基于真實情境的項目式教學實踐研究
——以九年級化學“溶解度”的教學為例

沈雪青 葉燕珠 江合佩 葉永謙

（1.廈門市集美區杏東中學，福建廈門 363000；2.福建教育學院理科研修部，福建福州 350025；3.廈門市教育科學研究院，福建廈門 361001；4.南安市僑光中學，福建南安 362300）

真實情境的創設，是“素養為本”的教學，可以落實立德樹人的根本任務，提升學生的化學學科核心素養。［1］九年級化學中“溶解度”的概念一直是重點，也是學習難點，學生常難以充分理解溶解度的概念以及溶解度曲線。基于此，筆者通過創設真實的情境，以“天氣瓶”為載體，開展項目式教學，引導學生對“溶解度”相關內容進行深度學習。

一、項目的研發

項目的研發一般要經歷以下幾個流程：項目選擇—分析任務—化學實驗—知識結構化—解釋遷移。

圖1 項目式學習課例設計思路

（一）項目選擇

課例的選擇離不開課程標準和教材，九年級化學項目式課例的選擇應在此基礎上更多強調生活實踐。一方面是因為義務教育階段的化學具有基礎性和啟蒙性的特點，選擇貼近學生生活的課例，可以讓學生感受化學就在身邊，體驗“由生活走進化學”。另一方面從生活入手，創設真實情境可以更好激發學生的興趣，調動學生的學習積極性。

文章研究的課例是人教版第九單元課題2《溶解度》的內容，學生對溶解度的理解存在困難，在實際應用中時常缺漏錯用，也導致溶解度曲線的理解和應用存在困難。針對這一情況，結合生活中市面上出售的“天氣瓶”以及文學著作中《海底兩萬里》的神奇氣象球的了解，選取“神奇的天氣預報員”作為項目載體，以制作和解釋天氣瓶作為項目的物化目標。

（二）理論抽象

真實問題情境往往帶有復雜性，設計成項目時應刪繁就簡，剝去學生能力或知識相差甚遠的問題，盡量將問題簡化成學生可理解的問題。學生在攻克每個子項目的過程中，實現對學科核心知識的深度理解、學科思想和方法的遷移應用。［2］在理論抽象為項目任務時，我們要明確項目任務是為學生發展服務的，要立足學生化學學科素養發展。在本課例中，將“天氣瓶”原理和制作抽象成溶解度的相關內容，從對天氣瓶的變幻中抽象出物質隨溫度變化這一理論。

（三）化學實驗

化學學科的項目式學習多數通過實驗探究來驅動。學生在分析任務后結合所學知識，按照科學探究的思路設計實驗，并且通過實驗研究解決問題。在此項目學習中，學生需要模擬天氣變化，需要逐一探究天氣瓶中原料的關系以及固體溶解度的影響因素，最終還要通過探究所得的結論親自動手制作天氣瓶。

（四）模型修正

在解決問題中提煉問題解決的模型，并使知識結構化。學生在探究天氣瓶原理中理解了溶液的組成、溶解度等內容，并形成結構化、網絡化的知識，如圖2所示。

圖2 學生的項目成果知識結構展示

（五）遷移應用

將結構化的知識用于解釋研究成果和解決實際生產和生活中的問題，實現知識的遷移和應用，體驗解決問題的成就感和成功制作產品的快樂。

二、項目式教學實踐

（一）內容與目標設計

1.項目內容分析

課例內容屬于化學課程標準一級主題“身邊的化學物質”中的二級單元“常見的溶液”，選自九年級人教版第九單元課題2溶解度（第2課時），主要從定量的角度讓學生去認識物質的溶解性。溶解度是初中化學的一個重要的概念，既是飽和溶液知識的延伸，又是粗鹽提純實驗的理論依據，這部分內容起著承上啟下的作用。

2.項目教學目標定位

圖3 《溶解度》的項目教學目標

在這部分教學中，學生需掌握的必備知識是：固體溶解度概念和固體溶解度影響因素；需發展的關鍵能力是：觀察“天氣瓶”，通過實驗探究固體物質溶解度的影響因素；應用所學知識解釋現象，即通過固體物質溶解度規律解釋天氣瓶的原理；動手制作“天氣瓶”及交流表達的能力；可以建構的素養有：在“天氣瓶”消散和出現的現象及本質探究中發展變化觀念和平衡思想，在探究中學生可以發展實驗探究與創新意識素養，在原理的挖掘中又可以發展證據推理與模型認知素養，在運用溶解度曲線解釋宏觀變化時發展宏觀辨識與微觀探析的素養。在該項目式教學中，素養目標統攝教與學的目標，根據教學目標設計對應的評價目標和活動。圖3呈現的是本課時的素養目標、教學目標、學習目標、評價目標和教學活動。

