大概念統領下的項目教學
——以單元復習“手機中的材料”為例

韓建豐

（北京市廣渠門中學 北京 100062）

《義務教育化學課程標準（2022年版）》指出：要充分關注學生個性化、多樣化需求，注重學科內融合，明確學習主題，凝練大概念。［1］

大概念單元教學設計是應用系統方法分析研究單元教學的問題和需求，確定解決問題的教學策略，并對教學結果進行評價的一種計劃過程和操作程序。單元教學是一個在學與教的境脈中發展演化的過程。大概念統領下的項目教學強調從整體性看待影響教學成效的各種條件，強調將各部分有機地聯合起來構成一個整體，各個環節相互關聯。

建構主義學習理論強調以學習者為中心，要求學生由外部刺激的被動接受者和知識的灌輸對象轉變為信息加工的主體，教師要由知識的傳授者轉變為學生主動建構意義的幫助者、促進者。［2］整體設計和合理實施單元教學，注重探究式教學，引導學生開展自主學習，開展以化學實驗為主的多樣化探究活動是改革的方向。

項目教學法是在老師的指導下，將一個相對獨立的項目交由學生自己處理。信息的收集，方案的設計，項目實施及最終評價，都由學生自己負責，學生通過該項目的學習活動，了解并把握整個過程及每一個環節中的基本要求。

本文以初三復習課“手機中的材料”，整合了課程標準中相關的學習主題：金屬與金屬礦物、化學與可持續發展、化學與資源，以及基本化學實驗技能和科學探究的態度，在大概念統領下，進行單元復習教學，提升學生的化學核心素養。

一、單元項目背景分析

手機是生活中常見的電子產品。以“手機中的材料”為項目情境，進行金屬的性質、金屬材料知識的復習，能夠幫助學生體驗應用化學知識解決實際問題，提高知識的應用能力。

1.教學內容分析及課時分配

第一課時為“手機中的金屬”，手機的主板中含有較多的金屬，回收利用廢手機主板上的金屬可以加強環境保護。涉及到的復習內容主要有：金屬的性質、金屬的鑒別、金屬混合物的除雜，量取液體、過濾操作、垃圾分類等，還可根據化學方程式進行簡單計算。

第二課時為“手機中的材料”，引導學生強化對有機材料、合金材料、無機非金屬材料、鋼鐵生銹原理的認識。

2.學生情況分析

學生已有一定的項目式學習體驗，能夠較好地參與主題式活動，對真實情境下的化學問題有一定的思考能力。進入總復習階段，學生希望通過解決與生活息息相關的問題來進行復習，不希望簡單重復地復習知識。

3.目標分析

化學觀念：認識到手機內部存在各種物質，鞏固物質的組成與結構、性質與應用等化學概念。

科學思維：第一課時建構金屬回收模型，第二課時應用模型討論手機中材料選擇的依據，提升學生解決真實問題的能力和創新意識。

實驗探究與實踐：以實驗探究提高獲取和加工信息的能力，進行方案設計。

科學態度與責任：參與“金屬的回收”與“非金屬材料的選取”的學習活動，形成對社會可持續發展的正確認識，并且勇于擔當社會責任。

二、單元項目教學設計

1.大概念下的主題項目單元結構設計見圖1。

圖1 大概念項目主題結構

2.分課時教學流程

見圖2、圖3。

圖2 第一課時教學流程

圖3 第2課時教學流程

3.教學實施過程

第一課時

第一階段，項目引入。

任務一：報廢的手機屬于什么垃圾？

第二階段，金屬鑒別。

進行手機主板展示。

任務二：如何鑒別金屬？

探究手機中含有的金屬的活動性順序。

請對下列金屬進行活動性排序：Fe、Al、Mg、Cu、Ag、Au、Pt、Pd。

第三階段，金屬除雜與分離。

閱讀材料：手機中的電子元器件、主板、芯片等零部件中包含多種金屬，除鎂、鋁、鐵外還有銅、金、銀、鈀等回收價值高的貴金屬。電子設備主板中含量：金280 g/t、銀2 kg/t、銅100 kg/t、鈀100 g/t，鐵的含量也相當高。自然界中：金礦的含金量低至3 g/t，也具有開采價值，因為即使精選礦得到的金精礦也只有70 g/t左右。我國鉑族金屬資源主要是銅鎳礦床，鉑族金屬的平均品位只有0.4 g/t，世界鉑族金屬礦的品位為0.6～23g/t。銅礦、銀礦也達不到上述含量。

