基于真實(shí)情境的化學(xué)工藝流程復(fù)習(xí)課項(xiàng)目式教學(xué)探索

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》2022年版）指出要大力開展核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)，創(chuàng)設(shè)真實(shí)、生動(dòng)、直觀且富有啟迪性的學(xué)習(xí)情境，注重開展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)和跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生在\"做中學(xué)”\"用中學(xué)\"\"創(chuàng)中學(xué)”。復(fù)習(xí)課是化學(xué)教學(xué)的重要課型，需要在新課的基礎(chǔ)上準(zhǔn)確分析學(xué)情，結(jié)合學(xué)業(yè)要求，尋找教學(xué)素材，設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，達(dá)成對(duì)知識(shí)的鞏固、鏈接，提升學(xué)生解決問題和遷移應(yīng)用的能力。工藝流程復(fù)習(xí)課充分體現(xiàn)了化學(xué)知識(shí)的應(yīng)用價(jià)值，也是教師教學(xué)的難點(diǎn)，既要鞏固基礎(chǔ)知識(shí)，又要關(guān)注學(xué)生現(xiàn)場學(xué)習(xí)、歸納總結(jié)、遷移應(yīng)用等能力的培養(yǎng)。作為初中學(xué)業(yè)水平考試考查常見形式的工藝流程圖，在教材中并不具備直接的情境素材，需要教師根據(jù)學(xué)情和學(xué)業(yè)要求，尋找合適的情境素材，設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，落實(shí)課標(biāo)學(xué)業(yè)質(zhì)量要求。在此，我們以“蛋殼變形記”為真實(shí)情境，探討基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的工藝流程復(fù)習(xí)課教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐。在項(xiàng)自進(jìn)行過程中以教材實(shí)驗(yàn)重組的形式設(shè)計(jì)真實(shí)實(shí)驗(yàn)情境，讓學(xué)生在真實(shí)、豐富、遞進(jìn)的學(xué)習(xí)情境中完成對(duì)工藝流程問題的理解和解決問題方法的提煉。

一、教學(xué)目標(biāo)與流程設(shè)計(jì)

1.教學(xué)目標(biāo)

（1）通過對(duì)生活用品和廢棄材料進(jìn)行組裝改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。（2）通過從蛋殼到藥片實(shí)驗(yàn)過程的真實(shí)體驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究與實(shí)踐能力。（3）通過運(yùn)用控制變量法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，分析評(píng)價(jià)，總結(jié)歸納工藝流程模型，發(fā)展科學(xué)思維。（4）通過物質(zhì)轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)“蛋殼變形”，促進(jìn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化觀的形成，體悟?qū)W科價(jià)值。

2.教學(xué)流程

本課以“老年人補(bǔ)鈣偏方：蛋殼泡醋\"的實(shí)際情境引入，在項(xiàng)目主線背景下涉及多個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)，包括提出問題預(yù)設(shè)方案、原料預(yù)處理、探尋反應(yīng)條件、探尋反應(yīng)裝置、探尋提純裝置、探尋壓制藥片的方案、建構(gòu)工藝流程的認(rèn)知模型等環(huán)節(jié)?；顒?dòng)以真實(shí)情境為依托，以項(xiàng)目為導(dǎo)引層層遞進(jìn)，運(yùn)用知識(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力、實(shí)踐能力和協(xié)作能力，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)工藝流程問題的理解和建構(gòu)。教學(xué)流程如圖1。

二、教學(xué)設(shè)計(jì)與意圖

1.提出問題，預(yù)設(shè)方案

[情境素材]許多老年人習(xí)慣用蛋殼泡醋來補(bǔ)鈣，這種方法口感不佳，且劑量難以精準(zhǔn)控制，給健康帶來了不確定性。為優(yōu)化老年人補(bǔ)鈣的偏方，結(jié)合查閱資料，教師展示蛋殼的主要成分（如表1）。

