基于真實問題解決的項目式教學策略初探
——以“科學使用含氯消毒劑”為例

文/潘月蓮

《普通高中化學課程標準（2017 年版2020 年修訂）》明確提出“針對社會情境中與化學相關的某一真實問題開展項目研究，并形成項目研究成果，如項目研究報告、項目產(chǎn)品等；結合學生已有的經(jīng)驗和將要經(jīng)歷的社會生活實際，引導學生關注人類面臨的與化學有關的社會問題，培養(yǎng)學生的社會責任感、參與意識和決策能力”。同時，新版高中化學教材必修第一冊（山東科技版）章末增加了“微項目”教學?！拔㈨椖俊睆娬{(diào)將學科教學與社會生活相聯(lián)系，強調(diào)真實情境下的真實問題解決。本文通過微項目“科學使用含氯消毒劑”，介紹開展真實問題背景下“微項目”學習的可行做法。

一、項目式教學理論依據(jù)

基于項目的學習是以學科的概念和原理為中心，在真實世界中借助多種資源開展探究活動，并在一定時間內(nèi)解決一系列相互關聯(lián)的問題的一種新型探究性學習模式[1]?；陧椖康膶W習主要由內(nèi)容、活動、情境和結果四大要素構成[2]。在常規(guī)課堂教學中實施項目式學習的關鍵問題和解決對策如下：（1）讓學生親歷問題解決過程；（2）注重過程技能的培訓和指導；（3）時間緊張，課上課下任務要統(tǒng)籌安排；（4）進行系統(tǒng)性、針對性評價的設計與實施；（5）突發(fā)事件的應對與處理；（6）教師需要養(yǎng)成實施項目式學習的教學觀念和教學行為[3]。

基于“問題解決”的教學是一種以問題為出發(fā)點和教學中心來展開的課堂教學樣態(tài)，由弱結構化、開放性的問題引發(fā)，有明確的學習目標，但沒有指定達成目標的明確路徑，需要學習者通過個體研究、協(xié)作共享、對話來解決問題[4]。基于真實問題解決的教學能提高學生解決問題的能力，促進學生將知識遷移到生活實際中，體驗用化學知識解決實際問題的成就感。

本教學案例以化學史“84 消毒液”的由來為真實的問題情境，以“如何制得‘84 消毒液’”以及“84消毒液為什么能消毒”為真實問題，以探究NaClO 的化學性質(zhì)為問題解決的主要探究活動。在問題解決的過程中，學生能夠提升預測陌生物質(zhì)性質(zhì)和實驗探究的能力，最終實現(xiàn)“證據(jù)推理和模型認知”及“科學態(tài)度和社會責任”化學學科核心素養(yǎng)的提高。

二、項目式教學策略初探

（一）拆解項目的策略——有取有舍，設置梯度，降低難度

微項目“科學使用含氯消毒劑”中設計了2 個項目活動：（1）解讀“84 消毒液”的產(chǎn)品說明；（2）探究消毒劑的使用問題。2 個項目活動需解決7 個問題：①NaClO 可能具有什么性質(zhì)？②設計實驗驗證你的預測。③產(chǎn)品說明書中哪些注意事項可用NaClO 的性質(zhì)解釋？④“84消毒液”為什么不能與潔廁靈混用？⑤“84消毒液”中次氯酸是怎么生成的？⑥選取和使用消毒劑應注意哪些問題？⑦如何解決游泳池變綠的問題。

在進行項目教學設計時，筆者將課本中的項目活動創(chuàng)造性地拆解如下：將項目活動（1）拆解成幾個具體的活動任務，如任務1 按照“84 消毒液”的使用說明完成一次家庭消毒實踐活動，如給水果消毒、漂白衣服污漬等；將項目活動（2）按學生認識水平由低到高設計成探究活動。原項目活動要解決的7 個問題可整合如下：在任務1 中，學生解決了問題⑥；將其余6個問題糅合到以下任務中，即按類別梳理含氯物質(zhì)，從類別通性和化合價的角度尋找制備NaClO 原理、預測NaClO 的性質(zhì)并進行實驗驗證；將問題⑦如何解決游泳池變綠的問題舍去，不在課上做探究，而是改為課下的自主學習活動，減輕學生課堂學習負擔。

（二）項目目標制訂的策略——基于學情，基于發(fā)展，基于素養(yǎng)

