高中化學項目式教學設(shè)計與實踐

伍宗奎 吳東旭 王偉 姚如富

摘要：選取“胃藥達喜的有效成分之含量測定”為項目學習主題，以胃藥達喜的有效成分分析、含量測定為項目開展學習活動，讓學生在項目學習過程中掌握定性、定量實驗的基本思路和操作規(guī)程，認識化學與生活的關(guān)聯(lián)性，提升化學學科核心素養(yǎng)和利用化學知識解決生活中問題的能力。

關(guān)鍵詞：項目學習;胃藥達喜;真實情景;化學核心素養(yǎng)

文章編號：1008-0546（2022）09-0044-04中圖分類號：G632.41文獻標識碼：B

新版普通高中化學課程標準明確提出要圍繞生命健康相關(guān)問題，如藥物成分檢驗、藥物設(shè)計與合成等開展綜合實驗項目。[1]據(jù)不完全統(tǒng)計，我國每天約有1863人被確診為胃癌，1370人因胃癌死亡，胃癌已成為僅次于肺癌死亡人數(shù)的癌癥。[2]作為胃病高發(fā)國，我國胃藥種類繁多，相當一部分為抑酸類藥物。因此，本課例以“胃藥達喜的有效成分測定”為主題，融合鋁、鎂鹽性質(zhì)、酸堿中和滴定、指示劑使用等高中化學課程重要知識，以學生探究為方式推進，以期培養(yǎng)學生運用化學知識解決實際問題能力，讓學生體會化學學科的“生活化”和“實用性”。

一、內(nèi)容定位與學習價值

本課例源于新人教版高中（化學必修第二冊）第八章第二節(jié)中合理用藥，[3]針對高一下學期的學生設(shè)計。課例學習價值包括三個方面：（1）學科價值。化學學科價值是指化學對其他學科也起著推動作用，[4]學生通過胃藥的探究，有利于其對生物、藥物化學等其他學科萌生興趣。（2）育人價值。本課例從真實案例切入，通過胃藥的原理和成分探究提升學生對化學知識的運用能力，以實現(xiàn)學科立德樹人的根本宗旨、提升公民基本科學素養(yǎng)。（3）社會價值。學生通過對化學制藥過程的探究，明晰化學學科在日常生活中的作用與價值，建立化學造福人類的化學觀念。

二、教學設(shè)計理念和思路1.教學設(shè)計理念主要包括以下四個方面：

（1）基于真實情景，自然推進。由父親自制藥品的真實事件導入，學生結(jié)合課前所查閱資料，確定自制藥品的步驟，并以此為驅(qū)動推動項目教學的順利進行。

（2）體現(xiàn)化學科學的嚴謹性、科學性。尤其在藥物、食品等行業(yè)的運用必須遵循嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，以此發(fā)展學生“科學態(tài)度與社會責任感”。

（3）注重高階思維培養(yǎng)，促進知識的系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化。引導學生運用所學知識解決復雜的實際問題，探索高階思維形成的方法與途徑。

（4）注重“教、學、評”的一體化。根據(jù)新課標“實施‘教、學、評一體化”和貫徹過程性評價和結(jié)果性評價有機結(jié)合的要求。在教學設(shè)計時，關(guān)注學習任務(wù)和評價任務(wù)、學習方式和評價方式的系統(tǒng)設(shè)計。[5]

2.教學設(shè)計思路

（1）播放新聞，引導學生對自制藥品的步驟進行排序。（2）根據(jù)排序，引導學生展示自己所搜集資料，分析成分與作用。（3）為了驗證有效成分，分析抑酸原理，并設(shè)計實驗進行驗證。（4）根據(jù)排序提出單次攝入量問題，設(shè)計并實施藥片有效成分含量測定實驗。（5）總結(jié)回顧課例所涉及知識，鼓勵課后繼續(xù)探究。

