立足項目，指向能力

程樑 符愛琴

摘? 要：初中化學創(chuàng)意課程是基于國家課程進行的校本化拓展，以培養(yǎng)學生關鍵能力為宗旨，以項目化為主要教學模式，以項目為教學單元，讓學生通過持續(xù)的探究實踐解決真實的問題，達到對初中化學核心概念和知識的深刻理解和再建構以及思維的遷移。課程中的“制作簡易制氧機”項目共分4個課時，分別為入項活動（原理學習和市場調查）、樣品制作（調研交流和完成樣機）、項目迭代和項目評價。

關鍵詞：初中化學；創(chuàng)意課程；關鍵能力；制作簡易制氧機

本文系江蘇省教育科學“十三五”規(guī)劃重點資助課題“指向關鍵能力的初中化學創(chuàng)意課程研究”（編號：Ea/2020/05）的階段性研究成果。

《義務教育化學課程標準（2022年版）》承襲《普通高中化學課程標準（2017年版）》的理念，提出“培養(yǎng)學生適應個人終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的必備品格、關鍵能力”［1］的要求。學校教育對學生關鍵能力的培養(yǎng)主要通過特定的課程與教學來實現(xiàn)。由此，我們開展了“指向關鍵能力的初中化學創(chuàng)意課程”的研究。初中化學創(chuàng)意課程是基于國家課程進行的校本化拓展，以培養(yǎng)學生關鍵能力為宗旨，以項目化為主要教學模式，以項目為教學單元，讓學生通過持續(xù)的探究實踐解決真實的問題，達到對初中化學核心概念和知識的深刻理解和再建構以及思維的遷移。學生在課程學習過程中逐漸提高自身的認知能力、合作能力、交際能力、實踐能力和語言表達能力等，形成應對真實情境問題的化學學科關鍵能力。本文分享初中化學創(chuàng)意課程中“制作簡易制氧機”項目的實施與思考。

一、確定包含關鍵能力要求的項目學習目標

初中化學創(chuàng)意課程中的教學單元——項目，通過真實問題的解決去撬動學生的挑戰(zhàn)欲和探究欲，通過項目完成來滿足學生的求知欲并獲得成就感，促進學生自主學習。以項目為具體抓手實施課程的過程中，有目的地創(chuàng)設“做中學、用中學、學中思”的學習氛圍，引導學生恰當選擇和充分利用學習資源，在體驗、實驗、討論與分享中獲得知識、技能的發(fā)展以及能力、素養(yǎng)的提升。學生通過調查實踐、探究性實踐、調控性實踐和技術性實踐，去考慮特定環(huán)境和特定使用人群的實際需求，自主調用多學科相關知識，應用技術與工程的方法，經(jīng)歷項目產(chǎn)品的制作與迭代過程，體驗“提出問題—分析問題—解決問題”的科學研究方法，體會化學學科知識在工程技術中的應用，發(fā)展關鍵能力。

“制作簡易制氧機”項目是圍繞初中化學核心知識“氧氣的制取”而設計的，本項目學習目標如下：

（1）通過設計制作簡易制氧機，初步發(fā)展跨學科知識應用于實踐的能力，激發(fā)創(chuàng)造力，感悟化學學科知識在特定場景中的應用。

（2）通過選擇制氧劑，基于物質的性質和用途，從辯證的角度，初步分析和評價物質的實際應用，并建立需求與實驗原理和實驗裝置選擇之間的關系。

（3）通過迭代改進設計方案，提升合作解決問題的能力，學會通過科學推理獲得正確結論，實現(xiàn)將化學知識轉化為項目產(chǎn)品。

（4）通過積極參與制作和展示活動，發(fā)展主動表達、反思交流的能力，體會化學在生產(chǎn)生活中的應用價值。

二、依據(jù)目標逐步推進項目實施

借鑒項目化教學理念和方法，從課程研發(fā)、設計到教學實踐，支持學生開展基于科學探究的項目化學習活動。在學習活動開展前，教師首先要讓學生明確項目任務，然后引導學生通過調查研究等手段確立研究對象，選擇研究方法，有可能的話完成項目樣品。之后，教師引導學生對比反思、優(yōu)化設計，進行項目產(chǎn)品的迭代。最后，教師組織學生開展展示交流，完成項目評價。

