融合UbD理論的初中化學(xué)項目式教學(xué)探索

摘 要： 融合項目式教學(xué)與UbD理論，構(gòu)建適用于初中化學(xué)教學(xué)的融合框架。以“復(fù)分解反應(yīng)”為例，探討融合框架的實際應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，選擇制取固體酒精作為項目任務(wù)，通過了解醋酸鈣的性質(zhì)、探究醋酸鈣以及固體酒精的制取，引導(dǎo)學(xué)生深入學(xué)習(xí)，力求教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。同時，運用過程性評價與結(jié)果性評價相結(jié)合的方式，全面評估綜合表現(xiàn)，促進學(xué)生提升化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，加深對化學(xué)學(xué)科的實際應(yīng)用價值的認(rèn)識。

關(guān)鍵詞： 初中化學(xué)； 項目式教學(xué)； UbD理論； 復(fù)分解反應(yīng)； 固體酒精

文章編號： 10056629（2024）08003606

中圖分類號： G633.8

文獻標(biāo)識碼： B

江蘇省教育科學(xué)十四五規(guī)劃課題“初中自然科學(xué)課程綜合化實踐研究”（編號：D/2021/02/57）；2022年度江蘇省教育科學(xué)規(guī)劃課題“參照Parsel計劃的初中自然科學(xué)實驗探究教學(xué)研究”（編號：B/2022/03/55）的階段性研究成果。

1 研究背景

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“新課標(biāo)”）指出，初中化學(xué)教學(xué)要創(chuàng)設(shè)真實問題情境，倡導(dǎo)“做中學(xué)”“用中學(xué)”“創(chuàng)中學(xué)”，開展項目式學(xué)習(xí)，重視跨學(xué)科實踐活動［1］。項目式教學(xué)以項目為主線，學(xué)生為中心，教師為主導(dǎo)，通過學(xué)生參與項目式學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生在真實的問題情境中去實踐，在探究和解決實際問題的過程中獲得基礎(chǔ)知識和技能，提升關(guān)鍵能力和必備品格［2］。

在初中化學(xué)教學(xué)中實施項目式教學(xué)存在以下難點：（1）項目任務(wù)實施困難。項目任務(wù)的完成過程需要考慮是否涵蓋核心知識、是否符合學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)方向等方面，項目的復(fù)雜性和初中化學(xué)的基礎(chǔ)性使教師在項目任務(wù)實施過程中存在指向性困難。（2）教學(xué)效率不高。為了使教學(xué)過程更加合理，整個項目的教學(xué)會分為多個任務(wù)，每個任務(wù)中都有新知識和新活動，造成學(xué)生活動繁瑣、知識學(xué)習(xí)零散［3］，易出現(xiàn)活動時間無法控制、知識呈現(xiàn)不系統(tǒng)等現(xiàn)象。（3）評價反饋不完善，調(diào)整教學(xué)不及時。項目式教學(xué)中教師缺乏對學(xué)生各個環(huán)節(jié)成果的有效評價，無法利用評價對教學(xué)過程、學(xué)生行為做出實時的修正和改進［4］。

2 融合UbD理論的項目式教學(xué)框架

美國課程與教學(xué)領(lǐng)域的專家威金斯和麥克泰格在Understanding by Design一書中提出了UbD的概念和方法。基于UbD理論的教學(xué)設(shè)計致力于達(dá)成“教、

學(xué)、評”一體化，符合新課標(biāo)的教學(xué)理念。本研究依據(jù)UbD理論與項目式教學(xué)的特點，將兩者進行有機融合，構(gòu)建一個新的項目式教學(xué)框架，如圖1所示。

新融合的教學(xué)框架分為三個階段。

階段一包括分析學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)習(xí)對象、學(xué)習(xí)背景三個方面，基于課程標(biāo)準(zhǔn)、教材內(nèi)容、學(xué)生學(xué)情、實施條件等形成學(xué)習(xí)需要，基于學(xué)生當(dāng)前狀態(tài)與預(yù)期目標(biāo)之間的差距，選擇在課堂中可實現(xiàn)的項目任務(wù)，從項目任務(wù)出發(fā)制定具體的、指向性強的、可操作的教學(xué)目標(biāo)。

階段二是分解教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計與教學(xué)目標(biāo)相對應(yīng)的評價任務(wù)，全方位、多層次地對學(xué)習(xí)過程與結(jié)果進行評價，在此基礎(chǔ)上形成評價標(biāo)準(zhǔn)。

階段三是以評價任務(wù)為驅(qū)動開展教學(xué)實踐，將項目任務(wù)分解為多個實施環(huán)節(jié)。在各實施環(huán)節(jié)中，組織學(xué)生探討源自評價任務(wù)的化學(xué)問題，并通過探究活動

