限制溶解在水中或物質(zhì)能無(wú)限制溶解在水中。

（3）初步探究步驟。用量筒分別量取5 mL 水，倒入A、B、C、D 大試管中。AB 組（每組四人，兩人為AB 組，另兩人為CD 組）：在A、B 兩支試管中分別加入一包1 g 的NH4Cl 固體，振蕩并觀察現(xiàn)象；再將另兩包1 g 的NH4Cl 固體分別加入A、B 兩支試管中，振蕩并觀察現(xiàn)象。CD 組：在C、D 兩支試管中分別加入一包1 g 的KNO3固體，振蕩并觀察現(xiàn)象；再將另兩包1 g的KNO3固體分別加入C、D 兩支試管中，振蕩并觀察現(xiàn)象。

（4）匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見(jiàn)表1）。

表1 氯化銨與硝酸鉀固體溶解記錄表

【初建概念】物質(zhì)不能無(wú)限制溶解在水中。

【教師】請(qǐng)同學(xué)們借用“風(fēng)暴瓶”指示天氣原理，思考這句話的敘述是否精準(zhǔn)。

【學(xué)生】改變溫度，觀察固體是否繼續(xù)溶解。

【教師】若要使物質(zhì)繼續(xù)溶解在溶劑中，還可以采取哪些方式？

【學(xué)生】改變?nèi)軇┵|(zhì)量。

環(huán)節(jié)三：設(shè)計(jì)方案 完善概念

（5）深入探究步驟。AB 組：量取24 mL 水加入A 試管，振蕩并觀察現(xiàn)象，并與B 試管對(duì)照；再將0.5 g 的NH4Cl 固體加入A 試管，振蕩并觀察現(xiàn)象。CD 組：用試管夾夾持試管C，放在酒精燈上加熱并觀察現(xiàn)象，并與D 試管對(duì)照；再用藥匙取0.5 g 的KNO3固體加入C 試管，振蕩并觀察現(xiàn)象。

（6）匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見(jiàn)表2）。

表2 氯化銨與硝酸鉀固體溶解記錄表

【完善概念】在一定溫度下，一定量的溶劑里不能無(wú)限制溶解某種溶質(zhì)的溶液，叫做這種溶質(zhì)的飽和溶液；還能繼續(xù)溶解某種溶質(zhì)的溶液，叫做這種溶質(zhì)的不飽和溶液。

【教師】判斷A、C 兩支試管不同階段溶液的飽和程度（見(jiàn)圖4）。

圖4 飽和溶液與不飽和溶液判斷

【學(xué)生】思考并總結(jié)。

環(huán)節(jié)四：敢于質(zhì)疑 解決問(wèn)題

【敢于質(zhì)疑1】為什么要強(qiáng)調(diào)是“這種溶質(zhì)”的飽和溶液呢？飽和溶液無(wú)法繼續(xù)溶解其他物質(zhì)嗎？

【教師演示實(shí)驗(yàn)】向B 試管（教師提前配制）加入少量的高錳酸鉀，振蕩并觀察現(xiàn)象。

【學(xué)生】思考并回答：溶液由無(wú)色變?yōu)樽霞t色，說(shuō)明高錳酸鉀溶解了。此時(shí)的溶液為高錳酸鉀的不飽和溶液。

【教師】如果想讓“風(fēng)暴瓶”呈現(xiàn)不同的顏色，可以添加哪些物質(zhì)？

【學(xué)生】紫紅色“風(fēng)暴瓶”可添加高錳酸鉀，藍(lán)色“風(fēng)暴瓶”可添加硫酸銅等試劑。

【敢于質(zhì)疑2】飽和溶液持續(xù)蒸發(fā)溶劑或降溫，會(huì)出現(xiàn)什么情況？

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究】①用滴管吸取1 滴B 試管中的溶液，滴加到金屬片上，并將該金屬片在酒精燈火焰上快速烘烤，觀察現(xiàn)象；②將C 試管放入盛有冷水的燒杯中，觀察現(xiàn)象。

【教師】在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，同學(xué)們不僅將不飽和溶液變成了飽和溶液，還從飽和溶液中獲取了晶體。請(qǐng)總結(jié)獲取晶體的具體方法。

