基于真實情境的化學工藝流程復習課項目式教學探索

《義務教育化學課程標準》2022年版）指出要大力開展核心素養導向的教學，創設真實、生動、直觀且富有啟迪性的學習情境，注重開展項目式學習活動和跨學科學習活動，引導學生在\"做中學”\"用中學\"\"創中學”。復習課是化學教學的重要課型，需要在新課的基礎上準確分析學情，結合學業要求，尋找教學素材，設計教學活動，達成對知識的鞏固、鏈接，提升學生解決問題和遷移應用的能力。工藝流程復習課充分體現了化學知識的應用價值，也是教師教學的難點，既要鞏固基礎知識，又要關注學生現場學習、歸納總結、遷移應用等能力的培養。作為初中學業水平考試考查常見形式的工藝流程圖，在教材中并不具備直接的情境素材，需要教師根據學情和學業要求，尋找合適的情境素材，設計教學活動，落實課標學業質量要求。在此，我們以“蛋殼變形記”為真實情境，探討基于項目式學習的工藝流程復習課教學設計與實踐。在項自進行過程中以教材實驗重組的形式設計真實實驗情境，讓學生在真實、豐富、遞進的學習情境中完成對工藝流程問題的理解和解決問題方法的提煉。

一、教學目標與流程設計

1.教學目標

（1）通過對生活用品和廢棄材料進行組裝改進實驗，培養學生學習化學的興趣。（2）通過從蛋殼到藥片實驗過程的真實體驗，培養學生科學探究與實踐能力。（3）通過運用控制變量法設計實驗，分析評價，總結歸納工藝流程模型，發展科學思維。（4）通過物質轉化，實現“蛋殼變形”，促進物質轉化觀的形成，體悟學科價值。

2.教學流程

本課以“老年人補鈣偏方：蛋殼泡醋\"的實際情境引入，在項目主線背景下涉及多個學習活動，包括提出問題預設方案、原料預處理、探尋反應條件、探尋反應裝置、探尋提純裝置、探尋壓制藥片的方案、建構工藝流程的認知模型等環節。活動以真實情境為依托，以項目為導引層層遞進，運用知識設計實驗解決問題，培養學生的科學思維能力、實踐能力和協作能力，強化學生對工藝流程問題的理解和建構。教學流程如圖1。

二、教學設計與意圖

1.提出問題，預設方案

[情境素材]許多老年人習慣用蛋殼泡醋來補鈣，這種方法口感不佳，且劑量難以精準控制，給健康帶來了不確定性。為優化老年人補鈣的偏方，結合查閱資料，教師展示蛋殼的主要成分（如表1）。

[提出問題]蛋殼泡醋來補鈣合理嗎？你想怎么做？

[學生活動]討論。

[學生]提出可以直接食用蛋殼粉來補鈣的方法，指出蛋殼粉中的碳酸鈣在胃中與鹽酸反應會生成二氧化碳，對于患有胃潰瘍的人來說，可能是一個潛在的健康風險。經討論交流，提出將蛋殼轉化為醋酸鈣小藥片，既能提高補鈣的安全性和有效性，方案又定量可控。

[生成問題]如何將碳酸鈣轉化為醋酸鈣？

[教師]結合所學的酸和鹽的化學性質，引導學生進行類比分析。

[學生活動]提出碳酸鈣與醋酸可以發生反應生成醋酸鈣，在家中還可以使用白醋與蛋殼來進行這一實驗。

設計意圖：通過生活中的真實情境提出項目問題，教師引導學生應用所學知識并結合資料，提出合理方案，激發學生實踐探索的興趣。

2.原料預處理

[情境素材]廢棄蛋殼。

[教師]引導學生觀察蛋殼表面覆蓋著一層薄膜及其他雜質。[提出問題]這些物質是什么？如何有效地去除它們呢？[學生活動]分組實踐，利用清水和軟布對蛋殼進行細致清洗。設計意圖：通過“清潔蛋殼”這一實踐，培養學生的觀察能力、動手能力和團隊合作精神。