[提出問題]蛋殼泡醋來補(bǔ)鈣合理嗎？你想怎么做？

[學(xué)生活動(dòng)]討論。

[學(xué)生]提出可以直接食用蛋殼粉來補(bǔ)鈣的方法，指出蛋殼粉中的碳酸鈣在胃中與鹽酸反應(yīng)會(huì)生成二氧化碳，對(duì)于患有胃潰瘍的人來說，可能是一個(gè)潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)討論交流，提出將蛋殼轉(zhuǎn)化為醋酸鈣小藥片，既能提高補(bǔ)鈣的安全性和有效性，方案又定量可控。

[生成問題]如何將碳酸鈣轉(zhuǎn)化為醋酸鈣？

[教師]結(jié)合所學(xué)的酸和鹽的化學(xué)性質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行類比分析。

[學(xué)生活動(dòng)]提出碳酸鈣與醋酸可以發(fā)生反應(yīng)生成醋酸鈣，在家中還可以使用白醋與蛋殼來進(jìn)行這一實(shí)驗(yàn)。

設(shè)計(jì)意圖：通過生活中的真實(shí)情境提出項(xiàng)目問題，教師引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)并結(jié)合資料，提出合理方案，激發(fā)學(xué)生實(shí)踐探索的興趣。

2.原料預(yù)處理

[情境素材]廢棄蛋殼。

[教師]引導(dǎo)學(xué)生觀察蛋殼表面覆蓋著一層薄膜及其他雜質(zhì)。[提出問題]這些物質(zhì)是什么？如何有效地去除它們呢？[學(xué)生活動(dòng)]分組實(shí)踐，利用清水和軟布對(duì)蛋殼進(jìn)行細(xì)致清洗。設(shè)計(jì)意圖：通過“清潔蛋殼”這一實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。

3.探尋反應(yīng)條件

[情境素材]老年人將蛋殼泡入醋中的場景。

[提出問題]為什么老年人說蛋殼泡醋通常要一兩個(gè)月以后才能食用？

[學(xué)生]反應(yīng)太慢了。

[提出問題]蛋殼和醋酸反應(yīng)速率的影響因素有哪些？我們可以用控制變量法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案探尋最佳的反應(yīng)條件。

[教師]引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)一定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣泡的快慢來觀察化學(xué)反應(yīng)速率。

[學(xué)生]小組交流，找出變量，借助表格（如表2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

方案1：探究蛋殼的形態(tài)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。用塊狀蛋殼和粉末狀蛋殼進(jìn)行比較，等質(zhì)量的不同形態(tài)的蛋殼和等質(zhì)量等溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的醋酸溶液反應(yīng)，觀察產(chǎn)生氣泡的快慢。

方案2：探究醋酸濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。將等體積不同濃度的醋酸溶液加入等質(zhì)量的蛋殼粉中，觀察產(chǎn)生氣泡的快慢。

方案3：探究攪拌對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。將等質(zhì)量等溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的醋酸溶液加入等量的蛋殼粉（或蛋殼片）中，對(duì)比攪拌與不攪拌時(shí)產(chǎn)生氣泡的快慢。

方案4：探究溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。將等質(zhì)量等溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的醋酸溶液分別加入兩個(gè)棒棒冰袋子中，其中一只進(jìn)行熱水浴;稱取等量的蛋殼粉（或蛋殼片）分別加入兩個(gè)棒棒冰袋子里，觀察產(chǎn)生氣泡的快慢。

通過以上四個(gè)實(shí)驗(yàn)，教師引導(dǎo)學(xué)生找到工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中醋酸鈣的最佳反應(yīng)條件。

設(shè)計(jì)意圖：通過對(duì)控制變量法的應(yīng)用，教師設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)尋找最佳反應(yīng)條件，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和數(shù)據(jù)分析能力，引導(dǎo)學(xué)生將知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。在探尋反應(yīng)條件的過程中，學(xué)生不僅鞏固了控制變量設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方法，還嘗試從經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等多角度綜合考慮問題，為未來的學(xué)習(xí)和工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.探尋反應(yīng)裝置