三、學生學案設(shè)計

為培養(yǎng)學生在實驗探究過程中能自主計劃、實驗、調(diào)控、反思以及自我評價的能力，本項目教學的學案設(shè)計如下（見圖1）：

四、教學流程

根據(jù)本項目教學的設(shè)計理念、思路，結(jié)合教學流程圖（見圖2），教學實施的核心步驟如下：

1.課前任務(wù)：查閱資料，了解“達喜”的成分

【課前準備】教師提前將全班學生按照“同組異質(zhì)，異組同質(zhì)”原則進行分組，發(fā)放學案、資料，布置作業(yè)：（1）通過網(wǎng)絡(luò)、教師發(fā)放的資料了解抑酸胃藥;（2）找出胃藥“達喜”有效成分并完成學案中表1。

【活動目的】培養(yǎng)學生多渠道收集和整理資料的能力。

2.創(chuàng)設(shè)情景，引入項目主題

【教師】目前新冠肺炎疫情仍未結(jié)束，全球累計感染人數(shù)已經(jīng)超過4億，人類在與疾病斗爭的千百年中，已經(jīng)研發(fā)出的藥物種類超過了20000種，這些藥品每天都將挽救數(shù)以千計人的性命。那么藥品的研發(fā)究竟有哪些步驟呢？接下來我們通過一個短片來了解一下，教師播放“高中學歷父親為救兒子自制藥品”視頻。[6]

【教師】如果你是這位“藥神”父親，你制藥需要經(jīng)過哪些步驟呢？老師提前為大家準備了步驟貼，請大家以小組為單位為步驟貼排序？（教師提前為每個小組準備制藥的步驟貼。）

【學生】小組討論后，根據(jù)老師提供的制藥步驟卡片進行排序。

【教師】大家的排序雖然不盡相同，但都將確定有效成分作為第一步，制備原理排到第二或第三，既然是自制藥品就必須有充分理由，黑板上是老師根據(jù)視頻中任務(wù)的采訪視頻得出的順序（見圖3）。

【活動目的】讓學生通過已有經(jīng)驗和知識主動梳理制藥步驟，增加參與感并引出任務(wù)一：藥品有效成分分析。

3.任務(wù)一：達喜的成分分析

【教師】既然自制藥品第一步是確定有效成分，那么同學們知不知道市面上的胃藥的主要成分都有些什么呢？

【學生】碳酸氫鈉、氫氧化鋁、氫氧化鎂、碳酸鈣、碳酸氫鈣、鋁碳酸鎂。

【教師】大家回答得很棒，前面幾種成分都是我們熟悉的能與胃酸反應(yīng)的物質(zhì)，老師想知道說出鋁碳酸鎂的同學是怎么知道的？

【學生】從課前資料里面找到的、從網(wǎng)上找到的。

【教師】看來大家對生活中化學品的探索熱情還挺高的！現(xiàn)在屏幕上顯示的就是“達喜”的藥物說明書（見圖4），其有效成分就是鋁碳酸鎂。但除此以外還有很多其他的輔料，課前讓大家完成學案中表1，接下來就看看大家的研究情況。

【小組展示】通過課前資料的討論，由小組代表匯報小組結(jié)果（有學生還查詢到了各成分作用：鋁碳酸鎂為有效成分，甘露醇為填充劑，糖精鈉為改味劑，硬脂酸鎂為潤滑劑，淀粉為助流劑等）

【過程性評價】在對小組成分進行檢查的同時，對找出成分后還進行作用分析的小組進行肯定。激發(fā)學生學習內(nèi)在動機。

【教師】各組同學結(jié)果都大同小異，在實際制藥中，大多數(shù)輔料在同狀態(tài)（固、液）藥品中的作用也經(jīng)常是大同小異的。既然知道了“達喜”成分，請大家根據(jù)所學知識，寫出甘露醇（C6H14O6）（提示葡萄糖）、硬脂酸鎂（C36H70MgO4）（提示由兩分子硬脂酸鈉與MgSO4反應(yīng)而來）的化學結(jié)構(gòu)簡式。

