“項目化學習”視域下的初中化學課堂教學問題的設計

金榮妹 符愛琴

摘要：項目化學習是以問題解決為中心，提高學生自主學習能力，提升核心素養的學習模式。項目化學習設計來源于真實情景的問題，有助于激發學生的學習興趣，使學生體會到學習的價值所在。以“金屬的防護和回收”為例，淺談課堂教學中的問題設計原則：不但注重問題的有效預設，更注重捕捉課堂中生成的問題。“項目化學習”視域下的化學課堂中的問題設計的最高境界是學生自主發現問題，生成問題，最終找到解決問題的方法。

關鍵詞：項目化學習；課堂教學；問題設計

文章編號：1008-0546（2022）11-0017-05

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：Bdoi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.11.004

項目化學習是以項目為導向展開教學，強調以問題為中心，讓學生圍繞項目學習，采用觀察、思考、質疑、探究、表達、分享項目成果等多種學習手段展開自主多樣的學習，提高自主學習的能力，最終發展學科核心素養。項目化學習，需要創設真實的問題情境，讓學生自主解決問題，實現模型建構和推理應用，在獲得知識技能的同時發展能力。因此，項目化學習的核心是解決問題。項目化學習中的問題產生于真實情景，學習過程中分析問題和解決問題的方法多樣，注重學生關鍵能力和核心素養的提升。項目化學習中的問題設計注重預設，更注重課堂中的問題生成。項目化學習中的問題設計不單單是教師提出問題，學生解決問題；更重要的是學生自己提出課堂學習中的疑惑，圍繞提出的問題進行討論、探究，自己嘗試解決問題。

下面筆者以“金屬的防護和回收”為例，淺談“項目化學習”視域下課堂教學問題的設計。

一、課前思考

1．現狀分析

金屬的知識是初中化學課程內容的重要組成部分，在課程標準中所屬的一級主題為“身邊的化學物質”，無論是作為身邊的化學物質還是基于化學與生活實際聯系緊密的課程理念的體現，金屬的學習在初中化學中具有舉足輕重的地位。滬教版初中第五章金屬的冶煉與利用中第三節是最簡單的內容板塊，在中考中占比不高。面對學生們各門功課的中考壓力，為了節約時間，為了加快進度，教學過程常常簡單化，教學內容常常簡易化。尤其是金屬的生銹實驗歷時較長，教師常常會選擇講實驗、看現象，學生也只是走過場，沒有參與的熱情，被動接受，強行記憶。這樣操作導致的結果是，沒過多久，鐵在什么條件下生銹，學生的答案不是少了水就是少了氧氣。沒有問題的引領，沒有思維的碰撞，沒有深度的思考，知識的掌握是機械的、被動的、短暫的。從表面上看，只花20 mins就把知識點羅列，是快速的高性價比的教學方式。但從長遠看，并非如此。

2．設計意圖

本節課以“金屬的防護和回收”為例開展項目化學習，通過“鐵為何生銹？”“如何防止鐵生銹？”“銅在什么條件下生銹？”這三個項目化任務展開教學，任務以問題的形式展開，學生獲得了鐵和銅生銹的原理以及鐵和銅的防護原理的知識。同時學生通過對問題的分析、研究、自主探索，借助同學們相互合作，學會用化學思維的方式分析問題、解決問題，在形成知識的同時，提高學生終身學習的能力，提升初三學生的化學核心素養。