“制作簡易制氧機”項目共分4個課時，分別為入項活動（原理學習和市場調查）、樣品制作（調研交流和完成樣機）、項目迭代和項目評價。

（一）第1課時：入項活動

1.結合生活案例，引出項目任務

教師創(chuàng)設情境：梓涵爺爺有慢性支氣管炎，爸爸要到西藏出差一段時間，媽媽經(jīng)常加班，常常感到頭暈，醫(yī)生建議他們適量吸氧。提出任務：根據(jù)所學知識，幫助梓涵家設計并制作一臺簡易制氧機。

項目學習伊始，教師結合真實的生活情境，創(chuàng)設生活化問題，涉及梓涵家多位成員的不同場景需求，引出項目任務，并以此激發(fā)學生興趣，引導學生思考。

2.開展市場調研，了解制氧機的特點

“調查研究常見制氧機構造及原理”是本項目學習的一個課外任務。利用課余時間，學生帶著任務，走進醫(yī)療器材店或者開展網(wǎng)絡調查，尋找符合梓涵家需要的制氧機，對商品進行拍照或者截圖。結合所學的實驗室制取氧氣的裝置相關知識，分析制氧機各部分構造的作用，了解其制氧原理。小組成員之間展開溝通交流，根據(jù)各自的興趣和能力選擇研究方向。

學生帶著需求進行調研，為下階段研究提供材料。布置調查研究性質的課程任務，可以讓學生融合知識與實際生產(chǎn)，更好地學會將化學知識應用于真實場景，發(fā)展調查分析能力。

（二）第2課時：樣品制作

1.交流調研成果，確立研究對象

小組代表分享交流前期調查成果（詳見表1）。

師生共同討論選定制氧機的類型：電子制氧機電解水制氧，耗電量大且價格最高，對于家庭來說實用價值不大；分子篩式制氧機利用空氣制氧，側重物理方法，制氧裝置較復雜，不便于隨身攜帶；富氧膜制氧機制得的氧氣濃度太低；化學藥劑制氧機的原理、裝置構造，都貼近于實驗室制氧，便于項目制作。因此，師生一致決定選取化學藥劑制氧機作為研究對象，進行項目規(guī)劃。

學生通過調查研究、觀察實物、交流討論、分組實驗等方式，確定簡易制氧機最佳的反應原理，在此過程中，發(fā)展信息收集能力、分析和選擇化學原理的能力。

2.選擇制氧方法，設計簡易制氧機

（1）選擇合適的制氧方法

師? 利用化學原理制取氧氣需要考慮哪些問題？

生? 反應速度適中、原料價格便宜、來源廣泛、污染少、實驗安全、制得的氣體較為純凈……

師? 通過化學反應制取氧氣，有哪些方法？

（學生在學案上歸納產(chǎn)生氧氣的方法：光合作用、工業(yè)制氧氣、加熱高錳酸鉀、過氧化氫分解、電解水、氧化汞分解……）

師? （出示電解水獲得氧氣、氧化汞分解得到氧氣的資料）這些方法是否適用于簡易制氧機？

（學生分組討論：結合各種制氧方法的原料、反應原理、裝置等，分析某種方法用于簡易制氧機設計的可行性。討論完成后，展示交流。每組匯報一種制氧方法的可行性分析結果，并闡述理由。）

生? 過氧化氫分解制取氧氣用于簡易制氧機的可行性最高。

師? 過氧化氫制取氧氣是否也有劣勢？能否加以改進？

（學生從過氧化氫溶液的性質出發(fā)，思考其用于簡易制氧機的不足之處，提出改進意見。教師播放固體雙氧水的視頻。）

師? 一旦放入水中，固體雙氧水（過碳酸鈉）就會產(chǎn)生碳酸鈉和過氧化氫，過氧化氫分解產(chǎn)生水和氧氣。我們要不要試試看？

（學生分組實驗：向一定量的過碳酸鈉固體中加入適量水，將帶火星的木條伸入試管，觀察現(xiàn)象。）

師? 為什么木條沒有復燃？仔細觀察有無氣泡。

生? 有極少量氣泡，速率太慢了。

師? 怎么加快？

生? 加一些催化劑，如二氧化錳。

（學生分組實驗：向上述實驗試管中加入適量二氧化錳，再將帶火星的木條伸入試管，觀察現(xiàn)象。）

師? 在確定制取氧氣的藥品種類后，還需要考慮哪些問題？

（教師出示某品牌制氧機說明書，學生討論得出結論：還需要考慮藥品的用量和配比。）

本環(huán)節(jié)，引導學生選擇合適的制氧方法，鞏固化學反應中的元素守恒、質量守恒知識，探尋物質之間的定量關系規(guī)律，利用反應定量控制投入與產(chǎn)出。

