項目化學習在九年級化學實驗教學轉型研究中的實踐
——以人教版第四章“水的凈化”為例

陳 娟

(江蘇省南通市海門區東洲國際學校 江蘇南通 226100)

華東師大樂翠娣教授認為，化學實驗是最具體、最生動和最直觀的教學手段，能為孩子們的學習提供極其豐富的、典型的感性材料。項目化學習（Project-based learning，簡稱PBL）最早由美國的約翰·杜威提出，主張以學生、活動和經驗為中心，讓學生參與真實情境，思考問題和處理問題，在做中學。后來他的學生威廉·克伯屈提出了設計教學法，被普遍認為是項目化學習的前身，主張學生參與有目的的活動獲得知識，以學生為主體，結合學生已有的知識和經驗，制定相應的學習計劃，經過實踐解決實際問題。目前，這種方法在美國的初等教學中得到了廣泛應用，而我國近年才開始研究。項目化學習主要包括以下幾個要素：挑戰性的項目問題；持續的自主設計；真實的探究體驗；過程性的小組交流展示、生生和師生的評價與修改；多角度多形式的成果展示。本質上與問題鏈、探究類學習法也相差不大，也是用問題來驅動，只是通過連續的實驗體驗進行深入研究的一種學習方法。下面筆者以人教版初中化學第四章“水的凈化”為例，談談初中化學實驗教學轉型研究中的項目化學習。

項目問題：水是生命之源，是地球上最普通、最常見也是最重要的物質之一。目前自然界中的天然水還能直接飲用嗎？為什么不能直接飲用？里面又有哪些物質不可直接飲用？自來水廠是如何將江河水變成飲用水的？如果你身處野外如何獲得純凈的淡水？

研究材料：江河水是最原始的飲用水。隨著社會進步，工業飛速發展。江河水已經退出直接飲用的舞臺。但人類不生產水，人類只是大自然的搬運工。自來水廠怎樣將長江水經過物理化學處理后繼續送到千家萬戶被飲用和各種使用的。

研究學時：合計16-20學時

項目適合：初一初二的社團課

項目學習任務1：河水的初步凈化（4課時）

探究1：觀察河水

1：觀察河水，弄清雜質的主要類型

取一杯河水，觀察里面主要存在哪幾類雜質，結合生活經驗嘗試思考除去這類雜質的主要方法。

實驗操作步驟 現象記錄 雜質類型 除去方法1.取一小部分河水或江水，觀察其顏色、狀態；2.聞一聞河水或江水的氣味；3.……

2：根據人教版化學九上P74自來水廠凈水流程示意圖，將各個流程列好表格，在實地參觀時將各個流程的作用記錄在表格內。

知識鏈接：明礬是一種絮凝劑，投入河水中會形成膠狀物，從而吸附懸浮于河水中的不溶性雜質，使其快速沉降。

設計目的：利用地域優勢，體驗長江水廠凈化水的全過程，感受現在的學就是將來的用。

探究2：自制簡易凈水器

請以小組為單位仿照書本P75自制簡易凈水器的圖，利用家里的物品，自行設計制作一個簡易凈水器，并將河水初步凈化。

成果展示：實物帶來展示，比較優劣，反思原因。

改進提升：__________。

探究3：如何除去色素和異味？

實驗方案設計和操作：__________。

設計目的：利用同學們參觀水廠后，非常想自己動手凈化水的迫切心情，從而極大地激發學生學習化學的興趣和熱情。

項目學習任務2：河水的深度凈化（4課時）

實驗探究1：探究水中的可溶性雜質

問題交流：通過上面的實驗后，某同學興奮地宣布：“我終于得到純水啦！”你同意他的說法嗎？理由是_______ 。

實驗設計：__________。

__________。

實驗記錄：加熱過濾所得水的過程中同學們發現有氣泡產生，同時還產生了一些黃白色的難溶物，這就是我們在家里的電水壺中見到的水垢。

實驗結論：______________。

思考交流：燒水的過程中產生的氣泡是什么？加熱過程中為什么會產生水垢？水垢的成分又是什么？

知識連接1：

溶解性 難溶 微溶 可溶 易溶以20℃、101KPa時，100克水中最多溶解的固體質量（單位：克）為標準＜0.01 0.01～1 1～10 ＞10實 例 碳酸鈣 氫氧化鈣 小蘇打 食鹽

