初中科學(xué)“空氣與生命”的項目式教學(xué)

劉兆 陳逸豐

摘要：以“制作簡易制氧機”項目為例，探索項目式教學(xué)中導(dǎo)引課的實踐，為項目的行進(jìn)提供思考。

關(guān)鍵詞：項目式教學(xué)；制作簡易制氧機；導(dǎo)引課

文章編號：1008-0546（2023）10-0019-04

中圖分類號：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi： 10.3969/j.issn.1008-0546.2023.10.005

一、項目主題內(nèi)容分析

“制作簡易制氧機”項目是基于設(shè)計的項目學(xué)習(xí)，在項目實施過程中學(xué)生化身產(chǎn)品設(shè)計師，依循科學(xué)家般的觀察、研究、思考的方法，最終需要完成一臺簡易制氧機的制作。

北師大王磊教授主編的項目學(xué)習(xí)實驗教材《化學(xué)》中將該項目命名為“制作簡易制氧機——化學(xué)反應(yīng)的定量研究”，即在內(nèi)容組織上，以“制作簡易制氧機”作為主線外顯，而將對氣體制備和化學(xué)反應(yīng)的定量認(rèn)識作為副線隱含其中，[1-2]對應(yīng)于浙教版科學(xué)八下第三章《空氣與生命》的第1節(jié)“空氣與氧氣”與第3節(jié)“化學(xué)方程式”的內(nèi)容?；趯αx務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）的梳理，本項目涉及到“物質(zhì)的變化與轉(zhuǎn)化”“化學(xué)反應(yīng)及質(zhì)量守恒定律”“認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)的思路與方法”與“化學(xué)反應(yīng)的應(yīng)用價值及合理調(diào)控”等多項重要課程內(nèi)容，聚焦化學(xué)反應(yīng)的核心觀念建構(gòu)。[3]總體上，在“制作簡易制氧機”這個大問題的驅(qū)動下，問題拆解的思路如下：認(rèn)識制氧機，進(jìn)行初步規(guī)劃→獲得氧氣→提供適量制氧劑→制作簡易制氧機。

鑒于此，項目導(dǎo)引部分的教學(xué)關(guān)鍵問題聚焦到了解讀制氧機。在展示真實的制氧機之前，學(xué)生可以圍繞如何制作制氧機進(jìn)行系列討論，探查學(xué)生最初的思路。展示制氧機之后學(xué)生觀察實驗或?qū)嶋H操作，感知到制氧機產(chǎn)生了氧氣，開始思考討論制氧機的原理和裝置各部分的作用，并提出關(guān)于制作制氧機的困惑。

二、項目教學(xué)目標(biāo)

（1）通過對“制作簡易制氧機”項目進(jìn)行拆解；

（2）在制作制氧機過程中促進(jìn)問題解決，系統(tǒng)推理，模型建構(gòu)等高階思維的發(fā)展；

（3）通過小組合作體會團(tuán)隊協(xié)作在學(xué)習(xí)中的重要作用。

三、項目任務(wù)及教學(xué)流程（表1）

四、項目實施過程及學(xué)生學(xué)習(xí)成果

1．情境創(chuàng)設(shè)，明確驅(qū)動性問題

教師設(shè)置謎語“看不見，摸不著，不香不臭沒味道，說它寶貴到處有，動物植物離不了（打一自然物）"。在學(xué)生猜測是氧氣的基礎(chǔ)上，追問，大氣中占有氧氣含量約21%，能夠滿足正常人的呼吸。在什么情況下人會缺氧？缺氧后如何解決。順利引出制氧機。

【情境導(dǎo)入】校第三屆發(fā)現(xiàn)節(jié)·發(fā)現(xiàn)科學(xué)之簡易制氧機制作大賽即將開始。目前進(jìn)入項目學(xué)習(xí)階段，甌海區(qū)外國語學(xué)校特此設(shè)立制作簡易制氧機項目試點，組建項目團(tuán)隊。