【學(xué)生】蒸發(fā)溶劑或冷卻熱飽和溶液。

【教師】飽和溶液中固體以晶體形式析出，這個(gè)過(guò)程叫做結(jié)晶。播放《美麗化學(xué)——結(jié)晶2》視頻。請(qǐng)結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)總結(jié)飽和溶液與不飽和溶液互相轉(zhuǎn)化的方法。

【學(xué)生】討論和總結(jié)。

【拓展應(yīng)用】食鹽的制取過(guò)程經(jīng)歷了從“敞鍋熬鹽”到“改煎為曬”的演變。蒸發(fā)溶劑常用于海水曬鹽，將貯水池中的海水引入蒸發(fā)池，利用風(fēng)吹日曬使水分部分蒸發(fā)，海水結(jié)晶形成粗鹽（含MgCl2、CaCl2等雜質(zhì)）。通常利用飽和氯化鈉溶液對(duì)晶體進(jìn)行沖洗，你能說(shuō)出其中的原因嗎？

【學(xué)生】思考并回答。

【教師演示】將兩個(gè)“風(fēng)暴瓶”分別放入40 ℃熱水與冰塊中，觀察溫度升高與降低時(shí)瓶?jī)?nèi)晶體的變化。思考“風(fēng)暴瓶”能否預(yù)測(cè)天氣。

【學(xué)生】思考并回答：“風(fēng)暴瓶”不能預(yù)測(cè)天氣，但是能反映外界環(huán)境溫度變化。

【教師分析】瓶?jī)?nèi)美麗的結(jié)晶是樟腦晶體，NH4Cl 和KNO3在體系中只是提供晶核，并不會(huì)發(fā)生結(jié)晶。環(huán)境電場(chǎng)、磁場(chǎng)、濕度、氣壓這些因素對(duì)瓶中晶體的生長(zhǎng)都沒(méi)有影響，真正的影響因素主要是環(huán)境溫度以及溫度變化的速率。

環(huán)節(jié)五：作品呈現(xiàn) 展示自我

【教師】你是否能自制一款精美的“風(fēng)暴瓶”呢？

【實(shí)驗(yàn)步驟】將上述實(shí)驗(yàn)中A 試管與C 試管溶液混合倒入燒杯，攪拌溶解，再與配制好的樟腦乙醇溶液混合裝入玻璃瓶中，即完成“風(fēng)暴瓶”制作。若有沉淀析出，可緩慢水浴加熱混合溶液至40 ℃，至白色沉淀完全溶解（“風(fēng)暴瓶”在加熱后恢復(fù)到原來(lái)溫度的過(guò)程中瓶?jī)?nèi)晶體變化過(guò)程給學(xué)生留下了深刻的印象）。

【學(xué)生】項(xiàng)目成果“風(fēng)暴瓶”作品展示（見(jiàn)表3）。

表3 項(xiàng)目成果“風(fēng)暴瓶”中晶體變化

在自主實(shí)驗(yàn)制作“風(fēng)暴瓶”的過(guò)程中，學(xué)生體驗(yàn)到了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的快樂(lè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，讓學(xué)生將項(xiàng)目成果“風(fēng)暴瓶”再置于日常生活中去觀察氣溫與瓶中晶體變化情況，使他們能切實(shí)感受“風(fēng)暴瓶”不能具體反映天氣的變化，僅可以反映溫度的變化，提升了化學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)的趣味性，拓寬了學(xué)生的視角，使化學(xué)真正融入生活。

三、以思促教，項(xiàng)目課堂提效能

（一）走出傳統(tǒng)，與時(shí)俱進(jìn)