在此之前，學生知道常見含氯物質(zhì)，如Cl2、HCl、NaCl，在必修1 第一章學習了Cl2的性質(zhì)，學習了氧化還原反應的核心概念，了解了“84 消毒液”是家庭常用的消毒劑之一。但學生不清楚“84 消毒液”的化學成分，無法主動關聯(lián)使用注意事項背后的化學知識?；趯W生水平，項目學習目標如下：

（1）梳理含氯物質(zhì)的“價—類”二維圖，完成已知含氯物質(zhì)間的轉化，建立認識物質(zhì)性質(zhì)的角度，并尋找合適的反應制取NaClO。

（2）從物質(zhì)類別和化合價角度預測NaClO 的化學性質(zhì)，結合研究物質(zhì)性質(zhì)的思路和方法，設計實驗預測并驗證NaClO 的化學性質(zhì)。

（3）通過“84 消毒液”的安全使用，分析解釋使用的注意事項及使用過程，體會化學知識在生活中的價值，增強社會責任感。

本課重點發(fā)展學生“證據(jù)推理和模型認知”及“科學態(tài)度和社會責任”的化學學科核心素養(yǎng)，提高學生運用氧化還原反應的原理分析和解決問題的能力。

（三）項目學習的任務設計策略——基于學情，利于學生發(fā)展和目標達成

1.將項目活動（1）的解讀型任務設計為體驗型任務

任務Ⅰ：按照“84 消毒液”的使用說明完成一次家庭消毒實踐活動，如給水果消毒、漂白衣服污漬等。通過親身體驗，學生知道一般用于室內(nèi)消毒和衣物漂白時的消毒劑和水的配比是不同的，漂白和消毒的時間也是不同的。

2.整合設計探究型任務，搭建問題解決的思維模型

任務Ⅱ：含氯物質(zhì)有哪些？如何有條理地梳理這些物質(zhì)？

任務Ⅲ：以上物質(zhì)相互間是否存在轉化，哪些轉化可以實現(xiàn)制備NaClO。

任務Ⅳ：如何預測NaClO 的化學性質(zhì)，如何設計實驗證明你的預測？

三、項目實施的環(huán)節(jié)展示

（一）環(huán)節(jié)一：導入真實情境

資料介紹“84 消毒液”的由來：1984 年，北京地壇醫(yī)院的前身北京第一傳染病醫(yī)院的醫(yī)護人員，經(jīng)過3000 多次的實驗，研制出一種可以消滅甲肝病毒的消洗液，后來更名為“84 消毒液”并走進千家萬戶。

本節(jié)課的任務：探尋“84 消毒液”的研制原理，研究“84 消毒液”的性質(zhì)，并學會科學使用含氯消毒劑。請同學們分享自己使用“84 消毒液”的經(jīng)歷。

學生活動：展示視頻或圖片，分享使用的體會和感受。

（二）環(huán)節(jié)二：項目活動——探索制取“84 消毒液”的反應

提出問題：“84 消毒液”有效成分是次氯酸鈉，請同學們完成以下任務：含氯物質(zhì)有哪些？如何有條理地梳理這些物質(zhì)？它們之間是否存在轉化？哪些轉化可以作為制取NaClO 的反應？

學生活動：梳理含氯物質(zhì)，在二維圖上構建轉化關系，找到Cl2與NaOH反應可制取NaClO，完成匯報，總結解決問題的思路。

教師聽取匯報，適當點評并提供素材“工業(yè)上電解飽和食鹽水獲得NaClO”，引導學生從原料成本、環(huán)保的角度對比兩種途徑的優(yōu)劣，樹立社會責任意識。

（三）環(huán)節(jié)三：項目活動——預測NaClO 的化學性質(zhì)，設計實驗方案并驗證

提出問題：次氯酸鈉為什么可以用于消毒，它可能具有什么性質(zhì)？如何預測物質(zhì)的化學性質(zhì)，如何設計實驗驗證呢？

學生活動1：分析討論NaClO 可能具有的化學性質(zhì)，并進行匯報交流。

經(jīng)小組交流研討，在教師的引導和追問下，匯總學生的匯報：（1）根據(jù)本品不適用于鋼和鋁制品的消毒和金屬有還原性，推測次氯酸鈉腐蝕金屬且NaClO 具有氧化性。（2）根據(jù)本品使有色衣物脫色，推測次氯酸鈉可能具有漂白性。（3）根據(jù)不得將本品與酸性產(chǎn)品如潔廁類產(chǎn)品同時使用，推測次氯酸鈉與酸反應且有堿性。（4）從氯元素化合價角度進行理論分析：NaClO中氯為+1 價，可降低為0 價或-1 價，表現(xiàn)氧化性。從類別角度分析，NaClO 屬于鹽，可能具有鹽的通性。