播放科學(xué)組的錄音：項目推動學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)櫸園精彩，成為學(xué)習(xí)的主人。為引導(dǎo)同學(xué)們“體驗知識形成，提升科學(xué)素養(yǎng)”，我校科學(xué)組開展了發(fā)現(xiàn)科學(xué)之簡易制氧機制作大賽?，F(xiàn)面向各位同學(xué)組建項目團(tuán)隊。制作簡易制氧機是一次特別的科學(xué)創(chuàng)意制作之旅，期待同學(xué)們的創(chuàng)意和用心為我們打開另一扇窗，一起享受學(xué)習(xí)的樂趣和意義。

【活動1】閱讀活動海報與活動要求（圖1），尋找關(guān)鍵詞。

教師提示學(xué)生對海報和招賢令內(nèi)容進(jìn)行閱讀。通過文本閱讀形式尋找關(guān)鍵詞句，使學(xué)生在情境中驅(qū)動學(xué)生主動思考，明確核心問題——設(shè)計制作一臺簡易制氧機，進(jìn)行產(chǎn)品發(fā)布。

設(shè)計說明：通過文本閱讀，使學(xué)生在情境中驅(qū)動學(xué)生主動思考，明確核心問題。

2．拆解氧立得制氧機，體驗制氧

【活動2】初步閱讀制氧機說明書（如圖2），拆解真實制氧機。

教師提供未拆封的制氧機套裝，通過拆解制氧機讓學(xué)生直觀認(rèn)識制氧機的結(jié)構(gòu)（拆解如圖3），啟發(fā)學(xué)生思 各部分的功能。

【活動3】利用制氧機制取氧氣，收集氣體進(jìn)行檢驗。

學(xué)生嘗試?yán)弥蒲鮿〢與制氧劑B制取氧氣，并提問，采用何種方式進(jìn)行收集、如何進(jìn)行氣體檢驗。在學(xué)生的回答中引導(dǎo)學(xué)生探析氧氣可能存在的性質(zhì)，并確定以排水法收集氧氣，使用帶火星的木條進(jìn)行氧氣檢驗，體現(xiàn)“性質(zhì)決定應(yīng)用”的思想。如圖4、圖5為學(xué)生體驗制氧機制氧并檢驗氣體。

設(shè)計說明：①通過拆解制氧機讓學(xué)生直觀認(rèn)識制氧機的結(jié)構(gòu)，啟發(fā)學(xué)生思考各部分的功能；②“性質(zhì)決定應(yīng)用”，以排水法收集氧氣以及氧氣檢驗引導(dǎo)學(xué)生探析氧氣可能存在的性質(zhì)；③氧氣的制取和性質(zhì)研究是初中科學(xué)實驗的重要內(nèi)容，學(xué)生實驗發(fā)展了學(xué)生的實驗操作技能。

3．歸納簡易制氧機制作要素，拆解項目

【活動4】結(jié)合使用體驗，研究說明書，歸納制氧機制作要素。

學(xué)生在體驗制氧機時已經(jīng)自發(fā)查看說明書?；顒?緊扣活動3，在此基礎(chǔ)上深入解讀，學(xué)生將說明書上呈現(xiàn)內(nèi)容（使用方法、發(fā)生器耗材、適用情況、注意事項等）轉(zhuǎn)化為制作制氧機的相關(guān)要素（如圖6），簡述制作簡易制氧機的設(shè)想。

【活動5】拆解項目，梳理制作制氧機所需核心知識。

經(jīng)過整理，教師引導(dǎo)學(xué)生將本項目拆解為三個子任務(wù)：氧氣制取、用法用量、產(chǎn)品制作。

教師提示學(xué)生將子任務(wù)與科學(xué)知識相關(guān)聯(lián)，通過小組分工，探索核心知識。核心知識主要概念包括元素守恒、實驗室制取氧氣的原理和裝置、質(zhì)量守恒定律、化學(xué)方程式的計算等。