PBL 既是教師教改研究的成果，反過(guò)來(lái)也是教師專業(yè)發(fā)展的沃土、學(xué)生學(xué)習(xí)與成長(zhǎng)的樂(lè)園。與傳統(tǒng)教學(xué)方式不同，PBL 轉(zhuǎn)變了“教”“學(xué)”角色，教師由傳統(tǒng)的“控制者”向?qū)W生學(xué)習(xí)的“促進(jìn)者”轉(zhuǎn)變；學(xué)生的學(xué)也由“單打獨(dú)斗”轉(zhuǎn)變?yōu)椤靶〗M合作”學(xué)習(xí)，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的合作能力和探究意識(shí)。以教促學(xué)，教應(yīng)當(dāng)為學(xué)而服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)由“教”為中心向“學(xué)”為中心的轉(zhuǎn)變。

PBL 對(duì)教師的優(yōu)化教學(xué)與設(shè)計(jì)能力都提出了更高的要求。在設(shè)計(jì)課程時(shí)，教師應(yīng)深刻體會(huì)PBL 的精髓，與課標(biāo)對(duì)齊，既要注重“學(xué)科邏輯”，也要更多關(guān)注基于真實(shí)情境的“生活邏輯”；注意創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，保護(hù)和尊重學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生質(zhì)疑，讓學(xué)生“想問(wèn)、敢問(wèn)、好問(wèn)、會(huì)問(wèn)”，培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題意識(shí)、質(zhì)疑和創(chuàng)新精神；通過(guò)設(shè)置適當(dāng)?shù)捻?xiàng)目驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性；在項(xiàng)目任務(wù)的完成中強(qiáng)化學(xué)生的證據(jù)推理能力；當(dāng)學(xué)生通過(guò)自己的實(shí)踐探索得出“零碎”結(jié)論時(shí)，教師要發(fā)揮教學(xué)智慧，及時(shí)引導(dǎo)他們建立思維模型、應(yīng)用模型解決實(shí)際問(wèn)題，提升學(xué)生獲取信息、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

（二）以做促學(xué)，在做中學(xué)

PBL 主張以做促學(xué)，在做中學(xué)，以學(xué)生為中心，讓學(xué)生在課堂中活躍起來(lái)、動(dòng)起來(lái)。PBL基于情境教學(xué)，放手讓學(xué)生“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題→交流探究→自主設(shè)計(jì)項(xiàng)目→動(dòng)手探究→質(zhì)疑修改→總結(jié)評(píng)價(jià)”，在這種以體驗(yàn)為主的教學(xué)過(guò)程中，更能讓學(xué)生用高階思維帶動(dòng)低階思維進(jìn)行思考，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)；使學(xué)生全身心投入到學(xué)習(xí)的過(guò)程中，積極參與活動(dòng)，充分運(yùn)用問(wèn)題情境，置學(xué)習(xí)于具體任務(wù)中，親身體驗(yàn)概念的生成，真切感受化學(xué)與生活的聯(lián)系，縮短學(xué)生與化學(xué)的距離，體現(xiàn)化學(xué)“來(lái)源于生活，應(yīng)用于生活”；理論聯(lián)系實(shí)際更便于建構(gòu)生活化課堂，體驗(yàn)深度學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生思維能力的提升。

（三）認(rèn)識(shí)不足，展望未來(lái)

初中化學(xué)教材中有不少可應(yīng)用于PBL 的主題和內(nèi)容，如制作簡(jiǎn)易制氧機(jī)、土壤改良、皮蛋加工廠、自制含碘食鹽等。其中有些項(xiàng)目涉及不同學(xué)科，有些項(xiàng)目需要持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。若教師對(duì)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)理解不深入，挖掘不透徹，缺少對(duì)課程的精心設(shè)計(jì)，加上課堂實(shí)施過(guò)程中存在的難以預(yù)料與不確定性因素，教師角色轉(zhuǎn)換不適應(yīng)等，容易導(dǎo)致項(xiàng)目落實(shí)不徹底與不完整，教學(xué)效果欠佳[5]。PBL 需要教師前期投入大量時(shí)間與精力，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)具有高質(zhì)量學(xué)習(xí)體驗(yàn)的項(xiàng)目，在日常教學(xué)中多多嘗試，并結(jié)合團(tuán)隊(duì)力量，設(shè)計(jì)高質(zhì)量PBL 計(jì)劃，進(jìn)一步推進(jìn)PBL 在課堂教學(xué)中的實(shí)施，最終提升課堂教學(xué)的有效性。