（二）項目任務及教學流程

表1 項目任務及教學流程

（三）項目式教學實施過程

環節一：項目導引，任務驅動

【情境創設】《海底兩萬里》里面的航海船都有一個神器——神秘的氣象球，這其實就是市面上常見“天氣風暴瓶”，簡稱“天氣瓶”。作家筆下的“天氣瓶”是非常神秘的。但事實上，18世紀的歐洲就有了“天氣瓶”，19世紀時又廣泛運用于航海上。而今天，想自制一只奇妙的“風暴瓶”并不困難。

【任務】制作“天氣瓶”并介紹“天氣瓶”。

【識別問題和制約因素】

［教師］要完成制作和介紹“天氣瓶”的任務，你需要解決什么問題？

［學生］1.知道天氣瓶如何指示天氣。

2.知道指示天氣的原理是什么。

3.制作天氣瓶。

4.展示和介紹天氣瓶。

環節二：調查研究，原理探析

［教師］展示天氣瓶，提問：天氣瓶如何指示天氣？

［學生］看溫度改變時天氣瓶如何變化？

［實驗］分兩組進行實驗：A組將天氣瓶先置于冰水水中，觀察現象；B組將至于熱水中，觀察現象。

［學生］用固體的多和少來指示天氣。

［教師］已經知道了天氣瓶指示的方法，請問天氣瓶指示的原理是什么？我們需要知道什么信息才便于我們探究原理？

【原理探析】

［教師］結合已學知識，固體變多與我們所學什么知識相關？變少又是什么原理？

［學生］結晶、溶解。

［教師］既然是結晶和溶解，我們需要進一步分析什么？誰溶解了？誰結晶了？

【信息獲取】學生從情境創設中的內容提取出天氣瓶的原料。

［教師］這一混合物中，溶質是什么？溶劑是什么？

［學生］討論、回答。

［教師］1.水是最常見的溶劑，為什么還要乙醇？

2.出現溶解或結晶的固體是哪種物質？

［學生］猜想：乙醇也是溶劑，猜想其存在原因是為了溶解某些物質。

討論實施方案。

【實驗探究】分別將1g樟腦放入10mL水和10mL乙醇中，振蕩，觀察。

［教師］現象是什么？說明什么影響固體溶解能力？乙醇存在只是為了溶解樟腦嗎？如何設計實驗驗證你的猜想？

【實驗探究】分別將1g硝酸鉀、1g氯化銨固體放入10mL乙醇中，振蕩，觀察。

［教師］現象？說明什么影響固體溶解能力？

［學生］討論和總結。

［教師］引導：為解決固體變化的產生的原因，現在就可以分別討論：硝酸鉀、氯化銨在水中的溶解情況；樟腦在乙醇中的溶解情況。

【實驗探究】硝酸鉀、氯化銨在水中的溶解情況兩組同學，一組將5克的硝酸鉀分五次，每次1克加入盛有10克水的燒杯中，每加一次，用玻璃棒充分攪拌，觀察溶解與否。另一組選用氯化銨，同上述步驟。并思考：水是否能無限制溶解這兩種固體？兩種固體溶解的質量與什么有關？

［學生］實驗并匯報結果。討論思考問題的答案。

表2

表3

［教師］水不能無限制溶解，但溶解固體質量可以因為外界條件改變。什么方法能使溶解的固體增多？

［學生］加水、升溫。

［教師］在學生燒杯中加水攪拌，要求學生觀察現象。另一個燒杯進行水浴加熱，要求學生觀察現象。

［教師］加水增加固體的溶解質量，但有沒有打破溶解的限度？升溫有沒有打破限度？

［學生］討論。

［教師］要清楚天氣瓶原理必須理解一個物理量——溶解度。溶解了多少？為什么會有晶體析出，這都要圍繞溶解度展開。解析概念：溶解了多少就是溶質的質量，什么時候的質量？溶液達到飽和狀態，需不需要限制條件？要在一定溫度下。由于水的量與一定溫度下溶解的質量成比例，為了方便比較，人們規定溶劑為100g，將溶解度定義為在一定溫度下，固體在100g溶劑中達到飽和狀態時所溶解的溶質的質量，其四要素是：一定溫度、100g溶劑、飽和狀態和溶質質量。

［教師］這個概念可以幫助判斷天氣瓶中的固體是什么。請大家查閱硝酸鉀、氯化銨的溶解度表來分析天氣瓶中指示變化的固體有無硝酸鉀、氯化銨？

［資料呈現］實驗原料：硝酸鉀5g、氯化銨5g、水70mL、酒精80mL、粉狀天然樟腦15g。氯化銨、硝酸鉀溶解度表：

表4

［教師］我們需要什么信息？如何計算？

［學生］常溫下，20攝氏度下：100g水溶解37.2g氯化銨；100g水溶解31.6g硝酸鉀。若為70g水，氯化銨最多能溶26.04g；硝酸鉀22.12g。但提供的只有5g，可以推知固體里沒有硝酸鉀和氯化銨。