設(shè)計說明：通過對說明書的細(xì)致研究，進(jìn)而提煉出制氧機要素，接著引導(dǎo)學(xué)生拆解項目。在明確核心任務(wù)后，自然而然就要思考“如何做”的問題。此時，教師需要提供適當(dāng)?shù)乃伎悸窂健椭鷮W(xué)生關(guān)聯(lián)教材，捕捉核心知識即為有力的抓手。

4．以終為始，設(shè)計制氧機評價量表

【活動6】小組合作，根據(jù)制氧機設(shè)計構(gòu)想，具體寫出各項要素的設(shè)計目標(biāo)和要求，制定評價量表（提供樣表如表2所示）。

學(xué)生經(jīng)過討論，大致可形成評價要點：供氧效率、制氧純度、產(chǎn)氧量、可操作性等。

設(shè)計說明：對項目化學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評價量規(guī)的初步設(shè)計，有助于學(xué)生更好地開展項目化學(xué)習(xí)，同時有利于教師對整個項目的宏觀把控。學(xué)生作為項目化學(xué)習(xí)的親身體驗者，讓學(xué)生成為評價標(biāo)準(zhǔn)的制定者有利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

五、項目教學(xué)反思及改進(jìn)建議

導(dǎo)引課旨在幫助學(xué)生發(fā)散思維，激活已有的知識，建立創(chuàng)造性的聯(lián)系，同時幫助學(xué)生梳理驅(qū)動性問題的解決路徑。一堂優(yōu)質(zhì)的項目化導(dǎo)引課無疑成為了項目化學(xué)習(xí)過程中的關(guān)鍵一環(huán)，也成為了開啟學(xué)生探索之旅的關(guān)鍵鑰匙。在此次教學(xué)設(shè)計和實踐過程中，將導(dǎo)引課分為三部分：明確驅(qū)動型問題、梳理核心知識、預(yù)設(shè)成果評價。

實踐過程中發(fā)現(xiàn)一些不足，為后續(xù)項目實施提供了思考：

1．學(xué)生閱讀能力偏弱，體驗感欠缺

制氧機對學(xué)生而言是陌生的，需通過閱讀說明書認(rèn)識制氧機。教學(xué)過程中，不難發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生閱讀能力偏弱，無法準(zhǔn)確高效地捕捉要點，幫助自己更好地體驗制氧機。制氧機的拆解和制氧過程多通過模仿周邊小組進(jìn)行，能動性大打折扣。在日常教學(xué)中需加強學(xué)生閱讀能力的培養(yǎng)，同時應(yīng)在制作簡易制氧機前增加學(xué)生對“氧立得”制氧機體驗的機會。

2．學(xué)生實驗操作不規(guī)范，基本功不扎實

項目開展之初，學(xué)生已經(jīng)在實驗室進(jìn)行過排水法收集氣體與氧氣檢驗方法等基本實驗操作的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。實際操作中學(xué)生仍存在不少問題，如收集氣體時過早收集氣體，沒有等到氣泡連續(xù)均勻放出時就開始收集，或者集氣瓶中沒有灌滿水，造成氧氣收集不純，影響后續(xù)檢驗。因此，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣是實驗教學(xué)重點。

3．課堂教學(xué)時間較短，思維發(fā)散不充分

本節(jié)課學(xué)生需圍繞制氧機進(jìn)行系列討論，不管是學(xué)科知識聯(lián)系還是設(shè)計思路，都建立在學(xué)生實際動手操作制氧機的基礎(chǔ)上，教師要保障學(xué)生有充足的時間進(jìn)行體驗、思考和討論。常規(guī)課堂一般課時是40分鐘或45分鐘，無法滿足學(xué)生的需要。教師輔助者的角色會逐漸演變?yōu)橹笇?dǎo)者，學(xué)生的思維發(fā)散不充分，不利于激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識。因此本節(jié)課需要1.5或2個課時。

參考文獻(xiàn)

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[2] 黃嗚春，發(fā)掘反應(yīng)的定量意義——“制作簡易制氧機”項目簡介[J]．教育，2016（40）：12-16．

[3] 中華人民共和國教育部，義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）[S]．北京：北京師范大學(xué)出版社，2022．