3.探尋反應條件

[情境素材]老年人將蛋殼泡入醋中的場景。

[提出問題]為什么老年人說蛋殼泡醋通常要一兩個月以后才能食用？

[學生]反應太慢了。

[提出問題]蛋殼和醋酸反應速率的影響因素有哪些？我們可以用控制變量法設計實驗方案探尋最佳的反應條件。

[教師]引導學生依據一定時間內產生氣泡的快慢來觀察化學反應速率。

[學生]小組交流，找出變量，借助表格（如表2）設計實驗。

方案1：探究蛋殼的形態對化學反應速率的影響。用塊狀蛋殼和粉末狀蛋殼進行比較，等質量的不同形態的蛋殼和等質量等溶質質量分數的醋酸溶液反應，觀察產生氣泡的快慢。

方案2：探究醋酸濃度對化學反應速率的影響。將等體積不同濃度的醋酸溶液加入等質量的蛋殼粉中，觀察產生氣泡的快慢。

方案3：探究攪拌對化學反應速率的影響。將等質量等溶質質量分數的醋酸溶液加入等量的蛋殼粉（或蛋殼片）中，對比攪拌與不攪拌時產生氣泡的快慢。

方案4：探究溫度對化學反應速率的影響。將等質量等溶質質量分數的醋酸溶液分別加入兩個棒棒冰袋子中，其中一只進行熱水浴;稱取等量的蛋殼粉（或蛋殼片）分別加入兩個棒棒冰袋子里，觀察產生氣泡的快慢。

通過以上四個實驗，教師引導學生找到工業實際生產中醋酸鈣的最佳反應條件。

設計意圖：通過對控制變量法的應用，教師設計實驗尋找最佳反應條件，培養學生的團隊協作能力、實驗設計能力和數據分析能力，引導學生將知識與生產實踐相結合，運用所學知識解決實際問題。在探尋反應條件的過程中，學生不僅鞏固了控制變量設計實驗的方法，還嘗試從經濟、環保等多角度綜合考慮問題，為未來的學習和工作奠定堅實的基礎。

4.探尋反應裝置

情境素材蛋殼粉與醋酸溶液反應實驗。

[提出問題]家中有沒有容器可以用于該反應呢？

[學生活動]可以將碗作為反應容器，筷子當成攪拌工具，構建簡易的固液常溫反應裝置。

[生成問題]隨著實驗的進行，反應生成了殘渣（查閱資料得知殘渣成分富含磷酸鈣和磷酸鎂）。怎樣分離這些殘渣呢？

[學生活動]基于殘渣的溶解性，我們可以用過濾的方法去除殘渣。

[生成問題]用什么物品可以進行過濾呢？

[學生活動]用口罩進行過濾，口罩的外面兩層透水性不好，最內層紗布可以用來過濾。部分小組設計出一體化實驗裝置，將反應與過濾兩個環節巧妙結合（如圖3）。

[教師]濾渣含磷酸鈣和磷酸鎂可直接作為磷肥使用，實現了從廢棄物到資源的華麗轉身。

設計意圖：基于項目情境，教師引導學生探尋反應條件和反應裝置，在此過程中充分調動學生在“做中學”“用中學”“創中學”，不僅加強對控制變量法和基本儀器裝置的認識，也在潛移默化中讓學生體會到工藝流程問題的思考探索過程。在條件探尋和裝置優化的過程中，基于真實項目情境，教師讓學生的思考和活動層層遞進。從淺層現象到原理分析再到實踐轉化的深入思考，調動了學生團隊協作、資料查閱、評價質疑等能力，廢渣處理也增強了學生的環保意識和資源再利用的可持續發展理念。

5.探尋提純裝置

[情境素材]展示過濾后的濾液。

[提出問題]醋酸鈣溶解于濾液中，我們怎樣從溶液中將它提取出來？

[教師]提供醋酸鈣的溶解度曲線。

[學生活動]思考交流，醋酸鈣的溶解度隨溫度變化并不顯著，使用蒸發結晶提取醋酸鈣。

[生成問題]在日常的生活物品中可以用什么去蒸發結晶呢？

[學生交流]將一個易拉罐側面剪開，創造了一個簡易的蒸發血，并在其底部小心翼翼地倒入醋酸鈣溶液。隨后，點燃一根小蠟燭置于罐內，利用火焰產生的熱量加速水分的蒸發（如圖4）。

