項目式教學實踐:暖貼的設計與制作

田輝鳳

摘要：以“你能制作一個御寒發熱的暖貼嗎？”為挑戰性任務，開展兩個項目學習活動：“探究暖貼的成分和發熱原理”和“探究影響暖貼發熱的因素及制作暖貼”。通過項目式學習，學生的信息獲取能力和實踐動手能力得到提高，學生的化

學學科核心素養得到全面發展。

關鍵詞：高中化學;項目式教學;暖貼;教學實踐

文章編號：1008-0546（2022）04x-0024-03

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.04x.007

2014年教育部印發《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》（以下簡稱《意見》），確定“立德樹人”是發展中國特色社會主義教育事業的核心所在。以該《意見》為指導，以落實“立德樹人”為根本任務，《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》中確定：通過高中化學課程的學習，應該發展學生“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想“”證據推理與模型認知“”科學探究與創新意識“”科學精神與社會責任”等化學學科核心素養[1]。在高中化學教學中，開展項目式教學是落實學生核心素養發展行之有效的方法之一。在項目式學習中，各小組針對真實有挑戰性的問題展開深入研究，緊密聯系社會生活，在完成項目過程中，逐步培養學生適應社會發展所必需的關鍵能力和必備品格。項目式學習的主題以課標和教材為依托，指向高考，在項目完成后，相關核心知識和概念被學生內化吸收，轉變為元認知知識，“立德樹人”與“備戰高考”的雙重目標得以同時實現。

一、項目準備

1.項目選擇與目標

“暖貼的設計與制作”項目選自2019人教版教材《化學反應原理》第四章第三節“研究與實踐”欄目[2]，《課標》的教學提示中含有“暖貼的設計”學習活動建議。2019版教材的設計和編排非常有利于項目式教學模式的開展，“研究與實踐”欄目中有許多項目的學習素材，可以按照項目式教學的“六維度設計要則”將欄目中的內容進行拆解和補充后進行課程設計。本項目以必修教材為基礎，以“暖貼的設計與制作”為主題，融合了“鐵及其化合物”“物質檢驗”“吸氧腐蝕”“影響化學反應速率的因素”“化學反應的調控”等核心知識。通過項目式學習，學生的認知逐漸從低階向高階過渡，形成高階思維，化學學科核心素養得到全面發展。

2.制定項目計劃

本項目式教學在高二年級學習選擇性必修1第二章“化學反應速率與化學平衡”時展開，首先在課堂上提出驅動性問題“冬天天氣寒冷，尤其在東北地區，室外溫度有時低至零下三十攝氏度，暖貼成為人們的出行必備品，你使用過暖貼嗎？你知道它的發熱原理和制作方法嗎？請動手制作一個適合出行攜帶，既能御寒又發熱持久的暖貼。”經過學生討論，匯總學生想探究的問題，將項目拆解為兩個項目活動：1探究暖貼的成分和發熱原理2探究影響暖貼發熱的因素及制作暖貼。制定初步項目計劃，如圖1所示。以組內異質，組間同質為原則，教師綜合考量學生的知識學習能力，實驗動手能力，人際交往能力，匯報表現能力將學生均衡分組，每組自己任命組長，確認分工后開展學習活動。

二、項目實施

各小組分工實施項目活動，每個成員完成各自部分后，在“美師優課”項目化學習平臺“學習圈”內給組內成員分享自己的成果，方便其他成員學習和開展后續任務，在“學習圈”內各成員可隨時進行交流討論，教師在項目實施過程中及時提供指導意見。

1.探究暖貼的成分和發熱原理

首先進行資料研究，學生通過觀察實物包裝或查閱文獻等方式對暖貼組成、發熱原理、使用方法等進行初步了解，然后通過實驗探究暖貼內容物的化學成分和發熱產物進而確認發熱原理。表1是“探究暖貼的成分和發熱原理”實施過程。

2.探究影響暖貼發熱的因素及制作暖貼

根據文獻資料和對市售暖貼成分的探究，各項目組以鐵粉、活性炭粉、氯化鈉、水、蛭石、吸水性樹脂為原料制作暖貼。原料的選擇、用量和配比，都使暖貼的發熱情況不同，所以首先研究影響暖貼發熱的因素，再利用最佳的原料配比制作暖貼。

