基于真實情境的初中化學微項目學習的實踐與思考*
——以“制作硫酸銅晶體玫瑰花”為例

徐文佳

（常州市濱江中學 江蘇 常州 213034）

《義務教育化學課程標準（2022年版）》明確指出要“創(chuàng)設真實問題情境，倡導‘做中學’‘用中學’‘創(chuàng)中學’，開展項目式學習，重視跨學科實踐活動。”［1］微項目學習是依據(jù)新課程標準，將核心知識“微分化”，分為幾個微型的項目在1～2個課時內(nèi)完成學習，是項目式學習的延伸和發(fā)展。以微項目學習的方式開展初中化學復習，通過一系列以真實生活為情境，以多元任務為驅(qū)動，圍繞現(xiàn)實問題展開的形式多樣、開放聯(lián)通的活動，促進學生的深度學習和高階思維的發(fā)展，提升學生化學學科核心素養(yǎng)。

一、微項目主題的確立

“溶解現(xiàn)象”屬于滬教版九年級化學下冊第六章，該章節(jié)以溶液為主線，包含了溶液的組成、溶液濃度的表示、配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的溶液、飽和溶液和溶解度的含義、溶解度曲線及其應用、結(jié)晶等碎片化的知識，學生學完后難以建構(gòu)溶液認知模型。“制作硫酸銅晶體玫瑰花”圍繞硫酸銅溶液的配制、結(jié)晶和應用等進行第六章“溶解現(xiàn)象”的復習，既能引導學生自行梳理知識、重構(gòu)溶液知識邏輯，又能在運用溶液相關(guān)知識分析解決問題的過程中提升學生對知識的理解和綜合運用能力，培養(yǎng)學生分析評價、反思監(jiān)控、創(chuàng)新思維和審辯式思維等高階思維，融合發(fā)展學生的化學學科核心素養(yǎng)。

二、微項目任務及教學流程

微項目學習是在真實情境學習背景下，學生運用化學學科核心知識去解決實際問題，在真實問題解決中發(fā)展化學學科關(guān)鍵能力，培養(yǎng)化學學科核心素養(yǎng)，促進思維向高階方向進階。［2］具體流程如圖1所示。

圖1 項目任務及教學流程圖

三、項目實施過程

微項目任務1：制定制作硫酸銅晶體玫瑰花的方案

學生活動：（1）賞析《美麗化學：結(jié)晶過程》視頻和“硫酸銅晶體玫瑰花”（如圖2），感受化學之美。（2）觀察不同溫度下無水硫酸銅的溶解度表，見表1，小組交流討論硫酸銅晶體玫瑰花的制作方案，建構(gòu)結(jié)晶方法選擇的認知模型（如圖3）。

圖3 結(jié)晶方法的選擇

表1 無水硫酸銅在不同溫度時的溶解度

圖2 硫酸銅晶體玫瑰花

教師支持：（1）播放《美麗化學：結(jié)晶過程》視頻，展示“硫酸銅晶體玫瑰花”。（2）提供無水硫酸銅在不同溫度下的溶解度表。（3）問題引導：你從表中獲得哪些信息？30℃時，無水硫酸銅的溶解度是24.2g具有什么含義？如何制作硫酸銅晶體玫瑰花？

師生共建：硫酸銅溶解度隨溫度升高而增大，可以采用冷卻硫酸銅熱飽和溶液獲得硫酸銅晶體，在冷卻過程中讓晶體附著在玫瑰花上可制作出硫酸銅晶體玫瑰花，確定制作硫酸銅晶體玫瑰花步驟如下：（1）配制硫酸銅熱飽和溶液；（2）轉(zhuǎn)移硫酸銅熱飽和溶液至燒杯中并將折好的濾紙玫瑰花浸入溶液中；（3）降溫結(jié)晶獲得硫酸銅晶體玫瑰花。

設計意圖：利用美麗新奇的“藍色妖姬——硫酸銅晶體玫瑰花”和結(jié)晶過程的視頻，讓學生對晶體及其形成過程形成感性認知，感受晶體之美，感悟化學之奇，激起學生制作欲。同時，讓學生提煉有效信息從而分析解決實際問題，幫助學生建構(gòu)結(jié)晶方法選擇的認知模型，促進學生科學思維的發(fā)展。

微項目任務2：配制硫酸銅飽和溶液

學生活動：（1）分析思考用150g水配制60℃時硫酸銅飽和溶液的方案。（2）利用硫酸銅溶解度表，描點作圖，畫出硫酸銅溶解度曲線，獲得60℃時硫酸銅溶解度，確定要稱量的硫酸銅質(zhì)量為60g。（3）動手實驗：稱取60g硫酸銅于燒杯中，將燒杯放置在墊有石棉網(wǎng)的三腳架上；量取150mL水倒入燒杯中，邊加熱邊攪拌至固體恰好完全消失，記錄此時溶液的溫度。