3．教學目標

（1）通過設計探究鐵生銹的對比實驗，觀察實驗現象，分析實驗原理，體會化學實驗的嚴謹性與科學性。

（2）通過鐵的生銹原理推理鐵的防護，提高化學核心素養能力。

（3）通過對鐵生銹的利弊分析，學會以辯證的思維看待身邊的物質。

4．設計思路（見圖1）

二、教學過程

1．創設情境，提出課題

【情景引入】展示各種從垃圾桶中找到的生銹的金屬制品。

【Q1】這些是哪一類物質形成的垃圾？

（金屬廢品。）

【Q2】你知道金屬銹蝕有哪些危害嗎？

【信息】據統計，每年全世界腐蝕報廢和損耗的鋼鐵材料約為1億噸，約占全年鋼鐵產量的1/10。

（鋼鐵的銹蝕帶來的危害有巨大的經濟損失。）

（安全問題，例如天然氣管道、水管等的腐蝕，橋梁的腐蝕都存在著巨大的隱患。）

【Q3】這一類生銹的金屬制品應投放在哪一類垃圾桶內？

（可回收垃圾。）

【Q4】為什么可以回收？

（學生七嘴八舌說出回收的意義。）

（教師展示金屬廢品回收利用的小視頻。）

【Q5】回收廢鐵廢鋼冶煉相比鐵礦石冶煉有哪些優點？

【信息】見表1。

（節能減排成本低。）

設計意圖：該項目化學習的主題源于真實情景中的熱門話題：垃圾分類。學習的過程結合對真實世界的切身體驗，讓學生體會化學與生活的聯系，生活中處處有化學。利用5個問題的互動來體會“垃圾是放錯地方的資源”和“鐵生銹帶來的危害”，從而自然引入到對鐵生銹的原理的探究中。

2．實驗操作，探索本質

項目任務一：知其然，探索鐵為什么生銹。

【教師】要知道鐵為什么生銹，先要知道鐵銹的主要成分是什么？

【探究鐵銹成分】實驗1：用濾紙擦拭鐵銹。

【Ql】鐵銹是什么顏色的？

實驗2：生銹鐵釘與稀鹽酸的反應。

【Q2】生銹鐵釘和稀鹽酸反應有何現象？

（氧化鐵與稀鹽酸反應的化學方程式：Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O，氯化鐵溶液是黃色的。）

【學生】生銹鐵釘表面氣泡很少，看到溶液略有黃色。看來鐵銹中應該含有氧化鐵。

【信息】鐵銹的成分比較復雜，它是一種混合物，主要成分通常是Fe2O3·xH2O。

【Q3】導致鐵生銹的原因是什么？

【學生】猜想與空氣中的水和氧氣有關。

【Q4】如何設計實驗驗證猜想？

【屏幕投影】見圖2。

（學生談自己的設計思路）

【生成性Q1】試管1鐵釘與空氣接觸，空氣中的水分怎么處理？

（試管中加干燥劑并塞上橡皮塞。）

【生成性Q2】試管2中為什么水要淹沒鐵釘？

（為了不讓鐵釘接觸空氣。）

【生成性Q3】水里的氧氣有沒有除去？如何除去？

（用蒸餾水、或將水煮沸。）

【生成性Q4】怎樣防止氧氣再溶于水？

（迅速冷卻。）

【教師】這位同學的思路嚴謹且表達清晰。出示按照同學設計思路進行的實驗設計圖（見圖3），觀察現象。

【教師】請同學們在表2中記錄實驗現象（見圖4）。

【Q5】對比實驗現象，請分析鐵生銹的必要條件是什么？

【學生】鐵生銹需要氧氣和水同時滿足。

設計意圖：這是本課的第一個項目任務，也是本課的重點與難點，項目任務以問題的形式呈現，引發學生的思考。教師的問題設計中既有預設的問題，“鐵銹的性質有哪些？”“鐵銹的主要成分是什么？”“鐵生銹的原因是什么？”……讓學生通過探究、思考、討論，充分參與到學習中來，親自解決問題，印象更深刻，學習更有效。在學生設計實驗的過程中，不同的學生設計能力不同，按照課堂的真實情景，生成學生未知的問題，如“鐵釘只與空氣接觸，空氣中水分怎么處理？”“鐵釘只與水接觸，水中的氧氣怎么處理？”……利用學生設計實驗時的不嚴謹，形成生成性的問題，引發學生的深度思考。與傳統的問題式學習相比，項目化學習的最大亮點在于強調以學生為主體，學生在解決問題和完成項目化任務的過程中，由接受者變為主動的知識建構者。

