基于STSE教育的項目式教學探究

摘 要：基于STSE教育理念，分析高中化學項目式教學的核心內容，然后以“重要的元素化合物”中的“氯及其化合物”一課為例，闡述如何開展基于STSE教育的項目式教學，旨在通過此促進學生學習方式的轉變，為新型教學模式的探索提供新的路徑.

關鍵詞：STSE教育；項目式學習；“重要的元素化合物”；高中化學

中圖分類號：G632"" 文獻標識碼：A"" 文章編號：1008-0333（2023）09-0096-03

1 基于STSE教育的項目式教學核心內容

（1）創建與STSE有關真實的項目情境.

（2）設計挑戰性強的驅動型問題.

（3）注重教學資源的搜集與運用.

（4）引導學生分組，積極交流研討.

（5）分析學生活動.

（6）實施多樣化評價.

（7）展示項目成果.

2 基于STSE教育的項目式教學設計與實施

2.1 基于STSE教育的項目式教學設計2.1.1 選擇項目主題

新課程標準中對于“元素化合物”的教學，要求內容要貼近生活與社會實際，將化學與其他學科聯系，科學把握項目主題的難易程度，促使學生在項目式活動中，在學習化學知識同時，提升化學核心素養.人教版必修一中第二章第二節《氯及其化合物》一課中的“自來水廠凈水消毒使用含氯消毒劑”內容，可以作為項目主題，居民用水需要經過檢測，合格后才能用于生活生產，如果是不合格的水則要進行再處理才能繼續使用［1］.所以將凈水過程當作一個學習項目，讓高中生知道自來水廠的凈水原理，然后分析其中的化學知識，促使知識結構的系統化，讓學生將學習到的化學知識運用到生活與社會中.

2.1.2 分析項目內容

本次項目的制定是依據人教版必修一第二章第二節中的《氯及其化合物》的內容，是學生進入高中以來，第一次系統地接觸這類知識，對其思維發展有重要作用.經過對探究自來水廠凈水消毒原理，讓學生掌握氯及其化合物的性質，使用類比的方法總結價態.

2.1.3 制定項目目標

結合教學內容、學生學情，制定本節課的項目教學目標為：第一，從化合價的角度，探究物質氧化性與還原性性質，知道自來水廠凈水消毒流程與原理，能夠自主制作工業流程圖；第二，學會建立二維圖模型，在小組合作中設計實驗，以此提升學生創新意識與科學探究能力；第三，學生掌握漂白粉的消毒漂白原理，知道漂白粉的正確使用方法；第四，通過本次項目的學習，知道ClO2在生活中的運用，增強學生社會責任感與科學態度.

2.1.4 明確項目流程

第一，項目規劃階段.預習項目內容（20min），確定項目小組（15min）；第二，項目實施階段.任務一：探索自來水廠中，簡易井水消毒流程（30min）.任務二，探究含鋁消毒劑—漂白粉的消毒原理（25min）.任務三，探究含氯消毒劑—ClO2的消毒原理（15min）；第三，項目展示階段（15min）；第四，項目評價階段（15min）.

2.2 基于STSE教育的項目式教學的實施

2.2.1 項目規劃階段

第一，項目預習.在高一年級，學生們初次接觸項目式學習，雖然對其非常感興趣，但是對很多任務不熟悉.所以需要學生在預習階段熟悉項目中的任務，可以通過自主查找資源學習，借助媒體渠道提前做好準備，保證課堂有序地進行.教師可以發放與項目子任務有關的項目預習清單，其中的內容為：任務一，探索自來水廠簡易凈水流程.問題為：自來水廠是通過什么凈化污水的？你能描述簡易的工藝流程嗎？為什么在凈水過程中加了兩次藥？以此讓學生通過網絡與書籍，查找自來水廠的凈水流程信息；通過自主探究與小組合作，制定簡易的凈水工藝流程；結合自己舊知識，知道為什么在凈水的時候加了兩次“氯”；任務二，含氯消毒劑的消毒原理—漂白粉［2］.問題為：漂白粉如何保存？漂白粉的消毒原理是什么？漂白粉會和什么發生反應？以此讓學生在預測漂白粉的推理原理基礎上，設計實驗探究漂白粉的保存方法；任務三：知道ClO2的消毒原理.問題為：請嘗試從氧化還原反應的角度分析ClO2的消毒原理，使用ClO2處理過的水，會產生一定量的亞氯酸鹽雜質，該怎么處理這些雜質？ClO2除了用于水的消毒，還能用在哪些方面？通過此讓學生推測ClO2的性質，提前搜集資料，知道ClO2在生活社會中的實際應用.

第二，確定項目小組.基于STSE教育進行的項目式教學，可以將班級42名學生，將不同成績段（如100-90、90-80、80-70等）的學生分成一組，一共分成6組，保證每一名學生都在小組中.

2.2.2 項目實施階段

任務一，探索自來水廠簡易的凈水流程.通過學生提前的預習，直接提出問題“你知道水中還有哪些雜質嗎？”“自來水廠是怎么凈化污水的？”讓小組中派代表回答問題，通過提前資料的查詢，學生回答“水中包含溶解物、懸浮物、膠體三種物質”“通過消毒手段凈化污水”.然后讓學生直接展示課前預習階段制定的自來水廠凈水工藝流程.在此通過引入生活情境，激發學生的學習興趣，然后在問題的驅動下，促使學生以小組的形式進行討論，培養語言表達能力.如第一小組學生總結，自來水的簡易凈水流程分為兩個階段，第一階段為：加藥、消毒、沉淀、過濾；第二階段：加藥、消毒.第二小組總結自來水凈化流程為：加入混凝劑，如鐵鹽、鋁鹽，讓水中的膠體沉淀.然后加入石灰，調節水中的pH.兩個小組制定的凈化水的流程都加入兩次藥物，其目的為：作為氧化劑，對水中的有機物、藻類等物質進行預處理、茶菌.常用的氧化劑有二氧化氯、氯、次氯化鈣、臭氧等.在此經過組內的交流，制定工藝流程，能夠培養學生的邏輯思維能力.然后通過資料的搜集，讓學生先初步了解凈水處理技術，擴展視野，增強信息搜集的能力.通過資料了解到自來水的消毒方法有很多種之后，再讓學生討論一下在學習中獲得的啟示.即由此可以知道，自來水廠中的凈水工藝原理有物理與化學兩種方法，以此讓學生意識到解決實際問題有時需要跨學科，將各學科知識綜合起來.