【學生】根據(jù)老師提示書寫硬脂酸鎂、甘露醇的化學結(jié)構(gòu)簡式和堿式碳酸鋁鎂分子式（略）。

【活動目的】通過學生的討論，增強學生的參與感，同時提升學生的合作學習和表達能力;通過書寫結(jié)構(gòu)式，既回憶了相關(guān)知識，又為后面達喜與胃酸反應(yīng)方程式推測打下基礎(chǔ)。

4.任務(wù)二：探明達喜抑酸原理

【教師】大家寫得都很正確，既然清楚了有效成分是鋁碳酸鎂，那么它與胃酸是如何反應(yīng)而達到抑酸目的的呢？大家能否根據(jù)自己所學知識推測出鋁碳酸鎂與胃酸（鹽酸）的反應(yīng)并說明理由？

【學生】回憶堿式鹽與酸的反應(yīng)。推測鋁碳酸鎂與胃酸反應(yīng)會產(chǎn)生CO2、MgCl2、AlCl3和H2O，產(chǎn)生二氧化碳是因為碳酸根與酸反應(yīng)產(chǎn)生，氯化鎂和氯化鋁是鎂離子和鋁離子與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生。

【教師】大家的推測是否正確呢？化學是基于實驗的一門學科，推測是否正確要經(jīng)過實驗的檢驗，那么大家能否設(shè)計實驗證實我們的推測呢？

【學生】用澄清石灰水檢驗二氧化碳的生成，在反應(yīng)液中加入過量的NaOH溶液根據(jù)沉淀證明AlCl3和MgCl2的存在。

【教師】大家能夠想到利用氫氧化鋁溶于過量堿氫氧化鎂不溶非常棒，但是由于二氧化碳能溶于水，若要產(chǎn)生二氧化碳氣體再通入澄清石灰水需要的量必須較大，所以我們可采用二氧化碳傳感器檢驗CO2的生成更加靈敏、直觀。現(xiàn)在大家利用老師提前為大家準備的實驗器材與藥品進行實驗并記錄。

【學生】小組組內(nèi)合作（盡量做到所有組員均有參與），依據(jù)剛才討論的實驗方案進行實驗，并完成學案任務(wù)2中的表2。

【教師】老師看到各組都通過實驗結(jié)果證明了自己預(yù)期的推測，接下來請大家在學案上寫出鋁碳酸鎂與鹽酸反應(yīng)的化學方程式。

【學生】Al2Mg6（OH）16CO3·4H2O+18HCl=2AlCl3+6MgCl2+CO2↑+21H2O

【活動目的】在堿式鹽性質(zhì)的基礎(chǔ)上，引導學生推測反應(yīng)方程式并設(shè)計實驗進行驗證，能夠有效診斷和提升學生的證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)。

5.任務(wù)三：“達喜”中有效成分（鋁碳酸鎂）測定

【教師】根據(jù)前面制藥步驟排序，請各位“藥神”分小組思考討論如何獲得自制藥品的單次服用量？

【學生】經(jīng)過激烈的討論后，學生提出根據(jù)說明書用量與藥片有效成分含量得出單次攝入量，再測定出自制藥品有效成分的含量，從而得出自制藥品的單次服用量。

【教師】想法很好，那么我們該如何測定鋁碳酸鎂含量呢？

【學生】學生經(jīng)過小組討論得出兩個方案：方案一，用酸溶后加過量氨水稱量，根據(jù)沉淀的Mg（OH）2中鎂質(zhì)量守恒計算鋁碳酸鎂含量;方案二，與酸反應(yīng)后根據(jù)二氧化碳的產(chǎn)生量，根據(jù)抑酸方程式計算。