（1）探究影響暖貼發熱的因素暖貼發熱源自吸氧腐蝕的兩個放熱反應：

發熱溫度和持續時間主要取決于以上兩個反應的反應速率，學生經過化學反應速率的學習，知道在不改變發熱原理的基礎上，可以通過改變反應物狀態和外界條件來調節反應速率，例如：將粒狀反應物變粉狀或改變濃度、溫度、壓強和加催化劑等手段。暖貼的使用主要在低溫環境中，所以有的項目小組認為應該模擬暖貼的使用環境，選出低溫條件下發熱效果最好的原料組成來制作暖貼。經實驗發現，環境溫度對暖貼發熱影響不大，只是低溫條件下暖貼散熱快會導致發熱時間變短，所以評價暖貼性能時要在相同溫度下進行。考慮暖貼的使用大部分在常壓下，故不研究壓強的影響;各小組將研究重點放在原料的選擇和配比上，如圖2所示。通過實驗選擇發熱溫度較高，最好在50-60°C左右，發熱持續時間長的原料配比進行暖貼制作。經過調控，反應速率已經適合暖貼的使用，故不須尋找高效催化劑。

（2）實踐制作暖貼

由于項目成果與市售商品具有對標性，學生興趣很足，具有很大內驅力，好奇自己制作的產品能否與市售商品產生相似的效果。各組同學首先按照實驗探究的最佳配比將鐵粉、炭粉、氯化鈉、水、蛭石、吸水性樹脂混合，然后從內到外依次包裝透氣膜、無紡布袋（背面含明膠層）、不透氣塑料膜。為保證外包裝的密封性，嚴密隔絕外界空氣，防止暖貼自放熱，部分小組采用真空抽氣機進行外膜包裝;也有小組為了外表美觀，在塑料膜上添加手繪;還有小組為了使用安全，將暖貼的使用方法和注意事項粘貼在包裝外表面。通過暖貼制作活動，學生的動手實踐能力、溝通交流能力、解決問題能力都得到了提高。

三、項目評價

1.分享交流

各小組暖貼制作完成后，匯總整個過程中的文本資料、照片和視頻素材，制作成PPT在課堂上展示交流，同時對各小組制作的暖貼進行質量驗收。對于項目活動一“探究暖貼的成分和發熱原理”，不同小組的探究過程和結果比較統一，一致認為是鐵粉和炭粉在潮濕環境中發生吸氧腐蝕導致暖貼發熱。但是對于項目活動二“探究影響暖貼發熱的因素及實踐制作暖貼”不同小組的探究結果差異很大，各小組針對暖貼制作過程中的經驗展開交流。有的選擇鐵粉和炭粉粒徑較小的，目的是加快放熱速率，提高發熱溫度;有的選擇粒徑較大的，雖然放熱速率慢，但持續時間長。透氣膜的選擇也出現了不同孔徑。吸水性樹脂各小組統一選擇高效吸水樹脂，水的使用量對暖貼的發熱效果產生非常大的影響，水太多容易導致鐵粉和炭粉被湮滅，和氧氣接觸不充分不能產熱，水太少又會導致發熱不持久。另一個導致暖貼發熱效果大不同的因素是鐵粉、炭粉比例，雖然炭粉不是吸氧腐蝕反應物，但它具有導電性和強吸附性，在暖貼發熱中起到至關重要的作用，所以炭粉比例高些發熱效果更好，發熱效果最好的項目組，鐵粉和炭粉質量比為1∶2。

2.評價反饋

項目評價包括過程性評價和總結性評價。過程性評價主要參考各組在“學習圈”內的學習軌跡和項目開展過程中成員的參與率、默契度和交流溝通效率進行評價，包括師評、自評和小組互評。總結性評價既包括對暖貼本身的評價，也包括成果匯報的評價。暖貼產品的評價量規主要包括暖貼發熱的最高溫度、發熱的持續時間、外表的美觀度和使用的舒適度，在每個維度上打分評價;成果匯報的評價聚焦在匯報內容是否全面，語言表達是否流暢，課件制作是否精美。依次進行打分，將各項得分匯總作為項目總成績。各小組根據交流和評價結果，總結項目經驗，優化項目成果。

四、教學感悟

項目式教學的設計和實施雖然比傳統教學模式復雜，但學生的核心素養可以得到快速發展，從而落實“立德樹人”根本任務。從開始制定項目計劃，到項目實施，再到項目交流與評價，每個學生都有表現機會。參加一個項目活動，學生的能力提升甚至比學一本書更有效。當然對于教師而言，確實需要準備的更多。項目式教學模式的推進難點主要在于項目的選擇，確定了核心知識和設計好了驅動性問題，后續實施過程相對容易，教師只需及時給予指導和評價即可。以本次教學實踐為經驗，項目式教學完全可以在高中化學課堂中展開，無需另尋課外項目，參考教材中的“研究與實踐”欄目，利用項目學習化學知識和社會本領，課堂不止熱鬧，還更有質量。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]人民教育出版社，課程教材研究所，化學課程教材研究開發中心.普通高中教科書（化學選擇性必修1）[M].北京：人民教育出版社，2019.