教師支持：（1）問題引導：用150g水配制60℃硫酸銅的飽和溶液有哪些方法？如何得知60℃時硫酸銅溶解度？（2）提供實驗相關(guān)用品，個別指導實驗。

教師評價：點評配制溶液的操作正誤，提示實驗操作的規(guī)范性。

設計意圖：利用高質(zhì)量問題驅(qū)動學生思考，讓學生建構(gòu)對溶解度曲線的認知，利用溶解度曲線解決實際問題，提升學生的高階思維能力。同時，通過配制硫酸銅飽和溶液，讓學生掌握配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的溶液的方法，促進學生科學探究與實踐素養(yǎng)水平的發(fā)展。

微項目任務3：獲得硫酸銅晶體玫瑰花

學生活動：（1）思考剛配制的硫酸銅溶液是否飽和。（2）建構(gòu)不飽和溶液與飽和溶液的轉(zhuǎn)化模型（如圖4）。（3）計算讓剛配制的溶液達到70℃時硫酸銅飽和溶液至少需要加入硫酸銅的質(zhì)量，并分享交流。（4）動手實驗：將硫酸銅熱飽和溶液轉(zhuǎn)移至燒杯中冷卻，并將折好的濾紙玫瑰花浸入溶液中，靜置10min左右（如圖5），當紙玫瑰上均勻附著硫酸銅晶體時，把花取出晾干。（5）課外動手實踐：制作“天氣瓶”。

圖4 不飽和溶液與飽和溶液的轉(zhuǎn)化關(guān)系

圖5 獲得硫酸銅晶體玫瑰花

教師支持：（1）問題引導：有哪些方法可判斷溶液是否飽和？如何將不飽和溶液轉(zhuǎn)化為飽和溶液？要讓剛配制的溶液達到70℃時硫酸銅飽和溶液，至少需要加入多少硫酸銅？（2）提供實驗相關(guān)用品。（3）展示微項目成果——硫酸銅晶體玫瑰花。（4）展示“天氣瓶”的資料：“天氣瓶”據(jù)說是由氣象學家羅伯特·菲茨羅伊發(fā)明的，當時他把蒸餾水、乙醇、硝酸鉀、氯化銨和樟腦按一定比例密封在瓶子里，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著天氣的變化，瓶子里的結(jié)晶也會發(fā)生不同的變化。［3］布置課外動手實踐：制作“天氣瓶”。

師生共建：制作硫酸銅晶體玫瑰花的思維導圖（如圖6）。

圖6 制作硫酸銅晶體玫瑰花的思維導圖

設計意圖：利用項目生成資源引導學生建構(gòu)飽和溶液和不飽和溶液轉(zhuǎn)化關(guān)系圖，提升學生模型認知的能力，促進學生化學觀念和素養(yǎng)的發(fā)展。通過硫酸銅晶體玫瑰花的成果展示和“天氣瓶”的介紹讓學生感受到化學之美，感悟到化學之用，促進學生科學態(tài)度和責任意識的發(fā)展。同時，在不斷完善知識體系的基礎上幫助學生形成較完整的溶液單元知識網(wǎng)絡，促進學生模型認知等科學思維的發(fā)展。

四、微項目教學反思

1.基于真實性情境開發(fā)微項目

《義務教育化學課程標準（2022版）》在課程內(nèi)容部分針對每一個主題給予了情境素材建議，這些教學建議體現(xiàn)出真實性情境對于微項目開發(fā)的重要性，指明了微項目開發(fā)中落實化學核心素養(yǎng)的方向。開發(fā)微項目選擇真實情境時，首先情境要符合課程標準和微項目學習目標的要求；其次情境要與學情相契合，情境要基于學生的基礎和學習需求，貼近學生最近發(fā)展區(qū)，不能不切實際；最后情境要依據(jù)學生認知、思維和心理發(fā)展規(guī)律，指向?qū)W生的高階思維，避免出現(xiàn)高于學生認知的繁雜情境或低于學生認知的簡易情境。