［教師］0攝氏度下會有硝酸鉀和氯化銨嗎？如果溫度升高會有嗎？

［學生］0攝氏度下：100g水溶解29.4g氯化銨；100g水溶解13.3g硝酸鉀。若為70g水，氯化銨最多能溶20.85g；硝酸鉀9.31。還是遠大于5g，升高溫度更不可能，因為溫度高了，這兩種固體的溶解度變大。

［教師］總結：通過溶解度得知指示天氣變化的固體不是硝酸鉀、氯化銨。但其溶解也是有規律的：溫度升高，溶解度變大。影響固體物質溶解度的因素是溫度（外因）。

［呈現資料］樟腦在乙醇中的溶解度（表5）

表5

思考：

（1）20℃時樟腦在乙醇中的溶解度為____。

（2）樟腦在乙醇中溶解度隨溫度升高而_____；隨溫度降低而_____。

環節三：工程設計，實施方案

［教師］明白了天氣瓶的原理即固體物質溶解度的變化規律。那你認為“天氣瓶”能預測天氣嗎？

［學生］討論回答。

［教師］雖然不能預測天氣，但“天氣瓶”在市面上卻是很熱銷。你覺得它有什么吸引人的地方？你能否自制一個“天氣瓶”并介紹天氣瓶呢？

［實驗藥品］硝酸鉀5g、氯化銨5g、水70mL、酒精80mL、粉狀天然樟腦15g。

［實驗器材］燒杯、玻璃棒、玻璃瓶、熱水。

［實驗步驟］

1.將5g硝酸鉀、5g氯化銨溶于70mL水中；

2.15g粉狀天然樟腦溶于80mL酒精；

3.將1中的液體加入2中，混合水浴加熱；

4.加蓋靜置24-48小時。

環節四：產品呈現，評價交流

在該項目式學習中，學生直接獲得的兩個學習成果是自主建構的溶解度認知模型和親手制作的“天氣瓶”，分別如圖1和圖4所示。

“它曾隨著百年前的海盜們縱躍于海上，也曾和我們在實驗室中上下沉浮。它凝結時似海鷗的羽毛，又似純凈的雪花，飄蕩而又消失，春天的溫暖到來，‘雪花’開始融化……”學生有感而發，拿著自己的作品表達對“天氣瓶”的欣賞。化學之美讓學生充滿了學習的熱情。

圖4 項目成果“天氣瓶”展示

三、項目式教學的反思

（一）創設真實情境，提升學習興趣

《義務教育化學課程標準（2011年版）》指出，教師要充分認識到化學實驗的教育價值，并在教學之中體現對實驗的重視。人教版化學教材有很多實驗教學素材，教師可以設置真實的情境，引領學生在情境中進行科學探究。項目的確定要求貼近學生生活，并能引起學生興趣，同時要具有可探究性和可操作性。［3］九年級人教版化學教材中，除了“天氣瓶”可以作為項目載體，食鹽的相關內容也可研發成項目式教學課例，如“如何制作一瓶加碘食鹽”等；又如第四單元課題1和課題2以水為主題，教師可以聯系生活用水，選取自制凈水器作為項目載體，等等。

（二）感悟化學之美，體驗成就快樂

在項目式教學中滲透美育，感悟化學之美，體驗成就快樂。審美情趣是中國學生發展核素養體系框架的18個基本點之一，隸屬于文化底蘊素養。化學學科核心素養的培育，不但要求形成關鍵能力，還要求養成必備品格，因此化學美育就是化學教育的應有之義。在該課例中，學生可以切身感受到化學之美，不僅有實驗儀器之美，還有化學變化之美，更有化學理論的奧妙。同時，由于項目式教學要求明確的成果，學生在本次學習中不但收獲了物化產品——“天氣瓶”，還有溶解度的認知模型。這讓學生真實感受成功的快樂，增強學習化學的興趣和學好化學的信心。

（三）改變評價方式，技能素養雙提升

項目式學習在真實情境下進行，學生在逐個攻破項目任務中不僅能習得知識，同時能提升技能和形成關鍵品格。在項目式教學中，更能體現學生主體、教師主導的關系，學生在制作天氣瓶過程中，需要不斷思考和動手實踐，也需要同桌合作交流。通過讓學生在真實情境中分析“天氣瓶”的原理，從中學習固體溶解度的相關知識。在觀察學生實驗中，可以發現學生的學習熱情很高，實驗技能掌握較好。而最終產品的介紹環節，可以讓我們感受到學生對化學的熱愛，對化學美的欣賞，同時可以看到學生的實踐能力、探究能力以及協作能力得到了提升。