基于項目式學習的單元復習教學設計

柯曉嵐

摘要：以“自然界的水”為例運用項目式學習設計單元復習。通過設計便攜式凈水器、改進便攜式凈水器和海水中水的利用探究等3個學習任務，將與水有關的知識結構化，在真實情境下解決實際問題，調動了學生的積極性，實現了復習課功能。

關鍵詞：項目式學習;單元復習;教學設計

文章編號：1005-6629（2021）05-0046-06 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

項目式學習通過真實的和具有挑戰性的任務，使學生逐步獲得知識、技能和關鍵品格。通過創設真實情境，對知識加以遷移應用，進而解決問題，體現化學知識的應用價值，使學生能力和化學思維均得到不同程度的提升。

本文以項目式學習的方式設計初中化學“自然界的水”單元復習教學案例，從而提升學生的能力水平，建構完整的具有邏輯性的知識體系，形成愛護水資源的環境意識，契合素養為本的教學觀，對其他單元復習教學具有一定的借鑒作用。

1“自然界的水”單元復習教學設計案例

1.1教學目標與項目流程

本項目通過設計從簡到繁、由易及難的任務，驅動學生對已學的“自然界的水”中的相關化學知識進行遷移應用，在螺旋式上升的任務中，形成知識體系的建構與深加工。本項目的目標為：（1）通過設計便攜式凈水器，復習熟悉水的凈化過程，能利用所學知識應用于生活實踐，解決實際問題，體會化學與生活的緊密聯系，激發對化學的學習興趣;（2）通過進一步思考海水淡化的方法，能理想化地設計、完善和提升便攜式凈水器的功能，了解水資源的分布情況，樹立愛護水資源、節約用水的社會責任意識;（3）通過聯想水的電解以及復習電解水的相關內容后，知道電解水制氫的意義，了解太陽能制氫對海水資源的綜合利用，培養科學創新與探究意識，體會化學方法解決實際問題的價值。通過本節課，能從新課中的前成就水平達到復習后的后成就水平，如表1所示。

本項目的具體實施流程如圖1所示。

1.2教學過程

任務一：設計便攜式凈水器

[情境]網傳某微信聊天記錄：接水廠通知，在新冠肺炎疫情期間，水廠加大氯氣注入，居民在用水時，特別是煮飯、燒開水時要把水用容器裝出來，至少靜置兩小時以上再使用，這樣會更健康。

[資料]國家發布的《生活飲用水衛生標準》GB5749-2006中生活飲用水消毒劑常規指標及要求，其中一種常用的消毒劑為氯氣及游離氯制劑，其出廠水中游離氯含量限值為4mg/L，且要求出廠水中余量≥0.3 mg/L，管網末梢水中余量≥0.05 mg/L。

[分析]消毒劑的使用在指標及要求的范圍內是安全的，上述聊天記錄實為謠言。

[過渡]隨著生活水平的提高，人們越來越重視健康問題，如用水安全，家庭中通常安裝有凈水器。展示家用凈水器的構造，了解所用材料及對應的凈化功能，如圖2所示。

[問題]對于長期在野外且需要時常變換地點的工作人群，如何保障飲用水安全？是否能設計便攜的簡易凈水器？

[學生活動1]類比思考，基本的凈水過程應除去不溶性的雜質，還需殺菌消毒。設計簡易的便攜式凈水器。根據提供的材料（可選材料：鵝卵石、石英砂、活性炭、高聚碘殺菌樹脂、棉花），選擇并畫出設計的凈水器簡要構造圖、使用方法及每一環節對應的功能。

[展示]學生設計的圖樣，如圖3所示。

[教師]投影評價學生設計的圖稿。

[學生活動2]鞏固復習水的凈化相關化學知識（沉淀、過濾、吸附、消毒、蒸餾），完成學案知識填空，如表2所示。

[教師]介紹市面上的“生命吸管”便攜式凈水器，其構造、凈化原理，如圖4所示。演示使用方法，對比凈化后的水與原水的渾濁度。

[學生活動3]渾濁的泥水在“生命吸管”的凈化下變成澄清的水。

[追問]該產品與同學們設計的不同的是，水進入的方向是從下往上，為什么？有何好處？

[學生活動4]由于重力，由下往上吸水時速度變慢，能使水與凈化材料接觸時間變長，充分接觸后達到更好的凈化效果。完成鞏固習題，水的凈化過程如圖5所示。

[例題]某興趣小組在實驗室模擬水廠將渾濁的湘江水凈化成自來水，并最終制成蒸餾水。其實驗流程如圖5①所示：

請回答下列問題：

（1）加人明礬的作用是____;操作1的名稱是____。

（2）利用如圖5②所示的裝置進行操作2，此操作的作用是____，待處理的水應該從____端通人（填“a”或“b”），理由是____。

（3）通過操作3可以得到凈化程度較高的蒸餾水，操作3的名稱是____。

[評價]以流程圖形式呈現水的凈化過程是典型考題形式，從下往上進行吸附操作也是常考點之一，二者結合，一題多練。且對于從a或從b進水，是學生在新授課后的習題中暴露出來的主要問題，存在理解上的障礙點。通過真實產品“生命吸管”與自主設計的便攜式凈水器對比，有效突破疑點，課堂練習中學生該題的正確率顯著提升。