來解決問題，從而評估學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。若多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果表現(xiàn)優(yōu)異，教師可在課堂上嘗試進一步拓展延伸。若學(xué)生學(xué)習(xí)成果不盡如人意，則需及時調(diào)整探究活動，適度降低活動難度，確保實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

3 運用新項目式教學(xué)框架的典型案例

“復(fù)分解反應(yīng)”是初中化學(xué)的核心內(nèi)容之一，由于知識量大、難度高，教師多注重于課堂講授或?qū)嶒炚n，從而使學(xué)生所獲取的知識比較分散；學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，僅能達(dá)到對知識的“記憶”與“理解”層面，而未能全面深入地掌握。項目式教學(xué)則側(cè)重“分析”“評價”“創(chuàng)造”，學(xué)生對知識的認(rèn)知需要經(jīng)歷接受、消化、整合、利用等步驟，才能獲得較系統(tǒng)的知識，實現(xiàn)更高層次的認(rèn)知和思維發(fā)展。本研究以該內(nèi)容為例，探索上述融合框架的實際應(yīng)用。

3.1 階段一：明確結(jié)果

3.1.1 學(xué)習(xí)需要的形成

新課標(biāo)要求教師通過“復(fù)分解反應(yīng)”的教學(xué)發(fā)展學(xué)生“從物質(zhì)變化角度認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)”的能力，使學(xué)生形成“在一定條件下通過化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化”的化學(xué)觀念［5］。具體包括“從宏觀現(xiàn)象發(fā)展到微觀本質(zhì)理解復(fù)分解反應(yīng)”“利用復(fù)分解反應(yīng)預(yù)測物質(zhì)的性質(zhì)、設(shè)計物質(zhì)的轉(zhuǎn)化路徑和制備方法”［6］。據(jù)了解，學(xué)生課前僅基本掌握生活中常見的鹽的性質(zhì)，初步了解復(fù)分解反應(yīng)的定義，尚未具備預(yù)測未知鹽的性質(zhì)以及利用復(fù)分解反應(yīng)制備物質(zhì)的能力，從微觀層面理解復(fù)分解反應(yīng)的觀念也尚未形成。因此，本節(jié)課一方面要求學(xué)生利用復(fù)分解反應(yīng)制取某種鹽，達(dá)成知識需要；另一方面，教師尋找一種制取簡便的鹽（與已掌握的鹽相似），為學(xué)生進行知識與技能的遷移提供平臺。讓學(xué)生從中獲得成就感，滿足學(xué)習(xí)動機的需要。

3.1.2 項目任務(wù)的確定

固體酒精是生活中常見的化學(xué)物品，是學(xué)生“熟悉的陌生人”。在日常生活中大部分學(xué)生已經(jīng)認(rèn)識、使用甚至觸摸過固體酒精，常誤認(rèn)為固體酒精是由液體酒精凝固而成，事實上固體酒精是用液體酒精和多種凝固劑混合制得［7］，認(rèn)知沖突能激發(fā)學(xué)生的探究興趣。固體酒精的常見凝固劑之一醋酸鈣屬于鹽，與學(xué)生已掌握的碳酸鈣有相似之處，探究該物質(zhì)的性質(zhì)和制取有利于加強學(xué)生對復(fù)分解反應(yīng)的認(rèn)識。固體酒精制取的原料易得，制取過程簡單。鑒于此，研究確定了本項目的任務(wù)為制取固體酒精。

3.1.3 教學(xué)目標(biāo)的制定

目標(biāo)1：通過探究固體酒精中主要成分醋酸鈣的性質(zhì)，深化對復(fù)分解反應(yīng)定義的認(rèn)識，建立“同類物質(zhì)在性質(zhì)上具有一定的相似性”的大概念；

目標(biāo)2：通過推測確定制備醋酸鈣所需的原料并經(jīng)過實驗制備醋酸鈣，從符號表征的角度描述復(fù)分解反應(yīng)，從化學(xué)現(xiàn)象的宏觀角度體會復(fù)分解反應(yīng)的發(fā)生需要產(chǎn)生沉淀、氣體或水，從而形成“物質(zhì)在一定條件下通過化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)轉(zhuǎn)化”的化學(xué)觀念；

目標(biāo)3：通過數(shù)字傳感器從肉眼看不見的微觀角度定量分析制備醋酸鈣的過程，認(rèn)識到復(fù)分解反應(yīng)的微觀實質(zhì)是離子間的相互結(jié)合，初步形成從微觀角度認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)思維。