【教師】大家的方案都具有代表性，但是老師有兩個疑問：（1）方案一中氫氧化鈉是否會與輔料中的硬脂酸鎂反應(yīng)？（2）方案二中二氧化碳含量如何精確測定（含溶解部分）？由于時間關(guān)系，老師通過查閱資料后找到“達喜中鋁碳酸鎂含量測定方法”[7]的資料（見圖5）。

【教師】請根據(jù)老師提供的資料卡檢查各組的藥品和儀器有無缺少，并根據(jù)資料卡列出實驗步驟。若有疑問先小組討論解決，若未解決可舉手示意。若沒有問題報告老師后進行實驗并記錄數(shù)據(jù)完成學案中的表3。

【學生】檢查藥品和儀器并討論、梳理實驗步驟，明確小組成員分工后舉手報告老師，進行實驗操作，并完成學案任務(wù)3。

【活動目的】通過資料獲取信息，確定實驗方案并完成實驗，提升學生在陌生環(huán)境下，充分利用資料文獻進行實驗探究和與他人合作的能力。

6.總結(jié)反思

【教師】讓學生以小組為單位總結(jié)交流一下本堂課所涉及的化學知識后由教師進行補充、點評和總結(jié)（鋁、鎂鹽性質(zhì)、滴定操作、有機結(jié)構(gòu)式、CO2傳感器使用、溶液中離子檢驗等）。并請同學談?wù)勛约盒牡皿w會，課后思考如何完善方案二，及時鞏固本課涉及的生疏知識。

【學生】實驗小組代表進行總結(jié)，結(jié)合教師的點評與總結(jié)再次回顧知識。課后思考是否可完善方案二并對相關(guān)知識進行鞏固復習。

五、教學反思與總結(jié)

本次“胃藥達喜中有效成分之含量測定”課例是基于真實情景的項目式教學的一次探索。從實際教學效果來看，學生的文獻閱讀能力、實驗操作能力、小組合作能力和思維發(fā)散能力得到了訓練與發(fā)展，同時增進了師生之間的感情。但是由于項目式教學具有開放性大、影響因素多、學生思維發(fā)散等特點，要求教師必須具備更廣的知識儲備和更強的活動把控能力，同時要盡可能多地預(yù)設(shè)可能出現(xiàn)的問題并制定相應(yīng)的應(yīng)對策略。因此，項目式教學對教師職業(yè)素養(yǎng)提出了更高要求。比如課例中教師對學生不完善的方案沒有采取簡單的否定，而是指出方案的不嚴謹之處，并鼓勵學生課后進一步完善方案，便是對教師臨時應(yīng)變能力的考驗。

由于對項目式教學理解不夠和運用不熟練以及自身水平等因素，教學過程中還存在如學生自主性偏弱、設(shè)置引導問題不夠精準等問題，但是在項目式教學中，學生在拆解任務(wù)、分工協(xié)作、探究詢證、思維外顯和總結(jié)模型的活動中能力逐步提高得到了實際驗證。同時為以后的項目式教學提供了改進的依據(jù)。

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）[S].北京：人民教育出版社，2018：54-55.

[2]唐琳.胃癌候選人如何產(chǎn)生？[J].科學新聞，2017（7）：28.

[3]人民教育出版社，課程教材研究所，化學課程教材研究開發(fā)中心.普通高中教科書（化學必修第二冊）[M].北 京：人民教育出版社，2019.

[4]王偉，王后雄.學科核心素養(yǎng)視域下的化學學科本質(zhì)理解：意義與視角[J].化學教學，2019（11）：3-7.

[5]袁振東，武丹，陸譽文.基于真實問題情景的化學活動課設(shè)計[J].化學教育，2020（7）：14-15.

[6]王薇，劉祖雄，陶志強，楊小松.鋁碳酸鎂咀嚼片的制備方法改進及其質(zhì)量控制[J].中國藥房，2015（13）：1824-

1826.

[7]劉文莉.基于新課標的“探究解酒藥的開發(fā)構(gòu)建乙醛性質(zhì)”項目式教學[J].中學化學教學參考，2020（2）：31-33.