情境素材蛋殼粉與醋酸溶液反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。

[提出問題]家中有沒有容器可以用于該反應(yīng)呢？

[學(xué)生活動(dòng)]可以將碗作為反應(yīng)容器，筷子當(dāng)成攪拌工具，構(gòu)建簡易的固液常溫反應(yīng)裝置。

[生成問題]隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，反應(yīng)生成了殘?jiān)ú殚嗁Y料得知?dú)堅(jiān)煞指缓姿徕}和磷酸鎂）。怎樣分離這些殘?jiān)兀?/p>

[學(xué)生活動(dòng)]基于殘?jiān)娜芙庑?，我們可以用過濾的方法去除殘?jiān)?/p>

[生成問題]用什么物品可以進(jìn)行過濾呢？

[學(xué)生活動(dòng)]用口罩進(jìn)行過濾，口罩的外面兩層透水性不好，最內(nèi)層紗布可以用來過濾。部分小組設(shè)計(jì)出一體化實(shí)驗(yàn)裝置，將反應(yīng)與過濾兩個(gè)環(huán)節(jié)巧妙結(jié)合（如圖3）。

[教師]濾渣含磷酸鈣和磷酸鎂可直接作為磷肥使用，實(shí)現(xiàn)了從廢棄物到資源的華麗轉(zhuǎn)身。

設(shè)計(jì)意圖：基于項(xiàng)目情境，教師引導(dǎo)學(xué)生探尋反應(yīng)條件和反應(yīng)裝置，在此過程中充分調(diào)動(dòng)學(xué)生在“做中學(xué)”“用中學(xué)”“創(chuàng)中學(xué)”，不僅加強(qiáng)對(duì)控制變量法和基本儀器裝置的認(rèn)識(shí)，也在潛移默化中讓學(xué)生體會(huì)到工藝流程問題的思考探索過程。在條件探尋和裝置優(yōu)化的過程中，基于真實(shí)項(xiàng)目情境，教師讓學(xué)生的思考和活動(dòng)層層遞進(jìn)。從淺層現(xiàn)象到原理分析再到實(shí)踐轉(zhuǎn)化的深入思考，調(diào)動(dòng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作、資料查閱、評(píng)價(jià)質(zhì)疑等能力，廢渣處理也增強(qiáng)了學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和資源再利用的可持續(xù)發(fā)展理念。

5.探尋提純裝置

[情境素材]展示過濾后的濾液。

[提出問題]醋酸鈣溶解于濾液中，我們?cè)鯓訌娜芤褐袑⑺崛〕鰜恚?/p>

[教師]提供醋酸鈣的溶解度曲線。

[學(xué)生活動(dòng)]思考交流，醋酸鈣的溶解度隨溫度變化并不顯著，使用蒸發(fā)結(jié)晶提取醋酸鈣。

[生成問題]在日常的生活物品中可以用什么去蒸發(fā)結(jié)晶呢？

[學(xué)生交流]將一個(gè)易拉罐側(cè)面剪開，創(chuàng)造了一個(gè)簡易的蒸發(fā)血，并在其底部小心翼翼地倒入醋酸鈣溶液。隨后，點(diǎn)燃一根小蠟燭置于罐內(nèi)，利用火焰產(chǎn)生的熱量加速水分的蒸發(fā)（如圖4）。

設(shè)計(jì)意圖：教師通過醋酸鈣溶解度曲線理解和應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力；利用日常生活中的物品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和好奇心，鼓勵(lì)學(xué)生探索和創(chuàng)新。

6.探尋壓制藥片的方案

[情境素材]蒸發(fā)結(jié)晶后的醋酸鈣固體粉末。

[生成問題]能不能制成藥片形狀呢？

[查閱資料]成人每次僅需服用 0.2g 微小劑量的醋酸鈣即可。常見藥片中常含有淀粉基質(zhì)，我們可以在醋酸鈣粉末中按十倍比例加入熟米粉作為填充劑。每顆藥片在達(dá)到 2.2g 時(shí)，不僅大小適中，便于服用，且其含鈣元素質(zhì)量恰好相當(dāng)于50.6毫克，契合成人單次補(bǔ)鈣的需求。