任務三：設計實驗“回收手機中的金屬鐵和銅”。

任務四：學生實驗。

將11.2 g鐵和6.4 g銅平分于20支試管中，每小組1 支試管待用；每支試管中加入6 mL 硫酸溶液（17.5%、密度為1.12 g/mL）。

任務五：判斷鐵和硫酸的反應是否完全。

提出問題：如何保證鐵被完全反應，從而得到純凈的銅？

任務六：如何回收手機主板中的金和銀？

金、銀、鉑、鈀等貴重金屬的回收價值很大，工業回收中會用到硝酸，但會產生污染氣體，根據元素守恒推斷污染的氣體可能為：NO、NO2。

第四階段，項目成果匯報。

小組總結后匯報：“手機中的金屬”回收的意義、鑒別金屬的方法、書寫工業生產流程圖、檢驗某反應物是否完全反應。

第二課時

第一階段，認知手機中的有機合成材料。

活動一：有機物的單體分子形成聚合物分子有幾種模式？

活動設計：用曲別針進行連接實驗。

得出結論：“曲別針鏈”可以由一種或幾種不同顏色的曲別針組成。聚合物分子也可以由同種或幾種不同單體分子形成。

第二階段，選取合適的包裝材料。

活動二：提供的紙張、纖維、塑料、橡膠等材料。

提出問題：可選擇上述哪種有機材料，用于包裝需要郵寄的物品（手機），并說明理由。

第三階段，體驗玻璃和陶瓷等無機非金屬材料的特點與應用。

活動三：學生實驗“用光纖進行通信”。

小組內伙伴之間隔一個屏障，彼此不能看見對方。用一根光纖穿過屏障。用一支激光筆靠近纖維的一端閃光。用一閃表示“是”，連續兩次閃光表示“不是”，用此向伙伴傳遞信息。互換角色，再按同樣方法實驗。

第四階段，復習合金材料的特點與鋼鐵生銹原理。

活動四：家庭實驗“對比三種鋼的生銹現象”。

用紙巾將一個金屬墊圈（低碳鋼）、一根釘子（高碳鋼）和一個不銹鋼螺栓包在一起。把紙巾包放在塑料袋里，再倒入一杯鹽水，封好袋子。1～2天后，拿出三種鋼制物品，觀察現象。

提出問題：不同類型的鋼各發生了什么變化？哪種變化最大？哪種變化最小？分析原因。

三、教學反思

1.“大概念統領下項目教學”的設計思路

項目教學設計方案應取材于鮮活的情境，聯系生活實際，讓學生通過生活中的現象進行化學探究活動。［3］以第一課時“手機中金屬”的設計思路示例：手機中的金屬—一類物質—物理通性—化學通性—整體認知。金屬活動性—金屬活動性順序表—金屬性質整合—解決實際問題（鑒別、回收與工業生產）—形成認識物質的基本思路和方法—科學素養落地。

2.“大概念統領下項目教學”對學生發展的意義

對學生信息獲取與加工、實驗設計與分析、解決實際問題等能力的培養，需關注學生的主體性，立足于學生的自身狀況和知識水平，促進學生發展。項目學習以學生為中心，注重培養學生對項目任務的自主探討和獨立學習的能力，充分發揮學生的主觀能動性。讓學生大量閱讀課外科技知識，更多地接觸和認識社會，用“化學視角”去觀察問題和分析問題。［4］