大概念統(tǒng)領下的項目教學
——以單元復習“手機中的材料”為例

韓建豐

（北京市廣渠門中學 北京 100062）

《義務教育化學課程標準（2022年版）》指出：要充分關(guān)注學生個性化、多樣化需求，注重學科內(nèi)融合，明確學習主題，凝練大概念。［1］

大概念單元教學設計是應用系統(tǒng)方法分析研究單元教學的問題和需求，確定解決問題的教學策略，并對教學結(jié)果進行評價的一種計劃過程和操作程序。單元教學是一個在學與教的境脈中發(fā)展演化的過程。大概念統(tǒng)領下的項目教學強調(diào)從整體性看待影響教學成效的各種條件，強調(diào)將各部分有機地聯(lián)合起來構(gòu)成一個整體，各個環(huán)節(jié)相互關(guān)聯(lián)。

建構(gòu)主義學習理論強調(diào)以學習者為中心，要求學生由外部刺激的被動接受者和知識的灌輸對象轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒓庸さ闹黧w，教師要由知識的傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生主動建構(gòu)意義的幫助者、促進者。［2］整體設計和合理實施單元教學，注重探究式教學，引導學生開展自主學習，開展以化學實驗為主的多樣化探究活動是改革的方向。

項目教學法是在老師的指導下，將一個相對獨立的項目交由學生自己處理。信息的收集，方案的設計，項目實施及最終評價，都由學生自己負責，學生通過該項目的學習活動，了解并把握整個過程及每一個環(huán)節(jié)中的基本要求。

本文以初三復習課“手機中的材料”，整合了課程標準中相關(guān)的學習主題：金屬與金屬礦物、化學與可持續(xù)發(fā)展、化學與資源，以及基本化學實驗技能和科學探究的態(tài)度，在大概念統(tǒng)領下，進行單元復習教學，提升學生的化學核心素養(yǎng)。

一、單元項目背景分析

手機是生活中常見的電子產(chǎn)品。以“手機中的材料”為項目情境，進行金屬的性質(zhì)、金屬材料知識的復習，能夠幫助學生體驗應用化學知識解決實際問題，提高知識的應用能力。

1.教學內(nèi)容分析及課時分配

第一課時為“手機中的金屬”，手機的主板中含有較多的金屬，回收利用廢手機主板上的金屬可以加強環(huán)境保護。涉及到的復習內(nèi)容主要有：金屬的性質(zhì)、金屬的鑒別、金屬混合物的除雜，量取液體、過濾操作、垃圾分類等，還可根據(jù)化學方程式進行簡單計算。

第二課時為“手機中的材料”，引導學生強化對有機材料、合金材料、無機非金屬材料、鋼鐵生銹原理的認識。

2.學生情況分析

學生已有一定的項目式學習體驗，能夠較好地參與主題式活動，對真實情境下的化學問題有一定的思考能力。進入總復習階段，學生希望通過解決與生活息息相關(guān)的問題來進行復習，不希望簡單重復地復習知識。

3.目標分析

化學觀念：認識到手機內(nèi)部存在各種物質(zhì)，鞏固物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與應用等化學概念。

科學思維：第一課時建構(gòu)金屬回收模型，第二課時應用模型討論手機中材料選擇的依據(jù)，提升學生解決真實問題的能力和創(chuàng)新意識。

實驗探究與實踐：以實驗探究提高獲取和加工信息的能力，進行方案設計。

科學態(tài)度與責任：參與“金屬的回收”與“非金屬材料的選取”的學習活動，形成對社會可持續(xù)發(fā)展的正確認識，并且勇于擔當社會責任。

二、單元項目教學設計

1.大概念下的主題項目單元結(jié)構(gòu)設計見圖1。

圖1 大概念項目主題結(jié)構(gòu)