3．實驗思考，實踐應用

項目任務二：如何防止鐵生銹？

【Q1】通過探究已經知道了鐵生銹的原理，生活中人們采用哪些措施防止鐵制品的生銹？

（汽車外殼涂油漆、白行車鏈條涂油、門窗用鋁合金……）

【Q2】這些防銹措施利用什么原理？

（這些防銹措施是利用覆蓋保護膜，隔絕氧氣。）

【拓展】“烤藍”，又稱“發藍”，可以使鐵器表面氧化生成一層致密的四氧化三鐵薄膜，增強鐵器件的抗腐蝕能力。鐵器件“烤藍”要使用發藍液。常用的一種發藍液是用氫氧化鈉、硝酸鈉、亞硝酸鈉等試劑配制而成的。去除了油污和銹斑的刀片，在發藍液中煮沸一段時間后取出，用水洗凈，就可以看到刀片表面呈現出藍黑色光澤（見圖5）。

（這也是利用覆蓋保護膜，隔絕氧氣。）

【Q3】生活中還有其他的防銹措施和原理嗎？

（生活中用不銹鋼衣架，這利用的原理是改變內部結構。）

（家里用的菜刀通常洗凈擦干，這是利用保持干燥的防銹原理。）

【Q4】你能總結防銹的原理與鐵生銹條件之間的關系嗎？

（總的來說防銹就是破壞生銹的條件之一。）

【教師】建立鐵的生銹與防銹的關系模型（見圖6）。

【Q5】生活中發現切過檸檬的菜刀比普通的菜刀更容易生銹，擱淺在海灘上的比河岸邊的輪船更易生銹，這是為什么呢？

（可能是海水里的食鹽或檸檬里的酸起了作用。）

【教師】為了驗證這一猜想，老師也提前準備第二組試驗，請同學們觀察（見圖7）。

【Q6】實驗現象表明是什么加快了鐵的生銹？

（是鐵在有氧氣和水同時存在的條件下，食鹽水或稀硫酸可以加快鐵的生銹。）

【Q7】在防銹的原理上還應該補充些什么呢？

（防止鐵制品接觸酸或鹽。）

設計意圖：該項目任務是讓學生將所學的知識應用于實際生活，如何用生銹的條件來推斷防銹的原理？圍繞這一問題展開教學，鐵生銹的條件決定防銹的原理，而防銹的原理體現生銹的條件，從素養上讓學生建立模型認知和證據推理。通過問題的層層遞增，通過深層次的實驗探究讓學生掌握鐵在滿足生銹的必要條件的情況下，在什么條件下加快鐵的生銹？項目化學習中的問題設計是為了激發學生學習的積極性，讓學生發散思維自主化學習，提高學生的學習能力。問題設計也是為了讓每一個學生都積極參與到課堂學習過程中，學生通過對問題的分析研究、自主探索，以及相互合作學習可以得到更多的知識。通過合作學習，培養學生的合作能力與合作精神。

4．活動拓展，啟思明智

項目任務三：銅在什么條件下生銹？

【教師】生活中常見的金屬制品除了鐵還有哪些常見的金屬？同學們你們需要解決哪些疑惑？

【學生Q1l】銅也是生活中常見的金屬，銅生銹的產物是什么？

【學生Q2】銅生銹可能是什么原因引起的？為什么？

【學生Q3】如何設計實驗證明銅生銹與這些因素有關？

【教師】請同學們利用研究鐵生銹的方法和經驗來解決你們提出的關于銅生銹問題。

【學生】展示作品。

設計意圖：這一項目任務是建立在任務一、二的基礎上，建構了探究金屬生銹的一般思路，而研究銅生銹可由學生自主探索，由學生自己設計研究思路：銅生銹的產物是什么？如何研究產物？什么條件下會生成這樣的產物？什么樣的措施可以防止銅的生銹？完全給學生機會提出問題，解決問題。但對銅生銹的研究又不是完全對鐵的照搬全抄，因為銅生銹相比鐵的生銹要復雜，設計實驗相比鐵生銹實驗難度要大，這樣既給學生階梯，又給學生設計了梯度。同時在學生探究的過程中又有一系列生成性的問題可以一邊探究一邊思考，學生有了高度的參與度，相信學生對這節課的印象一定非常深刻。這是教給學生思考的能力，教給學生終身學習的能力。