任務二，含氯消毒劑的消毒原理—漂白粉.教師為學生講解以前的工業上，是通過氯氣進行自來水的殺菌與消毒的.在此提出問題“為什么氯氣溶于水，能夠消毒殺菌？”小組合作探究，總結出氯氣的化學性質，即氯氣與水反應生成次氯酸，次氯酸有較強的氧化性，可以將水中的微生物細胞中的酶氧化，阻止蛋白質合成導致死亡，以此消滅水中的病毒.在此，小組學生利用所學的化學知識，解答生活中事物的原理，聯系新舊知識，學以致用.教師講解：在最早的時候我們是用氯氣消毒的，但是氯氣在和水發生化學反應的時候，生成的有機氯化物，會對人體造成傷害.所以后來國家規定了應用水的含氯標準，并倡導使用新的自來水消毒劑，如ClO2.引導學生從社會的角度探究化學問題，培養學生的社會責任感.

接著進行項目的引導，如“農村打水井后，需要對井內的水進行消毒與殺菌，人們最常用的是漂白粉”根據此提出問題“漂白粉的成分是什么？”引導學生提出Ca（ClO）2，接著提問“漂白粉的消毒殺菌原理是什么？”讓學生從化合價的角度，分析

Ca（ClO）2中的氯元素化合價為+1，然后在發生化學反應中還能知道Ca（ClO）2有氧化性.再提出問題“Ca（ClO）2有氧化性，它會和誰發生反應？”由此引導學生預測，然后選擇適合的設備與試劑，讓學生分組設計與進行實驗.以第三組實驗為例進行介紹：取2支試管，讓其中加入相同量的淀粉與KI溶液，再向試管1中加入氯化鈣和氫氧化鈣溶液，向試管2中加入稀釋好的等量漂白粉溶液，記錄、觀察實驗現象.讓學生通過實驗的探究過程，對自己的預測進行證實，發展嚴謹求實的科學態度.在實驗過程中，如果學生們遇到困難，教師要給予適合地指導，并提供基礎支持.此實驗現象為：試管1中無明顯現象，試管2中的溶液變藍.說明溶液中的I被氧化成單質，所以遇到淀粉變藍.以此得到漂白粉中的Ca（ClO）2有氧化性的結論.當然，其他小組也做出不同的實驗，都能證明Ca（ClO）2有氧化性的特點.最后探究漂白粉的消毒原理，讓各小組獨立完成，然后在班級中總結.

任務三，探究ClO2的消毒原理.教師提供技術支持，引導學生多渠道搜索二氧化氯的信息，然后在班級中展示搜集到的資料.在學生們展示資料搜集成果后，教師繼續講解“我們生活中有一種常備的消毒、殺菌劑，就是二氧化氯泡騰片，它可以溶于水，生成ClO2氣體.”接著提出問題“請你預測ClO2有沒有氧化性.”引導學生從化合價的角度分析，如ClO2中的氯元素是+4價，所以有氧化性性質，有消毒作用.

接著提出問題“在進行水的殺菌消毒時，使用的是ClO2.在此要想再除去超標的亞氯酸鹽，能否使用明礬、鹽酸、碘酸鉀、硫酸亞鐵等，請你們分別探索這些物質是否能真正除去亞氯酸鹽.”經過實驗，發現硫酸亞鐵適合去除水中超標的亞氯酸鹽.在實驗中得到硫酸亞鐵有還原性，并且三價鐵離子在水中還有吸附作用.教師繼續出示問題“ClO2除了被運用到自來水的消毒，還能用到哪些方面？讓學生分組討論總結，得到食品公司、口腔消毒、水產養殖的水體消毒等.在問題的驅動下，教師引導學生從化合價的角度做學習知識的框架，然后展示結果.

2.2.3 項目展示階段

經過項目式學習，讓學生們從物質類別與價態兩方面，構建化合物有關的知識框架，然后展示學習成果，先在小組間進行互評，然后教師總評，展示優秀的學習成果，對開展項目式學習的學生給予客觀的指導與鼓勵.

2.2.4 項目評價階段

基于STSE教育的項目式教學評價，使用學生自評、互評與教師總評結合的形式，分別從運用知識、學習意志、歸納與表征、創新能力、實驗探究角度著手進行評價.在小組學生完成成果展示之后，教師發放學習評價標準表，讓學生根據評價標準，進行組間與教師評價，然后取所有人評價的平均分，教師表揚評分高的，鼓勵與點撥表現有欠缺的學生.

參考文獻：

［1］ 姜建文，陶端健，劉曉玲，等.基于OBE理念的“化學教學設計與實施”課程建設與教學實踐［J］.化學教育（中英文），2022，43（12）：68-76.

［2］ 尹遜朋.指向創新素養培育的普通高中項目式教學實踐與研究［J］.中國教育學刊，2022（04）：96-100.

［責任編輯：季春陽］

收稿日期：2022-12-25

作者簡介：徐玉根（1974.8-），男，江蘇省南京人，中學一級教師，從事高中化學教學研究.