[學(xué)生活動(dòng)]手工捏制藥片，形態(tài)各異，定量不準(zhǔn)確；利用瓶蓋進(jìn)行壓制，卻遇到脫模難題。學(xué)生創(chuàng)造性地使用吸管為模具，精確控制吸管長度（0.6厘米），實(shí)現(xiàn)了藥片的快速成型與便捷脫模，且每片藥片的質(zhì)量穩(wěn)定在2.2克左右，含鈣量精確至50.6毫克，滿足了設(shè)計(jì)需求。（如圖5）

設(shè)計(jì)意圖：通過自制醋酸鈣藥片的實(shí)踐過程，解決劑量控制、成型脫模等問題，學(xué)生加強(qiáng)了對(duì)定量研究意義的理解，并創(chuàng)造性地提出藥片成型脫模的有效方案。成果的最終呈現(xiàn)激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情，讓學(xué)生體悟化學(xué)的學(xué)科價(jià)值，為未來的科學(xué)探索之路奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

7.構(gòu)建工藝流程的認(rèn)知模型

教師引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)地回顧整個(gè)項(xiàng)目流程，提煉出工業(yè)流程的環(huán)節(jié)和核心思想（見圖6）。

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，旨在通過構(gòu)建工藝流程模型的方式，培養(yǎng)學(xué)生提煉規(guī)律與方法的能力、構(gòu)建模型的能力，以及知識(shí)遷移應(yīng)用的能力。

三、教學(xué)反思

本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了“做中學(xué)”“用中學(xué)”“創(chuàng)中學(xué)”的教學(xué)理念。通過廢棄雞蛋殼轉(zhuǎn)化為自制鈣片的過程，學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)踐中遇到了補(bǔ)鈣劑的選擇、反應(yīng)速率的調(diào)控、尋找家庭實(shí)驗(yàn)中儀器和裝置的替代品和定量補(bǔ)鈣等系列問題。學(xué)生在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，從而達(dá)成基于項(xiàng)目的核心素養(yǎng)發(fā)展。在完成“蛋殼變形”的同時(shí)，基于具體案例體驗(yàn)了工藝的核心流程，教師引導(dǎo)學(xué)生抽象出工藝流程的一般認(rèn)知模型，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的發(fā)生，提高學(xué)生遷移應(yīng)用的能力。

我們?cè)诮虒W(xué)過程中也遇到幾個(gè)困境：一是在使用生活用品替代實(shí)驗(yàn)儀器的時(shí)候，沒有提出生活用品中的成分是否對(duì)反應(yīng)造成影響，對(duì)學(xué)生辯證思維能力的培養(yǎng)不足；二是易拉罐簡易蒸發(fā)裝置中蠟燭燃燒一段時(shí)間后會(huì)變短，導(dǎo)致火焰無法接觸到罐底，熱源尚需改進(jìn)；三是，本節(jié)課涉及多次學(xué)生分組實(shí)踐和討論交流，若要在1課時(shí)完成本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)，對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)有一定的要求，對(duì)于基礎(chǔ)相對(duì)薄弱的學(xué)生，需要設(shè)計(jì)前置課，對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)和基本實(shí)驗(yàn)技能進(jìn)行鋪墊復(fù)習(xí)。

本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)以新課標(biāo)為導(dǎo)向，基于真實(shí)生活情境，通過多樣化家庭實(shí)驗(yàn)將廢棄蛋殼轉(zhuǎn)化為醋酸鈣藥片，通過情境線、活動(dòng)線、知識(shí)線、素養(yǎng)線四維聯(lián)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)物質(zhì)制備的全過程，并建構(gòu)工業(yè)流程模型，強(qiáng)化了科學(xué)探究、實(shí)踐創(chuàng)新及社會(huì)責(zé)任意識(shí)。未來教學(xué)中，我們將進(jìn)一步拓展生活資源，聚焦真實(shí)問題情境，開發(fā)更多項(xiàng)目式學(xué)習(xí)任務(wù)，深化核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)實(shí)踐。同時(shí)，期待能融入數(shù)字化工具輔助實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，提升科學(xué)探究的深度與廣度，培養(yǎng)兼具創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力的未來人才。