進(jìn)行“物質(zhì)的檢驗(yàn)”項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)

于寶忠 杜麗

關(guān)鍵詞：物質(zhì)的檢驗(yàn);項(xiàng)目式學(xué)習(xí);核心素養(yǎng)

選修課程旨在為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供豐富多樣的選擇，《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》對(duì)選修課程不設(shè)“內(nèi)容要求”，而是給出選取內(nèi)容的角度和思路，給教師在教學(xué)內(nèi)容的選擇及課時(shí)計(jì)劃的安排上留出較大的空間。“物質(zhì)的檢驗(yàn)”是人教版高中化學(xué)選修課程系列1“實(shí)驗(yàn)化學(xué)”模塊“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”主題的內(nèi)容，是在學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)了化學(xué)基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)知識(shí)，并具備一定基本技能的基礎(chǔ)上，側(cè)重從實(shí)驗(yàn)技能角度學(xué)習(xí)物質(zhì)檢驗(yàn)的思路與方法[1]。

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是一種以提升探究能力為目標(biāo)，以解決具體問題為驅(qū)動(dòng)，以學(xué)生活動(dòng)為中心的學(xué)習(xí)模式[2]。新課程改革強(qiáng)調(diào)高中化學(xué)學(xué)科教學(xué)要從“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”五個(gè)維度落實(shí)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)，從而形成能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力[3]。借鑒項(xiàng)目式學(xué)習(xí)模式，“物質(zhì)的檢驗(yàn)”一課整體設(shè)計(jì)成連續(xù)的兩課時(shí)，并按大課一次完成教學(xué)。第1課時(shí)為“河水成分分析”，第2課時(shí)為“河水成分實(shí)驗(yàn)探究及河水水質(zhì)監(jiān)測(cè)與污染治理”。

一、教學(xué)與評(píng)價(jià)目標(biāo)

1.教學(xué)目標(biāo)

（1）通過對(duì)河水樣品中所含物質(zhì)（離子）的分析討論，培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生從宏觀與微觀、變化與平衡以及基于證據(jù)的視角分析和解決實(shí)際問題。

（2）通過對(duì)河水樣品中常見物質(zhì)（離子）的檢驗(yàn)（定性）實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究意識(shí)與實(shí)驗(yàn)技能，引導(dǎo)學(xué)生能基于變化與平衡視角建立物質(zhì)檢驗(yàn)認(rèn)知模型。

（3）通過對(duì)河水中部分物質(zhì)（離子）的定量測(cè)定方法的研究，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性和客觀性，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，感受化學(xué)學(xué)科的功能價(jià)值。

（4）通過對(duì)河水污染治理解決辦法的討論，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活，關(guān)注社會(huì)，增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，促進(jìn)實(shí)現(xiàn)個(gè)人價(jià)值。

2.評(píng)價(jià)目標(biāo)

（1）通過對(duì)河水樣品中所含物質(zhì)（離子）的分析討論，診斷并發(fā)展學(xué)生宏觀辨識(shí)與微觀探析、變化觀念與平衡思想以及證據(jù)推理與模型認(rèn)知的素養(yǎng)水平（孤立水平、系統(tǒng)水平）。

（2）通過對(duì)河水樣品中常見物質(zhì)（離子）檢驗(yàn)的（定性）實(shí)驗(yàn)探究，診斷并發(fā)展學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知的素養(yǎng)水平（定性水平）和實(shí)驗(yàn)探究水平（定性水平、定量水平）。

（3）通過對(duì)河水中部分物質(zhì)（離子）的定量測(cè)定方法的研究，診斷并發(fā)展學(xué)生的科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任意識(shí)素養(yǎng)（學(xué)科價(jià)值視角）。

（4）通過對(duì)河水污染治理解決辦法的討論，診斷并發(fā)展學(xué)生的社會(huì)責(zé)任意識(shí)素養(yǎng)（學(xué)科價(jià)值視角、生活價(jià)值視角、學(xué)科和生活價(jià)值視角）。

二、教學(xué)與評(píng)價(jià)思路設(shè)計(jì)

本節(jié)課以河水中所含物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)探究及河水污染的治理，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境，從定性檢驗(yàn)，到定量測(cè)定，再到治理方法討論，引導(dǎo)學(xué)生提出問題、分析猜想、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在應(yīng)用化學(xué)知識(shí)解決問題的過程中，診斷并發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)素養(yǎng)為本的課堂教學(xué)。教學(xué)與評(píng)價(jià)思路設(shè)計(jì)如圖1所示。