設計意圖：教師通過醋酸鈣溶解度曲線理解和應用，培養學生運用所學知識解決實際問題的能力；利用日常生活中的物品進行實驗，激發學生的學習興趣和好奇心，鼓勵學生探索和創新。

6.探尋壓制藥片的方案

[情境素材]蒸發結晶后的醋酸鈣固體粉末。

[生成問題]能不能制成藥片形狀呢？

[查閱資料]成人每次僅需服用 0.2g 微小劑量的醋酸鈣即可。常見藥片中常含有淀粉基質，我們可以在醋酸鈣粉末中按十倍比例加入熟米粉作為填充劑。每顆藥片在達到 2.2g 時，不僅大小適中，便于服用，且其含鈣元素質量恰好相當于50.6毫克，契合成人單次補鈣的需求。

[學生活動]手工捏制藥片，形態各異，定量不準確；利用瓶蓋進行壓制，卻遇到脫模難題。學生創造性地使用吸管為模具，精確控制吸管長度（0.6厘米），實現了藥片的快速成型與便捷脫模，且每片藥片的質量穩定在2.2克左右，含鈣量精確至50.6毫克，滿足了設計需求。（如圖5）

設計意圖：通過自制醋酸鈣藥片的實踐過程，解決劑量控制、成型脫模等問題，學生加強了對定量研究意義的理解，并創造性地提出藥片成型脫模的有效方案。成果的最終呈現激發了學生學習化學的熱情，讓學生體悟化學的學科價值，為未來的科學探索之路奠定了堅實的基礎。

7.構建工藝流程的認知模型

教師引導學生系統地回顧整個項目流程，提煉出工業流程的環節和核心思想（見圖6）。

設計意圖：本環節的設計，旨在通過構建工藝流程模型的方式，培養學生提煉規律與方法的能力、構建模型的能力，以及知識遷移應用的能力。

三、教學反思

本節課的教學設計充分體現了“做中學”“用中學”“創中學”的教學理念。通過廢棄雞蛋殼轉化為自制鈣片的過程，學生在項目實踐中遇到了補鈣劑的選擇、反應速率的調控、尋找家庭實驗中儀器和裝置的替代品和定量補鈣等系列問題。學生在實踐中發現問題、解決問題，從而達成基于項目的核心素養發展。在完成“蛋殼變形”的同時，基于具體案例體驗了工藝的核心流程，教師引導學生抽象出工藝流程的一般認知模型，促進深度學習的發生，提高學生遷移應用的能力。

我們在教學過程中也遇到幾個困境：一是在使用生活用品替代實驗儀器的時候，沒有提出生活用品中的成分是否對反應造成影響，對學生辯證思維能力的培養不足；二是易拉罐簡易蒸發裝置中蠟燭燃燒一段時間后會變短，導致火焰無法接觸到罐底，熱源尚需改進；三是，本節課涉及多次學生分組實踐和討論交流，若要在1課時完成本節內容的教學，對學生的基礎有一定的要求，對于基礎相對薄弱的學生，需要設計前置課，對于基礎知識和基本實驗技能進行鋪墊復習。

本節課的教學設計以新課標為導向，基于真實生活情境，通過多樣化家庭實驗將廢棄蛋殼轉化為醋酸鈣藥片，通過情境線、活動線、知識線、素養線四維聯動，引導學生體驗物質制備的全過程，并建構工業流程模型，強化了科學探究、實踐創新及社會責任意識。未來教學中，我們將進一步拓展生活資源，聚焦真實問題情境，開發更多項目式學習任務，深化核心素養導向的教學實踐。同時，期待能融入數字化工具輔助實驗數據分析，提升科學探究的深度與廣度，培養兼具創新精神與實踐能力的未來人才。