[追問]該凈水器能否將水軟化？

[學生活動5]回憶軟水、硬水的概念，結合凈化過程分析，猜測凈水器不能將水軟化。再通過學生實驗，利用肥皂水對比原水和凈化后的水的軟硬度，驗證猜想。

[設計意圖]取材貼近生活，培養學生類比思維，達到自主設計的能力。進一步提高能力要求，對比實際產品與自行設計產品的異同，體會化學知識能用于解決實際問題，但并非簡單套用。通過實驗檢測凈水效果，分析現象得出結論，再次關聯所學知識，呈現了對知識運用的進階過程，達到水的凈化后成就水平中的水平Ⅰ和水平Ⅱ。

任務二：改進便攜式凈水器

[問題]此種“生命吸管”已被廣泛應用，也常作為應急裝備。但它能適用所有情況嗎？如在海上遇險能否用它凈化海水呢？

[視頻]“生命吸管”的測評視頻，無法用于凈化海水，得到的液體仍是苦咸的。

[追問]造成苦咸的原因是什么？

[學生活動1]分析原因是由于大量氯化鈉的存在所導致，凈化過程無法將氯化鈉除去。

[追問]可否對“生命吸管”進行改造，達到淡化海水的目的？

[資料]幾種海水淡化的方法，如表3所示。

[學生活動2]結合所給的資料信息，從便捷及符合野外實際使用角度出發，選擇反滲透法，增加半透膜以除去氯化鈉，并對自己的設計圖稿進行優化。

[展示]投影學生優化后的新圖稿，如圖6所示。

[設計意圖]通過對產品性能的進一步探究，引導學生發現問題，思考解決方法，擴寬視野，對自己的設計進行優化與修正。培養學生的創新精神以及科學探究意識。

任務三：海水中水的利用探究

[問題]目前，海水難以作為飲用水來源。但海水資源豐富，可否有其他用途？

[資料]海水的直接利用：代替工業用水，做冷卻水;也可以作為沖廁等生活用水;農業灌溉，適用于耐鹽性高的作物等。

[追問]海水中含有大量的水，水能轉化為其他物質進行利用嗎？

[學生活動1]回顧水的電解，完成相關學案內容，如表4所示。根據水電解生成氫氣和氧氣，鞏固水為化合物且由氫元素、氧元素組成的知識，并結合分子、原子觀，復習水的化學式H₂O的微觀解釋。

[評價]學生對基礎知識的再現情況較好。通過宏微結合，鞏固水的組成，達到了該核心概念的后成就水平Ⅰ。

[拓展視野]電解產生的氫氣是清潔能源之一，但電解耗能過大。科學家們通過研究新型催化劑改變條件，利用太陽能實現光催化制氫是勢頭較旺的方向。Lee Cheng-Ting等采用水熱法合成了一種獨特的混合價態的亞磷酸鈦鹽，如亞磷酸鈦鎂鹽（MgTiP），并將其應用于海水光催化析氫。

[學生活動2]根據表4實驗裝置圖a、b管中產生氣體的量判斷出是氫氣或氧氣，進而推斷出電源正負極。然后完成學案相應習題。

[例題]水是生命之源。珍惜水、節約水、愛護水是每個公民應盡的義務和責任。以水為原料生產氫氣開發清潔氫能源的方法有多種。

圖7為光催化法制氫示意圖，在助催化劑作用下，光照射到半導體，能量被吸收，產生空穴和電子，產生的氫離子被電子還原為氫氣。該反應的化學方程式為____________;助催化劑在反應前后____和____不變。

[評價]例題背景較為新穎，圖示內容多，書寫方程式時反應條件是學生的易錯點。

[設計意圖]轉換并發散思維，豐富的海水資源可以不同的方式加以利用。結合科技發展前沿，通過綜合題的形式，強化知識，拓展視野，培養學生科學探究與創新意識以及提取、分析有效信息的能力，從而達成水的組成后成就水平Ⅱ。

2教學反思與建議

以項目式學習的方式對初中化學“自然界的水”單元復習進行設計，階梯式上升的學習任務推進并促使學生思維的進一步發展。從貼近生活實際的情境出發，設計三個學習任務，調動學生積極性，在各個學習任務中回顧復習涉及的化學知識，并加以運用，理論與實際相結合提升到一個新的高度，體會化學與生產生活的緊密聯系，激發對化學的學習興趣與認同感。

在教學實踐中，學生參與度較高，分別達成了預設的后成就水平目標。從課堂知識鞏固填空和課外習題中可以看出，學生對于基礎知識的重現（即知識填空題）較熟練，能快速、正確地作答;當知識遷移到習題中時，也出現了一些知識運用的障礙點，如套用了陌生背景的電解水的題目類型（光催化法制氫習題），對反應條件的判斷存在困難，實際上是對有效信息提取能力的不足所造成的。因此，在課后作業中又設計了類似的題目，增加信息閱讀量，旨在讓學生進一步熟悉和養成習慣，減少畏難心理。在其他單元復習的習題中也應多增加信息應用題，循序漸進地培養學生的有效信息的提取分析能力，這也是近年來中考的命題趨勢。