素養導向的初中化學項目式學習設計與實施

摘要：《義務教育化學課程標準（2022年版）》提倡情境教學、項目式學習等教學理念。在初中化學課堂中，這些教學理念是提高教學效果的重要手段。教師要注重項目式學習在初中化學中的作用，在跨學科實踐活動中提出相應的問題及解決措施，培養學生的創新意識、科學思維、科學態度與責任，幫助學生形成化學觀念，落實化學學科核心素養的培育。

關鍵詞：項目式學習；初中化學；核心素養

《義務教育化學課程標準（2022年版）》（以下通稱“新課標”）提倡情境教學、項目式學習等教學理念。在化學課程學習中，教師應盡可能設計多樣化的學習任務，結合教學內容的特點和學生的實際，引導學生開展分類與概括、證據與推理、模型與解釋、符號與表征等具有化學學科特質的高階思維活動。同時，化學實驗作為培養學生實際動手能力和科學精神的關鍵環節，在化學教學中占據重要地位。教師要注重化學實驗的開展，著眼于設計多樣化的探究活動，使學生在實踐中感受化學的樂趣，深化對化學知識的理解。

一、將化學史與化學實驗融合成項目式學習教學設計

（一）項目背景

化學是一門以實驗為基礎的自然科學，化學史的發展過程即化學實驗的探究過程，科學的發展史彰顯了科學探究精神的重要性。相較于傳統的教學，化學史與實驗融合的項目式學習關注學生在解決化學問題的過程中思維與知識的產生與深化。

（二）新課標分析

在新課標中，關于“氧氣”的內容要求為：通過實驗探究認識氧氣的主要性質，認識物質的性質與用途的關系；初步學習氧氣的實驗室制法，歸納實驗室制取氣體的一般思路與方法；能基于真實問題情境，依據常見物質的性質，初步分析和解決相關的綜合問題，積極參與綜合實踐活動。

本項目式學習依托的學習主題是科學探究與化學實驗，主題內容是化學實驗探究的思路和方法，學生必做實驗及實踐活動；內容要求是學習和體會化學家進行科學探究的智慧與方法，以及氧氣的實驗室制取與性質；學業要求是能設計簡單的實驗方案，能基于必做實驗形成的探究思路與方法，結合物質的組成及變化等相關知識，分析解決真實情境中的簡單實驗問題。教學策略建議是引導學生經歷真實的探究過程，發展科學探究能力；情境素材建議是“氧氣的發現”。

（三）學情分析

對于 “氧氣”這種物質，學生在小學科學課以及初二的生物課中，已了解到氧氣的基本性質——能供給呼吸、支持燃燒。學生通過親身經歷氧氣性質、制法和質量測定等實驗，能發展科學探究的能力。對于“分子”這一概念，學生在物理課上已有所認識，教師可以在學生尚未學習第三章“構成物質的奧秘”時，引導學生從分子角度解釋物質及其變化。通過本節課對氧氣進行實驗探究，學生可以了解化學實驗的基本思路和設計原則，提升實驗探究能力。

（四）教學目標

一是能通過經歷探究氧氣的過程，認識物質結構、性質和用途之間的關系；初步學會從定性和定量的視角研究化學變化（形成化學觀念）。二是能初步運用比較、建立微觀模型等方法認識氧氣及其變化（發展科學思維）。三是能正確選取實驗試劑和儀器，依據實驗方案完成必做實驗；學會試劑的取用、簡單儀器的使用及連接、加熱等實驗基本操作；初步學習運用簡單的裝置和方法制取某些氣體；初步學會觀察實驗現象，并學會如實記錄、處理實驗數據等技能（增強實驗能力）。四是能感悟科學家崇尚真理、嚴謹求實的科學態度，具有勇于質疑、批判和敢為人先的創新精神（養成科學態度）。

（五）任務劃分

“氧氣”作為初中化學“物質的性質與應用”學習主題的引子，承擔著開啟學生化學物質世界的使命。教師要引導學生逐漸掌握化學學科的思維方式，構建對物質及其變化基本視角的認知模式。本節課的設計巧妙地融合了滬教版初中化學教材九年級上冊第二章第一節“性質活潑的氧氣”和第四章第二節“化學反應中的質量關系”。教師注重發揮化學史實的作用，確立了題目為“穿越時空，探究氧氣”的項目式學習，按照發現和研究氧氣的三段化學史的時間順序，以化學史實作為情境素材線索，將項目式學習劃分為三個學習任務：任務一，同舍勒一起動手實驗制備氧氣；任務二，同普里斯特利一起探究氧氣的性質；任務三，同拉瓦錫一起揭示質量守恒定律。