依據(jù)課程標準、學業(yè)水平要求和學生經(jīng)驗，精心遴選當前科技熱點問題、生活實踐中遇到的問題、傳統(tǒng)文化中蘊含的化學問題等，創(chuàng)設真實而有意義的情境，從而進行微項目的開發(fā)，不僅能夠誘發(fā)學生的學習欲望，引發(fā)驅(qū)動性問題，啟發(fā)學習的情意，還能承載化學核心概念，發(fā)展化學核心認識，澆筑學生對化學知識的理解和應用的堅實基礎，激活深度學習。例如“制作硫酸銅晶體玫瑰花”微項目中，教師展示硫酸銅晶體玫瑰花，讓學生感受到化學晶體魅力的同時，激發(fā)學生制作硫酸銅晶體玫瑰花的欲望，利用制定制作硫酸銅晶體玫瑰花的方案、配制硫酸銅飽和溶液、獲得硫酸銅晶體玫瑰花等驅(qū)動性任務，在保證學習效率的前提下讓學生更加積極投入到項目情境中，幫助學生鞏固溶液知識，了解溶液在日常生產(chǎn)、生活中的重要意義，提升化學學科核心素養(yǎng)。

2.精設驅(qū)動性任務推進微項目

微項目學習是以學習者為中心的學習模式，將課堂歸還給學生，讓學生在親身經(jīng)歷中學會探究，培養(yǎng)學科思維。在微項目學習中，驅(qū)動性任務將學生的學習置于他們的生活情境中，將核心知識和關(guān)鍵概念組織起來，并驅(qū)動學習活動的開展，促進學生對學習內(nèi)容進行整合，所以教師要深入思考精心設計驅(qū)動性任務。首先，驅(qū)動性任務設計要體現(xiàn)化學學科核心素養(yǎng)，基于化學核心知識和學科邏輯。根據(jù)學生不同的認知程度，設計不同的任務類型，保證教學的系統(tǒng)性與層次性，構(gòu)建完整的教學框架。其次，驅(qū)動性任務設計要體現(xiàn)某一化學核心概念，以及學生的當前認知狀態(tài)與未來預期狀態(tài)之間的差距。最后，驅(qū)動性任務設計要基于微項目學習目標和微項目主題內(nèi)容，將任務進行適當拆解，設置由易到難的問題串，以問題為中心開展活動，使得整個任務的解決邏輯更清晰，思路更明確，操作性更強。驅(qū)動性任務設計的一般步驟如下（圖7）：

圖7 微項目學習中驅(qū)動性任務設計一般步驟

通過解讀《義務教育化學課程標準（2022版）》，提煉出溶液、溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)、溶解度和結(jié)晶等核心概念以及配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的溶液、飽和溶液和不飽和溶液的區(qū)別與轉(zhuǎn)化、溶解度及其應用等本質(zhì)問題，結(jié)合學生具有一定的探究能力，能進行溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的初步計算，了解飽和溶液和溶解度的含義等學情，結(jié)合“制作硫酸銅晶體玫瑰花”微項目主題，設計制定制作硫酸銅晶體玫瑰花的方案、配制硫酸銅飽和溶液、獲得硫酸銅晶體玫瑰花等驅(qū)動性任務，讓學生在不斷探究中自我建構(gòu)溶液認知模型，掌握配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的溶液的方法，發(fā)展學生分析解決問題、協(xié)作溝通的能力，促進學生證據(jù)推理、建模并運用、新情境下問題解決等化學高階思維的發(fā)展，讓學生初步感受定量研究的意義，感悟化學的學科價值。

3.利用全程性評價優(yōu)化微項目

微項目學習的評價指向?qū)W習目標，具有“目標—實踐—成果—評價”的一致性和以終為始逆向設計并貫穿項目始終的特點。系統(tǒng)多元化的評價不僅能幫助學生有效自我調(diào)控和改進學習，引發(fā)學生自我反思，引導學生更深層次地探索、創(chuàng)造與合作，提升學習效果，促進思維向高級進階，而且能讓教師自我反思微項目設計和實施中的不足，進而改進和進一步優(yōu)化微項目。我們在設計微項目學習評價時，應綜合分析微項目學習的各大核心要素，讓評價指向驅(qū)動性任務、著眼于學生的探究過程、聚焦核心知識再建構(gòu)、關(guān)注微項目成果展示，最終形成貫穿整個微項目學習的全程評價體系。

“制作硫酸銅晶體玫瑰花”項目采用表現(xiàn)性評價和結(jié)果性評價相結(jié)合的方式來推進，設計多主體、多途徑評價體系，如師本評價、生本評價、同伴互評、家長評價等。項目實施過程中，學生充分利用硫酸銅溶解度表，畫出硫酸銅溶解度曲線，配制硫酸銅飽和溶液，最終形成實驗方案，制得硫酸銅晶體玫瑰花，并進行展示，以小組互評的形式進行結(jié)果性評價；同時將學習過程中形成的實驗方案、溶液知識的思維導圖等資料匯總，進行自我評價，促進學生自我反思，重構(gòu)核心知識，提升化學學科的關(guān)鍵能力。教師結(jié)合匯總的資料改進優(yōu)化微項目，如玫瑰紙花提前用濾紙折疊好便于晶體附著，冷水冷卻時間太長改為冰水加速冷卻等。