2.分課時教學流程

見圖2、圖3。

圖2 第一課時教學流程

圖3 第2課時教學流程

3.教學實施過程

第一課時

第一階段，項目引入。

任務一：報廢的手機屬于什么垃圾？

第二階段，金屬鑒別。

進行手機主板展示。

任務二：如何鑒別金屬？

探究手機中含有的金屬的活動性順序。

請對下列金屬進行活動性排序：Fe、Al、Mg、Cu、Ag、Au、Pt、Pd。

第三階段，金屬除雜與分離。

閱讀材料：手機中的電子元器件、主板、芯片等零部件中包含多種金屬，除鎂、鋁、鐵外還有銅、金、銀、鈀等回收價值高的貴金屬。電子設備主板中含量：金280 g/t、銀2 kg/t、銅100 kg/t、鈀100 g/t，鐵的含量也相當高。自然界中：金礦的含金量低至3 g/t，也具有開采價值，因為即使精選礦得到的金精礦也只有70 g/t左右。我國鉑族金屬資源主要是銅鎳礦床，鉑族金屬的平均品位只有0.4 g/t，世界鉑族金屬礦的品位為0.6～23g/t。銅礦、銀礦也達不到上述含量。

任務三：設計實驗“回收手機中的金屬鐵和銅”。

任務四：學生實驗。

將11.2 g鐵和6.4 g銅平分于20支試管中，每小組1 支試管待用；每支試管中加入6 mL 硫酸溶液（17.5%、密度為1.12 g/mL）。

任務五：判斷鐵和硫酸的反應是否完全。

提出問題：如何保證鐵被完全反應，從而得到純凈的銅？

任務六：如何回收手機主板中的金和銀？

金、銀、鉑、鈀等貴重金屬的回收價值很大，工業(yè)回收中會用到硝酸，但會產(chǎn)生污染氣體，根據(jù)元素守恒推斷污染的氣體可能為：NO、NO2。

第四階段，項目成果匯報。

小組總結(jié)后匯報：“手機中的金屬”回收的意義、鑒別金屬的方法、書寫工業(yè)生產(chǎn)流程圖、檢驗某反應物是否完全反應。

第二課時

第一階段，認知手機中的有機合成材料。

活動一：有機物的單體分子形成聚合物分子有幾種模式？

活動設計：用曲別針進行連接實驗。

得出結(jié)論：“曲別針鏈”可以由一種或幾種不同顏色的曲別針組成。聚合物分子也可以由同種或幾種不同單體分子形成。

第二階段，選取合適的包裝材料。

活動二：提供的紙張、纖維、塑料、橡膠等材料。

提出問題：可選擇上述哪種有機材料，用于包裝需要郵寄的物品（手機），并說明理由。

第三階段，體驗玻璃和陶瓷等無機非金屬材料的特點與應用。

活動三：學生實驗“用光纖進行通信”。

小組內(nèi)伙伴之間隔一個屏障，彼此不能看見對方。用一根光纖穿過屏障。用一支激光筆靠近纖維的一端閃光。用一閃表示“是”，連續(xù)兩次閃光表示“不是”，用此向伙伴傳遞信息?；Q角色，再按同樣方法實驗。

第四階段，復習合金材料的特點與鋼鐵生銹原理。

活動四：家庭實驗“對比三種鋼的生銹現(xiàn)象”。

用紙巾將一個金屬墊圈（低碳鋼）、一根釘子（高碳鋼）和一個不銹鋼螺栓包在一起。把紙巾包放在塑料袋里，再倒入一杯鹽水，封好袋子。1～2天后，拿出三種鋼制物品，觀察現(xiàn)象。

提出問題：不同類型的鋼各發(fā)生了什么變化？哪種變化最大？哪種變化最小？分析原因。

三、教學反思

1.“大概念統(tǒng)領下項目教學”的設計思路

項目教學設計方案應取材于鮮活的情境，聯(lián)系生活實際，讓學生通過生活中的現(xiàn)象進行化學探究活動。［3］以第一課時“手機中金屬”的設計思路示例：手機中的金屬—一類物質(zhì)—物理通性—化學通性—整體認知。金屬活動性—金屬活動性順序表—金屬性質(zhì)整合—解決實際問題（鑒別、回收與工業(yè)生產(chǎn)）—形成認識物質(zhì)的基本思路和方法—科學素養(yǎng)落地。

2.“大概念統(tǒng)領下項目教學”對學生發(fā)展的意義

對學生信息獲取與加工、實驗設計與分析、解決實際問題等能力的培養(yǎng)，需關(guān)注學生的主體性，立足于學生的自身狀況和知識水平，促進學生發(fā)展。項目學習以學生為中心，注重培養(yǎng)學生對項目任務的自主探討和獨立學習的能力，充分發(fā)揮學生的主觀能動性。讓學生大量閱讀課外科技知識，更多地接觸和認識社會，用“化學視角”去觀察問題和分析問題。［4］