本節課中，教師強調了項目式學習的重要性，引導學生將學科知識與實際操作相結合，激發了學習興趣，培養了實踐動手能力。在“穿越時空，探究氧氣”的項目中，學生依次完成三個有機銜接的學習任務，在同舍勒一起動手實驗制備氧氣、同普里斯特利一起探究氧氣性質、同拉瓦錫一起揭示質量守恒定律的過程中，逐步深入了解氧氣的性質及其在化學反應中的關鍵作用。

二、引導學生初步感受實驗室制備物質的一般思路

為了將任務一大概念的建構與大概念本身的發展演變過程有機結合起來，使學生能從學科本源上把握大概念發展中所蘊含的學科思想觀念，教師以“舍勒用硝石等藥品和曲頸甑、豬膀胱等制取氧氣”為真實情境，引出探究問題：“如何在實驗室模仿并改進舍勒的實驗來制取氧氣呢？”教師引導：“請同學們在食鹽、空氣、氧化汞、雙氧水和二氧化錳等試劑中，選取合適的實驗室制氧氣的試劑。”學生通過查閱資料、小組交流討論等方式，從元素組成、操作可行、安全無毒等多角度，分析思考并選出較為合適的試劑和反應原理。學生再通過觀察教師的演示實驗，選擇合適的實驗儀器、組裝實驗裝置、設計實驗步驟，并通過二人小組合作完成實驗——雙氧水和二氧化錳混合制取氧氣，教學流程如下頁圖1所示。學生通過觀察教師演示實驗，學習實驗基本技能；通過小組合作，選取試劑和儀器、連接裝置、設計實驗步驟、實施實驗，體驗整個制備氧氣的探究過程，初步感受實驗室制備物質的一般思路。

三、引導學生初步具備認識物質性質的思維方法

任務二的教學流程如圖2所示，教師先用資料展示普里斯特利研究氧氣性質的真實情境，引發探究問題：“如何在實驗室模仿并改進普里斯特利的實驗來探究氧氣的性質呢？”學生設計并實施實驗“木炭在氧氣中燃燒”，教師先引導學生對比分析實驗現象“木炭在氧氣中比在空氣中燃燒更劇烈”的宏觀辨識和微觀探析，再引導學生聯系生活中人類利用燃料在空氣中燃燒放出的能量和生產中有時使用純氧代替空氣，以獲得更高的溫度。學生基于“氧氣助燃性”的核心概念，促進發展“物質的組成和結構決定物質性質，物質的性質決定物質用途”的學科大概念。通過教學流程，學生初步感受化學學科“三重表征”的思維方式（如圖3）。

四、引導學生初步建立探究化學反應的定量視角

任務三的教學流程如圖4所示，教師先用資料展示拉瓦錫發現“質量守恒定律”的真實情境，引發探究問題：“如何在實驗室模仿和改進拉瓦錫的實驗呢？”在問題驅動下，教師再引導學生對比波義耳敞口實驗的失誤，分析該實驗設計的關鍵在于裝置密閉。學生小組合作設計，教師指導修改。學生先選擇試劑、儀器和用品，再進行實驗，觀測、記錄實驗現象，最后各小組進行成果展示，發展科學思維。學生從氣壓角度解釋實驗過程中出現的橡皮塞彈出的簡單問題，從氣球受浮力作用等物理學角度分析實驗數據。通過設計實驗和交流展示實驗結果，培養學生科學探究的能力，并初步用從定性到定量的角度研究化學反應。學生對實驗數據進行記錄、分析和解釋。這樣，能初步培養學生從跨學科角度分析和解決簡單的開放性問題的能力，形成批判性思維，具有敢于提出并堅持自己的見解、勇于修正或放棄錯誤觀點的科學精神。

在課堂總結的過程中，師生深入探討了中國人在科學領域的歷史成就。通過仔細查閱相關資料，我們發現有確鑿的證據表明，中國人早在唐朝就已經發現了氧氣，這一發現比歐洲人早了一千多年。這樣的歷史激發了學生的民族自豪感，使學生對化學學習更有信心。

參考文獻：

［1］鄭長龍.化學學科理解與“素養為本”的化學課堂教學［J］.課程·教材·教法，2019（9）.

［2］鄭長龍.核心素養導向的化學教學設計［M］. 北京：人民教育出版社，2021.

（責任編輯：楊強）