三、教學(xué)流程

1.河水成分分析（第1課時(shí)）

板塊一、河水中所含物質(zhì)（離子）的猜想

[學(xué)習(xí)任務(wù)1]分析河水中所含物質(zhì)（離子）（如圖2所示）。

[評(píng)價(jià)任務(wù)1]診斷并發(fā)展學(xué)生宏觀辨識(shí)與微觀探析、變化觀念與平衡思想以及證據(jù)推理與模型認(rèn)知的素養(yǎng)水平（孤立水平、系統(tǒng)水平）。

[問題情境1]多媒體播放葫蘆島宣傳片視頻。

[教師]經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技進(jìn)步為我們的生活增添了許多美的因素。然而隨著工業(yè)的快速發(fā)展和城市人口的急劇增加，我們生活環(huán)境的污染也越來越嚴(yán)重。

[PPT展示]葫蘆島城區(qū)地圖和茨山河照片。

[教師]近幾年市政府加大了茨山河沿岸的治理力度，使河岸兩側(cè)綠樹成蔭，每天早晨和傍晚都會(huì)有許多人沿著河岸鍛煉身體，因?yàn)楹铀形叮S多人鍛煉時(shí)會(huì)戴上口罩。分析以上信息，你能提出什么問題？

[PPT展示]物質(zhì)檢驗(yàn)。按檢驗(yàn)?zāi)康目煞譃槎ㄐ詸z驗(yàn)、定量檢驗(yàn)和結(jié)構(gòu)測(cè)定等。

[教師]我們要檢驗(yàn)茨山河水中含有哪些物質(zhì)？

需要怎么做？

[學(xué)生]實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)之前我們首先要對(duì)河水的成分進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，再做實(shí)驗(yàn)，分析結(jié)論。

[教師]分析預(yù)測(cè)河水樣品中主要含有哪些物質(zhì)，要避免盲目性，你覺得首先需要怎么做？

[學(xué)生]查找資料、了解上游環(huán)境、初步觀察河水性質(zhì)……。

[PPT展示]茨山河取水點(diǎn)上游環(huán)境地圖。

[學(xué)生]取水點(diǎn)上游周邊主要分布了居民生活區(qū)，說明河水中的物質(zhì)主要來自地表巖石的溶解和生活污水的排放。

[教師]我們?cè)趺粗篮铀泻械碾娊赓|(zhì)？

[教師]利用儀器測(cè)定河水樣品的電導(dǎo)率。

[學(xué)生]利用pH試紙測(cè)定河水樣品的pH。

[教師]以小組為單位討論河水樣品中所含有的物質(zhì)（離子）有哪些？

[教師]請(qǐng)一個(gè)小組匯報(bào)討論的結(jié)果，其他小組評(píng)價(jià)、補(bǔ)充、修正。

[板書]教師結(jié)合學(xué)生分析進(jìn)行板書（見圖3）。

[教師]物質(zhì)檢驗(yàn)常見的方法有物理法、化學(xué)法和儀器分析法。物質(zhì)檢驗(yàn)的一般思路因物質(zhì)的狀態(tài)有所不同。混合溶液中的離子檢驗(yàn)要防止相互干擾。

[設(shè)計(jì)意圖]通過真實(shí)問題情境的創(chuàng)設(shè)，引導(dǎo)學(xué)生提出問題，培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)，激發(fā)學(xué)生探究欲望。

通過對(duì)河水中物質(zhì)（離子）的推理分析，引導(dǎo)學(xué)生能從生產(chǎn)生活實(shí)際，以及物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)化視角（化學(xué)平衡、離子反應(yīng)及氧化還原視角）分析問題，基于變化與平衡視角建立物質(zhì)檢驗(yàn)認(rèn)知模型。診斷學(xué)生的宏微觀、變化觀以及證據(jù)推理與模型認(rèn)知的素養(yǎng)水平，培養(yǎng)學(xué)生小組合作意識(shí)。診斷學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)水平（孤立水平、系統(tǒng)水平）。

2.對(duì)河水成分的實(shí)驗(yàn)探究及水質(zhì)監(jiān)測(cè)與污染治理（第2課時(shí)）

板塊二、河水中所含部分物質(zhì)（離子）的檢驗(yàn)（定性）。

[學(xué)習(xí)任務(wù)2]對(duì)河水中可能含有的部分物質(zhì)（離子）的檢驗(yàn)（定性）（如圖4所示）。

[評(píng)價(jià)任務(wù)2]診斷并發(fā)展學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知的素養(yǎng)水平（定性水平）及實(shí)驗(yàn)探究水平（定性水平、定量水平）。

