基于真實(shí)情境的初中化學(xué)項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)踐

摘 要：文章探討了在初中化學(xué)教學(xué)中實(shí)施項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的實(shí)踐案例，以“金屬資源綜合利用”為主題，旨在通過真實(shí)情境下的探究式學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生對化學(xué)知識的興趣，培養(yǎng)其問題解決能力、團(tuán)隊(duì)合作精神和創(chuàng)新思維。筆者以“科學(xué)探究假黃金真面目”作為教學(xué)載體，對初中化學(xué)“金屬資源綜合利用”單元展開項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)踐，促使學(xué)生通過完成五項(xiàng)具體任務(wù)加深對初中化學(xué)知識的縱向理解，進(jìn)而將所學(xué)的化學(xué)知識作為強(qiáng)有力的科學(xué)證據(jù)進(jìn)行真假黃金的鑒別，并在鞏固所學(xué)知識的同時形成學(xué)科的基本思維，以此樹立正確的消費(fèi)觀念。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目式教學(xué)；真實(shí)情境；初中化學(xué)

中圖分類號：G632"" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A"" 文章編號：1008-0333（2025）14-0130-04

收稿日期：2025-02-15

作者簡介：江愛香，本科，中學(xué)一級教師，從事初中化學(xué)教學(xué)研究。[FQ）]

隨著教育改革的深入，傳統(tǒng)教學(xué)模式已難以滿足培養(yǎng)核心素養(yǎng)的需求。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)作為一種以學(xué)生為中心、問題為導(dǎo)向的教學(xué)方法，因其能夠促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、深度理解和知識遷移而受到廣泛關(guān)注。在初中化學(xué)教學(xué)中，引入項(xiàng)目式學(xué)習(xí)不僅能夠增強(qiáng)課堂的趣味性和互動性，還能使學(xué)生在解決實(shí)際問題的過程中深化對化學(xué)概念的理解，培養(yǎng)科學(xué)探究精神和社會責(zé)任感。筆者選取滬教版初中化學(xué)九年級上冊第6章《金屬資源綜合利用》作為教學(xué)案例，通過設(shè)計(jì)并實(shí)施一系列基于真實(shí)情境的教學(xué)活動，探索項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在初中化學(xué)教學(xué)中的有效應(yīng)用策略。

1 教學(xué)單元分析

案例選自

滬教版初中九年級上冊第6章《金屬資源綜合利用》，通過設(shè)計(jì)假黃金鑒定的項(xiàng)目式教學(xué)活動，能夠有效地整合與金屬及其材料相關(guān)的零散知識點(diǎn)，構(gòu)建一條邏輯清晰、知識緊密相連的學(xué)習(xí)路徑[1]。這不僅有助于學(xué)生深化理解課本理論，還能培養(yǎng)學(xué)生問題的分析和解決能力，促進(jìn)多維度思考物質(zhì)特性的能力養(yǎng)成，同時積累寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1.1 社會影響

在技術(shù)進(jìn)步與合金應(yīng)用日益廣泛的背景下，市場上金屬資源的使用范圍也越來越廣泛，大到高鐵或神舟飛船，小到暖寶寶或蒸汽眼罩，給人們的生活帶來了極大的便利及影響。深入研究金屬的性質(zhì)，有助于培養(yǎng)學(xué)生正確的金屬資源使用觀念，教師介紹有關(guān)金屬的冶煉和保護(hù)，能夠強(qiáng)化學(xué)生對金屬價值和保護(hù)必要性的認(rèn)識。

1.2 學(xué)術(shù)意義

金屬性質(zhì)、冶煉和保護(hù)的教學(xué)中涵蓋了《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）中的各類金屬，為學(xué)生提供了一個全面探索金屬特性和材料性質(zhì)的平臺，既滿足了《課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求，又促進(jìn)了學(xué)科深度認(rèn)知。

1.3 教育價值

從日常現(xiàn)象出發(fā)，挖掘科學(xué)探究的靈感，關(guān)注金屬資源與社會經(jīng)濟(jì)的關(guān)聯(lián)，有助于拓寬學(xué)生的知識視野，增強(qiáng)學(xué)生對科學(xué)與生活的聯(lián)系感知。

1.4 學(xué)生受益

該項(xiàng)目讓學(xué)生親身體驗(yàn)到化學(xué)知識如何源于生活并服務(wù)于生活，促使學(xué)生理解物品價值的實(shí)質(zhì)。

2 教學(xué)目標(biāo)及教學(xué)流程

2.1 教學(xué)目標(biāo)

