初中科學“空氣與生命”的項目式教學

劉兆 陳逸豐

摘要：以“制作簡易制氧機”項目為例，探索項目式教學中導引課的實踐，為項目的行進提供思考。

關鍵詞：項目式教學；制作簡易制氧機；導引課

文章編號：1008-0546（2023）10-0019-04

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j.issn.1008-0546.2023.10.005

一、項目主題內容分析

“制作簡易制氧機”項目是基于設計的項目學習，在項目實施過程中學生化身產品設計師，依循科學家般的觀察、研究、思考的方法，最終需要完成一臺簡易制氧機的制作。

北師大王磊教授主編的項目學習實驗教材《化學》中將該項目命名為“制作簡易制氧機——化學反應的定量研究”，即在內容組織上，以“制作簡易制氧機”作為主線外顯，而將對氣體制備和化學反應的定量認識作為副線隱含其中，[1-2]對應于浙教版科學八下第三章《空氣與生命》的第1節“空氣與氧氣”與第3節“化學方程式”的內容。基于對義務教育科學課程標準（2022年版）的梳理，本項目涉及到“物質的變化與轉化”“化學反應及質量守恒定律”“認識化學反應的思路與方法”與“化學反應的應用價值及合理調控”等多項重要課程內容，聚焦化學反應的核心觀念建構。[3]總體上，在“制作簡易制氧機”這個大問題的驅動下，問題拆解的思路如下：認識制氧機，進行初步規劃→獲得氧氣→提供適量制氧劑→制作簡易制氧機。

鑒于此，項目導引部分的教學關鍵問題聚焦到了解讀制氧機。在展示真實的制氧機之前，學生可以圍繞如何制作制氧機進行系列討論，探查學生最初的思路。展示制氧機之后學生觀察實驗或實際操作，感知到制氧機產生了氧氣，開始思考討論制氧機的原理和裝置各部分的作用，并提出關于制作制氧機的困惑。

二、項目教學目標

（1）通過對“制作簡易制氧機”項目進行拆解；

（2）在制作制氧機過程中促進問題解決，系統推理，模型建構等高階思維的發展；

（3）通過小組合作體會團隊協作在學習中的重要作用。

三、項目任務及教學流程（表1）

四、項目實施過程及學生學習成果

1．情境創設，明確驅動性問題

教師設置謎語“看不見，摸不著，不香不臭沒味道，說它寶貴到處有，動物植物離不了（打一自然物）"。在學生猜測是氧氣的基礎上，追問，大氣中占有氧氣含量約21%，能夠滿足正常人的呼吸。在什么情況下人會缺氧？缺氧后如何解決。順利引出制氧機。

【情境導入】校第三屆發現節·發現科學之簡易制氧機制作大賽即將開始。目前進入項目學習階段，甌海區外國語學校特此設立制作簡易制氧機項目試點，組建項目團隊。

播放科學組的錄音：項目推動學習，發現櫸園精彩，成為學習的主人。為引導同學們“體驗知識形成，提升科學素養”，我校科學組開展了發現科學之簡易制氧機制作大賽。現面向各位同學組建項目團隊。制作簡易制氧機是一次特別的科學創意制作之旅，期待同學們的創意和用心為我們打開另一扇窗，一起享受學習的樂趣和意義。

【活動1】閱讀活動海報與活動要求（圖1），尋找關鍵詞。

教師提示學生對海報和招賢令內容進行閱讀。通過文本閱讀形式尋找關鍵詞句，使學生在情境中驅動學生主動思考，明確核心問題——設計制作一臺簡易制氧機，進行產品發布。

設計說明：通過文本閱讀，使學生在情境中驅動學生主動思考，明確核心問題。

2．拆解氧立得制氧機，體驗制氧

【活動2】初步閱讀制氧機說明書（如圖2），拆解真實制氧機。

教師提供未拆封的制氧機套裝，通過拆解制氧機讓學生直觀認識制氧機的結構（拆解如圖3），啟發學生思 各部分的功能。

【活動3】利用制氧機制取氧氣，收集氣體進行檢驗。

學生嘗試利用制氧劑A與制氧劑B制取氧氣，并提問，采用何種方式進行收集、如何進行氣體檢驗。在學生的回答中引導學生探析氧氣可能存在的性質，并確定以排水法收集氧氣，使用帶火星的木條進行氧氣檢驗，體現“性質決定應用”的思想。如圖4、圖5為學生體驗制氧機制氧并檢驗氣體。