[問題情境2]討論設(shè)計(jì)檢驗(yàn)河水樣品中常見物質(zhì)（離子）的實(shí)驗(yàn)方案。

[教師]請(qǐng)大家運(yùn)用學(xué)過的物質(zhì)檢驗(yàn)知識(shí)，討論設(shè)計(jì)檢驗(yàn)河水樣品中常見物質(zhì)（離子）的實(shí)驗(yàn)方案。

[學(xué)生]小組合作討論、匯報(bào)、評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案，并分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

[學(xué)生]匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

[教師小結(jié)]河水中的成分遠(yuǎn)比我們想象要復(fù)雜，課堂所學(xué)的常用檢驗(yàn)方法，一般只適用于物質(zhì)的鑒別與鑒定，當(dāng)有些離子含量較少時(shí)，我們運(yùn)用這些常用方法無法檢測(cè)出來。

[設(shè)計(jì)意圖]通過對(duì)河水樣品中常見物質(zhì)（離子）的檢驗(yàn)（定性）實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究意識(shí)，診斷并發(fā)展學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究水平（定性水平、定量水平）。

板塊三、河水中部分物質(zhì)（離子）的定量測(cè)定。

[學(xué)習(xí)任務(wù)3]河水中部分物質(zhì)（離子）的定量測(cè)定方法（設(shè)計(jì)思路如圖5所示）。

[評(píng)價(jià)任務(wù)3]診斷并發(fā)展學(xué)生的科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任意識(shí)素養(yǎng)（學(xué)科價(jià)值視角）。

[PPT展示]權(quán)威部門作出的2018年茨山河水質(zhì)監(jiān)測(cè)報(bào)告顯示，全河段均為劣Ⅴ類水質(zhì)。為掌握地表水的水質(zhì)狀況，環(huán)境監(jiān)測(cè)部門通常監(jiān)測(cè)哪些項(xiàng)目呢？

[PPT展示]國(guó)家生態(tài)環(huán)境部“全國(guó)地表水水質(zhì)月報(bào)”。

[教師]當(dāng)前我國(guó)水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)主要以理化監(jiān)測(cè)技術(shù)為主，包括化學(xué)法、電化學(xué)法、原子吸收分光光度法、離子選擇電極法、離子色譜法、氣相色譜法和等離子體發(fā)射光譜（ICP—AES）法等。其中，離子選擇電極法（定性、定量）、化學(xué)法（重量法、容量滴定法和分光光度法）在國(guó)內(nèi)外水質(zhì)常規(guī)監(jiān)測(cè)中普遍被采用。

[問題情境3]可以使用溶解氧傳感器，把設(shè)備帶到河邊去直接檢測(cè)水中的溶解氧，但成本稍高。也可用化學(xué)容量滴定法進(jìn)行檢測(cè)。

問題：溶解氧是水生生物生存不可缺少的條件。

某課外小組采用碘量法測(cè)定學(xué)校周邊河水中的溶解氧。實(shí)驗(yàn)步驟及測(cè)定原理如下：

（1）取樣，氧的固定

用溶解氧瓶采集水樣。記錄大氣壓及水體溫度。將水樣與Mn（OH）2 堿性懸濁液（含有KI）混合，反應(yīng)生成MnO（OH）2，實(shí)現(xiàn)氧的固定。

（2）酸化，滴定

將固氧后的水樣酸化，MnO（OH）2 被I-還原為Mn2+，在暗處?kù)o置5 min，然后用標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液滴定生成的I2（ 2S2O2-3 +I2 == 2I-+ S4O2-6 ）。

試回答：（1）取水樣時(shí)應(yīng)盡量避免擾動(dòng)水體表面，這樣操作的主要目的是。

（2）取100.00 mL水樣經(jīng)固氧、酸化后，用a mol·L-1Na2S2O3溶液滴定，以淀粉溶液作指示劑，終點(diǎn)現(xiàn)象為;若消耗Na2S2O3 溶液的體積為b mL，則水樣中溶解氧的含量為mg·L-1。

[教師]通過這道試題，我們可以看出用化學(xué)法測(cè)定水中溶解氧雖然稍顯麻煩，但成本低，精確度也較高，因此在國(guó)內(nèi)外水質(zhì)常規(guī)監(jiān)測(cè)中被普遍采用。