3.2 階段二：確定證據(jù)

評價與反饋是教學(xué)系統(tǒng)中的重要組成部分，有了評價和反饋才能診斷出學(xué)習(xí)的效果，對教師的教和學(xué)生的學(xué)起促進作用。

研究從書寫用語、實驗設(shè)計、圖譜構(gòu)建三個維度分解教學(xué)目標(biāo)，形成過程性評價任務(wù)（表1），在此基礎(chǔ)上設(shè)計評分標(biāo)準(zhǔn)（表2）。活動小組組長根據(jù)組員表現(xiàn)，參照評分標(biāo)準(zhǔn)予以評分，教師負(fù)責(zé)匯總并根據(jù)評分結(jié)果及時進行反饋。

結(jié)果性評價分為預(yù)習(xí)反饋、鞏固作業(yè)和拓展實踐三個維度，同樣設(shè)計對應(yīng)的結(jié)果性評價任務(wù)（表3），教師通過批閱作業(yè)獲知學(xué)生的知識掌握情況。

3.3 階段三：實施教學(xué)

為了達(dá)成預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)，研究將項目任務(wù)分解為三個子任務(wù)：任務(wù)一是通過類比學(xué)生熟知的碳酸鈣，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識醋酸鈣的性質(zhì)，進而引發(fā)他們對制備該物質(zhì)的思考；任務(wù)二圍繞醋酸鈣制備從原料選擇、反應(yīng)原理及推斷等方面，完成復(fù)分解反應(yīng)相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)；任務(wù)三制取目標(biāo)產(chǎn)品，形成項目的閉環(huán)，以此激發(fā)學(xué)生對化學(xué)學(xué)習(xí)的熱情，深入理解化學(xué)學(xué)科的應(yīng)用價值。

任務(wù)一：了解醋酸鈣的性質(zhì)

［情境］點燃金屬罐中的白色固體，展示生活中使用白色固體的圖片。

［問題］白色固體是固體酒精，制取方法之一是利用醋酸鈣和酒精來制固體酒精。觀察醋酸鈣化學(xué)式，屬于哪類物質(zhì)？具有什么性質(zhì)？如何設(shè)計實驗證明？

［活動］對比CaCO3和Ca（Ac）2，完成評價任務(wù)（1）。

［問題］醋酸鈣在水中以什么形式存在呢？如何設(shè)計實驗證明？

［活動］回憶碳酸鹽的相關(guān)性質(zhì)，完成評價任務(wù)（2）。

設(shè)計意圖：通過實驗探究讓學(xué)生明確醋酸鈣是可溶性鹽，為后期理解制備醋酸鈣必須生成氣體或水或沉淀做好準(zhǔn)備；引導(dǎo)學(xué)生進一步理解碳酸鈉與氫氧化鈣反應(yīng)的應(yīng)用，為后期研究氫氧化鈣和醋酸鈉反應(yīng)制取醋酸鈣的可行性提供理論基礎(chǔ)和實踐支撐。

任務(wù)二：探究醋酸鈣的制取

［問題］Ca（Ac）2可選擇使用哪些藥品制取？

［活動］對比產(chǎn)生碳酸鈣的化學(xué)方程式，完成評價任務(wù)（3）。

［問題］這些藥品兩兩混合，一定能發(fā)生反應(yīng)嗎？

［活動］完成CaCO3與HAc、 Ca（OH）2與HAc、 Ca（OH）2與NaAc兩兩混合實驗。

［問題］CaCO3與HAc、 Ca（OH）2與HAc兩組反應(yīng)，各生成什么物質(zhì)？

［活動］完成評價任務(wù)（4），從生成物狀態(tài)角度歸納復(fù)分解反應(yīng)產(chǎn)生的結(jié)果。

［問題］HAc與Ca（OH）2溶液能反應(yīng)但無現(xiàn)象，能否設(shè)計實驗探究反應(yīng)是否進行？

［活動］在學(xué)案上設(shè)計實驗，探討、交流、選擇最佳實驗方案，完成評價任務(wù)（5），學(xué)生設(shè)計實驗方案如圖2所示。

［問題］生成的水是由什么粒子結(jié)合而成的？

［演示］用pH數(shù)字傳感器測量比較Ca（OH）2溶液中滴加HAc或水的pH變化情況（見圖3）。

［問題］Ca（OH）2和NaAc是否反應(yīng)？為什么？

［活動］推導(dǎo)復(fù)分解反應(yīng)的“離子對”，完成評價任務(wù)（6），從化學(xué)“三重表征”角度歸納、總結(jié)復(fù)分解反應(yīng)的知識，完成評價任務(wù)（7）。完成結(jié)果性評價任務(wù)中的部分內(nèi)容（見圖4）。