設計說明：①通過拆解制氧機讓學生直觀認識制氧機的結構，啟發學生思考各部分的功能；②“性質決定應用”，以排水法收集氧氣以及氧氣檢驗引導學生探析氧氣可能存在的性質；③氧氣的制取和性質研究是初中科學實驗的重要內容，學生實驗發展了學生的實驗操作技能。

3．歸納簡易制氧機制作要素，拆解項目

【活動4】結合使用體驗，研究說明書，歸納制氧機制作要素。

學生在體驗制氧機時已經自發查看說明書。活動4緊扣活動3，在此基礎上深入解讀，學生將說明書上呈現內容（使用方法、發生器耗材、適用情況、注意事項等）轉化為制作制氧機的相關要素（如圖6），簡述制作簡易制氧機的設想。

【活動5】拆解項目，梳理制作制氧機所需核心知識。

經過整理，教師引導學生將本項目拆解為三個子任務：氧氣制取、用法用量、產品制作。

教師提示學生將子任務與科學知識相關聯，通過小組分工，探索核心知識。核心知識主要概念包括元素守恒、實驗室制取氧氣的原理和裝置、質量守恒定律、化學方程式的計算等。

設計說明：通過對說明書的細致研究，進而提煉出制氧機要素，接著引導學生拆解項目。在明確核心任務后，自然而然就要思考“如何做”的問題。此時，教師需要提供適當的思考路徑。幫助學生關聯教材，捕捉核心知識即為有力的抓手。

4．以終為始，設計制氧機評價量表

【活動6】小組合作，根據制氧機設計構想，具體寫出各項要素的設計目標和要求，制定評價量表（提供樣表如表2所示）。

學生經過討論，大致可形成評價要點：供氧效率、制氧純度、產氧量、可操作性等。

設計說明：對項目化學習成果進行評價量規的初步設計，有助于學生更好地開展項目化學習，同時有利于教師對整個項目的宏觀把控。學生作為項目化學習的親身體驗者，讓學生成為評價標準的制定者有利于調動學生學習的積極性。

五、項目教學反思及改進建議

導引課旨在幫助學生發散思維，激活已有的知識，建立創造性的聯系，同時幫助學生梳理驅動性問題的解決路徑。一堂優質的項目化導引課無疑成為了項目化學習過程中的關鍵一環，也成為了開啟學生探索之旅的關鍵鑰匙。在此次教學設計和實踐過程中，將導引課分為三部分：明確驅動型問題、梳理核心知識、預設成果評價。

實踐過程中發現一些不足，為后續項目實施提供了思考：

1．學生閱讀能力偏弱，體驗感欠缺

制氧機對學生而言是陌生的，需通過閱讀說明書認識制氧機。教學過程中，不難發現部分學生閱讀能力偏弱，無法準確高效地捕捉要點，幫助自己更好地體驗制氧機。制氧機的拆解和制氧過程多通過模仿周邊小組進行，能動性大打折扣。在日常教學中需加強學生閱讀能力的培養，同時應在制作簡易制氧機前增加學生對“氧立得”制氧機體驗的機會。

2．學生實驗操作不規范，基本功不扎實

項目開展之初，學生已經在實驗室進行過排水法收集氣體與氧氣檢驗方法等基本實驗操作的學習和訓練。實際操作中學生仍存在不少問題，如收集氣體時過早收集氣體，沒有等到氣泡連續均勻放出時就開始收集，或者集氣瓶中沒有灌滿水，造成氧氣收集不純，影響后續檢驗。因此，引導學生養成良好的實驗習慣是實驗教學重點。

3．課堂教學時間較短，思維發散不充分

本節課學生需圍繞制氧機進行系列討論，不管是學科知識聯系還是設計思路，都建立在學生實際動手操作制氧機的基礎上，教師要保障學生有充足的時間進行體驗、思考和討論。常規課堂一般課時是40分鐘或45分鐘，無法滿足學生的需要。教師輔助者的角色會逐漸演變為指導者，學生的思維發散不充分，不利于激發學生創新意識。因此本節課需要1.5或2個課時。

參考文獻

[1] 王磊，項目學習實驗教材化學：九年級下冊[M]．太原：山西教育出版社，2018．

[2] 黃嗚春，發掘反應的定量意義——“制作簡易制氧機”項目簡介[J]．教育，2016（40）：12-16．

[3] 中華人民共和國教育部，義務教育科學課程標準（2022年版）[S]．北京：北京師范大學出版社，2022．