[設(shè)計(jì)意圖]通過對(duì)我國(guó)地表水水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)和監(jiān)測(cè)技術(shù)的了解，創(chuàng)設(shè)河水中部分物質(zhì)的定量檢測(cè)方法的真實(shí)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注現(xiàn)代科技水平的進(jìn)步，關(guān)注科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性和客觀性，感受化學(xué)學(xué)科的功能價(jià)值，診斷并發(fā)展學(xué)生的科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任意識(shí)素養(yǎng)（學(xué)科價(jià)值視角）。

板塊四、河水污染的解決辦法[學(xué)習(xí)任務(wù)4]河水污染的解決辦法（如圖6 所示）。

[評(píng)價(jià)任務(wù)4]診斷并發(fā)展學(xué)生的社會(huì)責(zé)任意識(shí)素養(yǎng)（學(xué)科價(jià)值視角、生活價(jià)值視角、學(xué)科和生活價(jià)值視角）。

[問題情境4]資料顯示，受限北方地區(qū)河道自然徑流條件、老工業(yè)基地產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)影響，加之城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施及配套管網(wǎng)建設(shè)滯后，我市的水環(huán)境形勢(shì)依然嚴(yán)峻，五里河、連山河、茨山河部分河段處于嚴(yán)重污染狀態(tài)。

[學(xué)生討論]對(duì)于葫蘆島市的“三河”污染問題，你有什么好的建議？

[PPT]新聞：葫蘆島市打響重污染河流治理攻堅(jiān)戰(zhàn)。

[總結(jié)]通過今天的學(xué)習(xí)，你有什么感受要和大家分享？[作業(yè)]通過資料檢索，了解地表水檢測(cè)指標(biāo)中“化學(xué)需氧量”“高錳酸鉀指數(shù)”“氨氮”及“總磷”的測(cè)定方法。

[設(shè)計(jì)意圖]通過對(duì)河水污染物解決辦法的討論，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活、關(guān)注社會(huì)，激發(fā)學(xué)生熱愛家鄉(xiāng)、服務(wù)社會(huì)的情感，促進(jìn)個(gè)人價(jià)值實(shí)現(xiàn)，發(fā)展學(xué)生的社會(huì)責(zé)任意識(shí)素養(yǎng)（學(xué)科價(jià)值視角、生活價(jià)值視角、學(xué)科和生活價(jià)值視角）。

四、教學(xué)反思

1. 選修課程應(yīng)靈活選擇教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》選修課程設(shè)置了“實(shí)驗(yàn)化學(xué)”“化學(xué)與社會(huì)”“發(fā)展中的化學(xué)科學(xué)”3個(gè)系列。實(shí)際教學(xué)中，教學(xué)內(nèi)容的選擇應(yīng)與高中化學(xué)必修或選擇性必修模塊有較高的相關(guān)性。比如：以往教學(xué)中被忽視的化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作、與學(xué)生生活密切的STSE內(nèi)容，以及與高中化學(xué)概念理論發(fā)展聯(lián)系緊密的前沿科學(xué)。通過設(shè)計(jì)調(diào)查研究、綜合實(shí)踐、科學(xué)探究等較好地落實(shí)學(xué)生核心素養(yǎng)的教學(xué)模式，使學(xué)生運(yùn)用所學(xué)元素化合物性質(zhì)、有機(jī)物性質(zhì)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)和化學(xué)反應(yīng)原理等知識(shí)，基于化學(xué)學(xué)科視角分析解決實(shí)際問題，側(cè)重對(duì)化學(xué)科學(xué)的整體感知，感受化學(xué)學(xué)科的價(jià)值功能，建立積極的生活態(tài)度和觀念，實(shí)現(xiàn)健康的生活行為。

2. 教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)板塊化和整體化

本單元教學(xué)設(shè)計(jì)通過板塊化、整體化設(shè)計(jì)，從科學(xué)猜想，到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，從定性檢驗(yàn)到定量測(cè)定再到治理方法討論，使本單元成為一個(gè)有機(jī)整體。從宏觀現(xiàn)象深入微觀本質(zhì)，從生活現(xiàn)象到化學(xué)本質(zhì)再到社會(huì)問題，符合“從生活走進(jìn)化學(xué)，從化學(xué)走向社會(huì)”的理念，充分發(fā)揮在化學(xué)課堂中培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)功能。