三、教學反思

1．“項目化學習”視域下的問題預設，以知識技能的發生發展為主線

“項目化學習”視域下的問題設計，最突出的特征是把真實情景中的知識轉化為問題引發學生思考、探索。本課任務中“鐵為什么生銹”“如何防止鐵生銹？”“銅在什么條件下生銹及如何防銹”等問題的預設，是以本課的知識技能的發生發展為主線預設的。一個個問題隨著學生的思考、討論和解決，學生在知識技能上掌握了課程內容的重點，并掌握了一套金屬銹蝕與防護原理的知識體系。問題情景“擱淺在海邊的輪船為什么更快生銹？”引發學生深度思考，學生學習知識的過程是要知其然更知其所以然。通過實驗現象的對比，學生在知識技能上又獲得生活中加快鐵生銹的因素從而加以防護。教師將知識點成功地轉化為一個個問題引發學生思考，在課堂上開出問題的花兒，結出成功的果兒。整課的設計思想是讓學生在項目化學習的課堂中不但獲得知識，而且獲得知識的方法。

2．“項目化學習”視域下的問題生成，以學習能力的培養成長為指導

項目化學習過程中要求教師將課堂交給學生自由發揮，課堂中讓學生自主設計鐵生銹探究實驗，這是發展學生的實驗探究能力和小組之間的合作能力。學生在思索問題時，方向可能發生偏差，這是正常現象，教師利用教學機智和提問藝術生成更有深度的問題。如學生在設計實驗時，雖然已經考慮到對比實驗需要控制變量，設計試管②中的鐵釘只與水接觸，但學生未考慮到水中溶解的氧和放置久了氧氣重新溶解這樣的問題，教師利用這樣的契機，生成問題，引發學生深度思考，糾正學生思維的方法，作出有效的指導，使學生的探究能力、實驗設計能力和分析問題的能力得以提升。

3．“項目化學習”視域下的問題解決，以核心素養的孕育提升為目的

“項目化學習”視域下的問題解決，是以提升學生核心素養為目的。培養學生不是成為機械化的知識接受者，而是成為學習的自我構造者。課堂中教師的任務是有針對性地引導學生思考。問題是思維的向導，而最高層次的問題解決不是學生圍繞教師的問題進行作答，而是學生自主提出問題，學生不僅要明白哪些問題需要解決，還要學會如何將問題用語言精準地表達。如在探究了鐵為什么生銹和如何防銹后，引導學生聯系生活中其他常見的金屬，它們的生銹和防銹原理如何？怎樣研究？學生如果具有這樣的問題意識，自主探究能力自然也會提高，學生只有做到有問、敢問、善問，項目化學習的問題教學的優勢才能得到最大程度地發揮。這是以發展學生能從問題和假設出發，確定探究的目的，設計實驗探究方案，進行實驗探究，旨在發展學生的科學探究和創新意識，建立觀點、結論、證據之間的邏輯關系，通過分析、推理等方法認識研究對象的本質特征，建立模型，發展學生的模型認知等核心素養。

參考文獻

[1]馬璇．基于項目學習模式的初中化學專題復習-以“科學探究”專題復習為例[J]．福建基礎教育研究，2010.10．

[2]王磊．項目學習實驗教科書《化學》教材整體介紹[J]．教育，2016（40）；4-7．

*本人系江蘇省“十三五”重點資助課題“指向關鍵能力的初中化學創意課程實施研究”（項目編號E-a/2020/05）的研究成果之一。化學教與學2022年第11期