學生活動2：根據(jù)提供的實驗藥品設計實驗、預測實驗現(xiàn)象，并進行匯報交流。

[實驗1]探究NaClO 的氧化性

選擇實驗用品：稀釋的“84 消毒液”、淀粉碘化鉀溶液、膠頭滴管、培養(yǎng)皿

實驗步驟：將2 滴淀粉碘化鉀溶液滴在培養(yǎng)皿上，觀察現(xiàn)象，再滴2 滴稀釋的“84 消毒液”，觀察現(xiàn)象。

預期現(xiàn)象：先無明顯變化，后變藍

[實驗2]探究NaClO 的漂白性

選擇實驗用品：稀釋的“84 消毒液”、紅色紙條、膠頭滴管、培養(yǎng)皿

實驗步驟：將紅色紙條放在表面皿上，用玻璃棒蘸取稀釋的“84 消毒液”，點在紙條上，觀察現(xiàn)象。

預期現(xiàn)象：紙條褪色

小組進行實驗驗證，匯總實驗結果，結果與預期相似。總結NaClO 的性質(zhì)如下：（1）次氯酸鈉具有氧化性，可以氧化I-生成I2：（2）次氯酸鈉具有漂白性。

針對84 消毒液不得與潔廁類產(chǎn)品同時使用，學生產(chǎn)生疑問，不得其解。

教師提供資料：潔廁靈的主要成分是鹽酸，并引導學生結合“價—類”二維圖分析存在哪些可能的反應？

[學生觀點1]認為次氯酸鈉與酸反應屬于類別間的轉化，反應得到的次氯酸起到消毒殺菌的作用。

[學生觀點2]因為鹽酸中氯元素為-1 價，次氯酸鈉中氯元素為+1 價，二者可能發(fā)生氧化還原反應，得到氯氣。

教師提供實驗視頻：將“84 消毒液”和潔廁靈混合的實驗視頻。學生通過視頻看到二者混合產(chǎn)生劇烈反應，產(chǎn)生刺激性氣味的有毒氣體——氯氣。

教師點撥：次氯酸可以消毒殺菌，但見光易分解，不易保存，故一般用次氯酸鈉殺菌消毒。

（四）環(huán)節(jié)四：項目總結，布置項目作業(yè)

本節(jié)課通過追尋“84 消毒液”的消毒原理，將真實問題轉化為學科問題，用學科知識解決生活問題，從而建立通過研究物質(zhì)性質(zhì)來解決實際問題的思路與方法，體驗項目學習的思路。

項目作業(yè)：課下整理項目活動成果

（1）編輯一份口袋書，介紹“84 消毒液”，內(nèi)容不限于制備原理、使用注意事項，呈現(xiàn)形式豐富多樣。

（2）上網(wǎng)查2016 年的里約熱內(nèi)盧奧運會期間，游泳池變綠的事件，并展開小組分析，探究背后的化學問題，經(jīng)教師審核后附在口袋書后。

四、關于實施項目教學的建議和思考

第一，真實的情境要密切結合學生的生活。次氯酸鈉是家庭常用的消毒劑，“84 消毒液”為什么能消毒呢？通過該項目的學習，學生初次嘗試用化學知識和學科理論解決生活中的實際問題，做到學以致用。

第二，項目活動的設計要合理規(guī)劃。課下任務要提前布置，給學生充足的時間。在本次項目式教學活動中，學生使用84 消毒液的活動在課下以小組為單位進行展示，課上教師選取一組代表展示。課上的項目教學重點放在預測NaClO 的化學性質(zhì)、設計實驗方案并驗證以及實驗匯報上。

第三，教師要了解學生的探究情況并給予指導，為學生提供解決方法，不直接告訴答案，讓學生體驗獲得。課上教師還要關注學生是否自主地運用氧化還原反應知識去解決問題，關注學生是否掌握物質(zhì)性質(zhì)決定物質(zhì)用途的學科思想，在活動中是否提升了預測陌生物質(zhì)性質(zhì)的能力及設計實驗方案的能力。

五、結束語

基于真實問題解決的項目式教學能拓展學生的學習空間，使學生學習化學的基本原理和方法，培養(yǎng)化學學科核心素養(yǎng)。在項目實施前后，教師要查閱資料并指導學生查閱資料，為解決問題作支撐。具備豐富的知識儲備，關注生產(chǎn)實際，提升項目教學的指導能力，是未來課例教學中教師繼續(xù)研究和努力提升之處。