設(shè)計意圖：通過系統(tǒng)整理反應(yīng)物的種類和反應(yīng)現(xiàn)象，強化學(xué)生對復(fù)分解反應(yīng)范圍和生成物的宏觀認(rèn)識。運用pH數(shù)字傳感器等先進實驗工具，將學(xué)生對物質(zhì)變化的定性理解提升為定量分析，培育他們運用數(shù)據(jù)解析物質(zhì)變化的能力，并實現(xiàn)從宏觀辨識到微觀探析的跨越，理解復(fù)分解反應(yīng)的微觀實質(zhì)。最后，引導(dǎo)學(xué)生嘗試運用知識圖譜推理其他酸、堿、鹽之間反應(yīng)的可能性，實現(xiàn)由表面認(rèn)識轉(zhuǎn)向?qū)嶋H應(yīng)用的深化理解。

任務(wù)三：制取固體酒精并對比產(chǎn)品

［活動］根據(jù)反應(yīng)原理，分組制取固體酒精。A組稱取5g碳酸鈣與10mL、70%的醋酸制取醋酸鈣，再加入50mL無水乙醇制取固體酒精（成品如圖5所示）。B組稱取5g氫氧化鈣與10mL、70%的醋酸制取醋酸鈣，再加入50mL無水乙醇制取固體酒精（成品如圖6所示）。分別點燃產(chǎn)品，觀察并對比。

設(shè)計意圖：學(xué)生通過逐步實施項目式學(xué)習(xí)，深入了解固體酒精的制作工藝，積累實際的操作經(jīng)驗。在材料選擇、產(chǎn)品制作等過程中，學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新思維得到有效培養(yǎng)。

4 實施效果與反思

本研究選取五個實驗班，按照上述流程開展項目式教學(xué)，過程性評價結(jié)果如圖7所示，優(yōu)秀、良好、合格的學(xué)生占比分別為33%、 40%、 27%。

通過結(jié)果性評價任務(wù)，對五個實驗班與五個對照班的教學(xué)效果進行評估并匯總相關(guān)數(shù)據(jù)，優(yōu)秀、良好、合格的學(xué)生占比如圖8所示。

通過分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)實驗班中大部分學(xué)生在完成過程性評價任務(wù)中表現(xiàn)優(yōu)良，同時實驗班的教學(xué)效果總體優(yōu)于對照班，基本實現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)。總結(jié)教學(xué)實踐與實施效果，有如下思考。

4.1 探索有序設(shè)計，提升教學(xué)效率

UbD理論要求目標(biāo)設(shè)計重視“學(xué)習(xí)遷移”和“意義理解”，評價設(shè)計聚焦“證據(jù)”，活動設(shè)計強調(diào)“組織性”，這就意味著教師已將知識進行有效整合后融入了對應(yīng)的項目任務(wù)中，學(xué)習(xí)活動是有邊界的，并具有邏輯性和連貫性，教學(xué)效率更高［8］。本節(jié)課的項目任務(wù)、化學(xué)問題及探究活動均緊緊圍繞核心知識，循序漸進，展現(xiàn)出較強的實踐性，能夠滿足不同學(xué)情的學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，全面提升教學(xué)效果。

4.2 聚焦目標(biāo)達(dá)成，促進學(xué)業(yè)發(fā)展

UbD理論強調(diào)在教學(xué)過程中，教師應(yīng)制定具有針對性和可操作性的評價任務(wù)，以便根據(jù)教學(xué)目標(biāo)對學(xué)習(xí)活動進行實時調(diào)整，使課堂教學(xué)更具有針對性。本節(jié)課利用過程性評價任務(wù)不斷地聚焦課堂中的教學(xué)目的，提高目標(biāo)達(dá)成的準(zhǔn)確性，并提供及時反饋，協(xié)助教師優(yōu)化教學(xué)策略，挖掘?qū)W生的潛能。課后利用結(jié)果性評價任務(wù)，多角度精準(zhǔn)地檢測學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成度，為學(xué)生的學(xué)業(yè)發(fā)展指明方向。

UbD理論為項目式教學(xué)提供了新的路徑和方法，但項目式教學(xué)往往需要經(jīng)過多個課時、小組分工合作才能實現(xiàn)預(yù)期成果。因而如何實施多課時、有邏輯的學(xué)習(xí)活動以及設(shè)計小組分工評價的標(biāo)準(zhǔn)是難點。因此項目式教學(xué)與UbD理論的融合還需要更深入的實踐和研究，以完善相關(guān)的教學(xué)策略和方法。

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