固體溶解性：受本身和溫度等因素的影響，一般隨溫度的升高而增大。

氣體溶解性：常以20℃、101KPa時，1體積水中最多溶解的氣體體積為標準。一些常見氣體的在室溫（20℃）常壓（101KPa）下的溶解度是：氧氣不易溶于水，1體積水能溶解0.031體積；二氧化碳能溶于水：1體積水能溶解1體積。

可見，氣體的溶解度受本身及溫度和壓強等內因和外因的影響。同種氣體一般隨溫度的升高而減小，隨壓強的增大而增大。

知識連接2：

硬水：含有較多可溶性鈣、鎂化合物的水。

軟水：不含或含較少可溶性鈣、鎂化合物的水。

水的總硬度：水的總硬度指的是水中鈣離子、鎂離子的總量。是衡量自來水是否符合標準的條件。

硬水的危害：長期使用硬水會給生活和生產帶來很大麻煩，如用硬水洗衣服，既浪費肥皂又洗不干凈。鍋爐用水若長期用硬度高的水會十分危險，因為鍋爐內結垢后，不僅浪費燃料，還會造成管道變形和損壞，嚴重時還會引起爆炸。

設計目的：通過生活中電水壺燒開水出現的氣泡和形成水垢的常見現象，喚醒學生已有的生活經驗，體驗河水中可溶性雜質的真實存在，通過超鏈接學習了解固體和氣體物質的溶解性及溶解度受外界因素的影響，硬水、軟水、水的硬度、硬水危害等生活常識。

實驗探究2：檢驗硬水、軟水

實驗材料：肥皂水、蒸餾水、實驗中初步凈化的水、兩只試管、膠頭滴管等

設計實驗方案：______________。

現象記錄：______________。

得出結論：______________。

思考交流：長期使用硬水會給生活和生產帶來什么麻煩？

實驗探究3：測定水的硬度

實驗材料：實驗中初步凈化的水、燒杯、水質硬度測試筆

實驗結論：______________。

操作技能：水質硬度測試筆的使用

（圖片來自淘寶）

打開電源開關，取下測試筆頭的保護套，將測試筆頭在水中攪一攪，待數字顯示穩定讀出水的硬度GH的值，測量完畢后及時關閉電源開關，套上保護套，放進皮套內。并做好數據記錄和對圖中標準進行好換算和水質優劣的比較和判斷。

設計目的：了解水垢在實際生活和生產中的影響和危害，認識到區別硬水和軟水的必要性，學習水的硬度測定的重要性及飲用水硬度過大的預防。

實驗探究4：自制少量蒸餾水并檢驗硬度的變化

探究問題：利用生活中掀起燒開水的鍋蓋會有噠噠的水滴落的現象。尋找家中材料設計實驗來除去或減少硬水中的鈣、鎂化合物，可以使硬水軟化成軟水。生活中最常見的就是通過____來降低水的硬度。但科學實驗中對水的要求比較高，常使用的是蒸餾水。目前凈化水的程度最高的方法就是____。

實驗材料：實驗中經初步凈化的河水、小奶鍋、碗、蒸屜、酒精燈、三腳架、量筒等

實驗設計：根據提供的實驗物品進行設計蒸餾裝置，自制10ml蒸餾水，然后將所得蒸餾水一分為二，分別用肥皂水和硬度檢測筆比較水蒸餾前后硬度的變化。

設計目的：利用生活中的現象，喚醒學生的生活經驗，尋找和搭建簡易的蒸餾裝置，水到渠成地進行水的深度凈化，得到凈化程度最高的水——蒸餾水。

項目化學習的成果展示、評價與修改（8-12課時）

成果初展：______________

交流分享：______________

評價修改:________

成果終展：________

通過“水的凈化”實例，項目化學習可總結為教師根據生活情境和現象，師生共同發現一些真實的、復雜的生活問題，教師提供一些實驗素材，學生自行合作、自行設計方案、自主探究并解決多個一系列的真實的、復雜的開放式的問題，以小組合作的方式實施項目，層層推進。從而獲得知識和技能。在實踐過程中，學生始終是主體，主動探索并尋求解決問題的方案，最終獲得知識。而教師只起指導和監督。化學知識的學習離不開真正的實驗，尤其是連續性的項目化的實驗體驗。也是flash、仿真實驗室或視頻實驗等虛擬世界無法替代的。而只能作為化學學習的補充。因為化學本身貼近生活，真實體驗是學習化學的靈魂和永久動力。