（2）初步設計制氧機

師? 反應裝置如何設計？

（學生根據(jù)藥品狀態(tài)、反應原理，選擇適合材料，搭建反應裝置，在學案上手繪出設計圖。一個小組的設計圖如圖1所示。根據(jù)手繪圖，學生動手制作簡易制氧機。）

本環(huán)節(jié)，讓學生經(jīng)歷真實的制氧機制作過程，將學科理論與實際應用相結合，通過跨學科的方式促進學生橫向貫通知識和能力，體會化學學科知識在工程技術中的應用。

（三）第3課時：項目迭代

1.對比反思，尋找優(yōu)化方向

（各學生小組展示前期制作的制氧機，分享設計思路和裝置優(yōu)點。）

師? 同學們大多是依據(jù)實驗室制取氧氣的裝置來設計的，制得的氧氣直接吸，好嗎？為什么？

（教師展示某品牌制氧機實物及其使用說明書。學生體驗制氧過程。）

師? 通過對比，你們覺得還有哪些可以改進的地方？

生? 供人呼吸的氧氣應當潔凈、濕潤，最好還能帶有一定溫度，所以裝置中需要增加過濾凈化、加濕等的組件。

生? 吸入的氧氣不能時快時慢，還需要控制流速，最好能加上控制裝置。

生? 還要考慮方便攜帶、安全環(huán)保、外形美觀等。

2.優(yōu)化設計，循環(huán)迭代升級

教師參與學生的小組活動，了解學生的設計理念，對學生提出的問題給予指導和幫助；盡可能提供學生所需材料，引導學生落實制氧機的優(yōu)化方案。師生共同測試并改進設計。一個小組改進后的產(chǎn)品如圖2所示。

本環(huán)節(jié)，教師帶領學生觀察實物，結合所學知識，全面認識制氧機，形成系統(tǒng)化、結構化思路，促進小組合作，發(fā)展學生的實踐與創(chuàng)新能力。

（四）第4課時：項目評價

學生以小組為單位制作產(chǎn)品宣傳海報，展示制成的制氧機，內容包括反應原理、設計制作過程、產(chǎn)品操作說明和注意事項等。展示過程要求小組全員參與，其余各組同學認真傾聽，依據(jù)下頁表2所示的評價量表對產(chǎn)品進行評價，提出自己的疑問和合理化建議，最后通過投票的方式選出最佳設計。

本環(huán)節(jié)，充分體現(xiàn)學生在學習活動中的主體地位。學生在實踐和交流過程中，能準確表達觀點，反思探究過程與結果；針對實際需要明確問題，提出有創(chuàng)意的方案，并根據(jù)科學原理或限制條件進行篩選，根據(jù)實際效果進行迭代改良；信息收集能力、表達能力都得到了充分的發(fā)展。多元化的評價方式，注重了對學習過程的評價，優(yōu)化了學習評價機制，也強化了評價的育人功能。

“制作簡易制氧機”項目的實施，圍繞簡易制氧機的制作，通過連續(xù)的4個項目任務，引領學生從已有知識經(jīng)驗出發(fā)，在解決真實情境問題的過程中體會理論與實踐的距離，經(jīng)歷分析、歸納、推理、質疑等過程。這樣的項目化學習歷程中，學生不是單純地去記憶知識，教師也不是簡單地講授知識，而是教師和學生形成學習共同體，相互合作。教師處于主導的地位，負責基礎知識的重點講授，同時也為學生學習提供引導和組織學習進程等，保證學習活動的順利完成。學生處于主體地位，依據(jù)個人興趣，自主選擇學習資料，把握學習進程和學習結果。學生在掌握知識的基礎上，發(fā)展了能力、品格和價值觀念。

參考文獻：

［1］中華人民共和國教育部．義務教育化學課程標準（2022年版）［S］．北京：北京師范大學出版社，2022：2.