學(xué)科素養(yǎng)的提升依賴于將精煉的學(xué)科知識嵌入實(shí)際情境的學(xué)習(xí)過程。因此，該項(xiàng)目以社會上普遍存在的金屬資源利用為切入點(diǎn)，旨在通過一系列探究活動實(shí)現(xiàn)以下教學(xué)目標(biāo)。

（1）構(gòu)建金屬資源知識框架：通過項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，學(xué)生將系統(tǒng)地掌握金屬元素的特性，深入理解金屬提煉的科學(xué)原理與技術(shù)，學(xué)習(xí)如何有效管理金屬資源，以及金屬制品的維護(hù)與保護(hù)策略。

（2）培養(yǎng)科研精神與實(shí)踐技能：學(xué)生將掌握科學(xué)研究的基本原則與實(shí)驗(yàn)操作流程，提升實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與執(zhí)行能力，進(jìn)而促進(jìn)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展，包括批判性思維、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力[2]。

（3）解決現(xiàn)實(shí)問題并激發(fā)學(xué)習(xí)熱情：鼓勵學(xué)生運(yùn)用化學(xué)知識分析和解決現(xiàn)實(shí)生活中的難題，如金屬的冶煉，以此激發(fā)學(xué)生對化學(xué)的興趣，同時培養(yǎng)社會責(zé)任感，使其認(rèn)識到科學(xué)知識的價值與影響力。

2.2 情景導(dǎo)入

以高鐵為例，介紹高鐵制造中大量使用的金屬材料，如鋁合金車體和不銹鋼部件等。引導(dǎo)學(xué)生思考以下問題：高鐵為什么選用這些金屬？這些金屬具有哪些獨(dú)特的性質(zhì)？它們的冶煉過程是怎樣的？如何保護(hù)這些金屬以延長使用壽命？

2.3 知識回顧與梳理

（1）金屬性質(zhì)：復(fù)習(xí)金屬的物理性質(zhì)（如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性等）和化學(xué)性質(zhì)（如與酸、堿、氧氣的反應(yīng)）。

（2）金屬冶煉：介紹金屬冶煉的基本原理和方法（如浸出法、熔融法、化學(xué)法等），并特別強(qiáng)調(diào)高鐵制造中可能用到的冶煉技術(shù)。

（3）金屬保護(hù)：討論金屬腐蝕的原因及防止腐蝕的方法（如電鍍、涂漆、合金化）。

2.4 分組實(shí)施項(xiàng)目

將項(xiàng)目分解成三個任務(wù)，并將任務(wù)1移到課堂教學(xué)前完成，其具體的教學(xué)任務(wù)、教學(xué)活動以及設(shè)計(jì)意見見表1。

3 實(shí)施過程

根據(jù)班級實(shí)際情況，將學(xué)生劃分成若干小組，每組5～8人進(jìn)行項(xiàng)目合作式學(xué)習(xí)。在項(xiàng)目實(shí)施前，教師與學(xué)生應(yīng)做好以下準(zhǔn)備工作，并形成基本認(rèn)知。

教師根據(jù)教材要求，提前查閱相關(guān)資料，歸納常見金屬所包含的元素種類，并對其差異性和共性進(jìn)行分析。學(xué)生需要簡單了解組成金屬的元素類型，并初步認(rèn)知不同金屬元素在性質(zhì)上存在的差異。

3.1 環(huán)節(jié)1：預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)論

3.1.1 方案設(shè)計(jì)

【方案1】鋁合金材料調(diào)研

鋁合金是由鋁與其他金屬（如銅、鎂、鋅、硅等）按一定比例混合熔煉而成的合金。鋁合金因其輕量化和高強(qiáng)度的特性，被廣泛應(yīng)用于高速列車車體的制造中。調(diào)研鋁合金材料的性能及高鐵選擇鋁合金作車體的原因［3］。

【方案2】不銹鋼材料調(diào)研

不銹鋼主要由鐵、鉻、鎳等元素組成，具有良好的耐腐蝕性和美觀性。高鐵車體中使用的不銹鋼多為鎳鉻奧氏體不銹鋼。調(diào)研不銹鋼材料的性能及高鐵車體選用不銹鋼材料的原因。

【方案3】復(fù)合材料（碳纖維、玻璃纖維等）

復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學(xué)方法組成的具有新性能的材料。高鐵車體中常用的復(fù)合材料包括碳纖維、玻璃纖維等。調(diào)研復(fù)合材料的性能及高鐵車體選用復(fù)合材料的原因。

接下來，設(shè)計(jì)三個簡單的金屬冶煉實(shí)驗(yàn)，以模擬高鐵制造中可能涉及的金屬冶煉過程，可以選擇三種不同的金屬或合金作為示例，并考慮其在實(shí)際高鐵制造中的潛在應(yīng)用。

3.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

【實(shí)驗(yàn)1】模擬鋁的電解冶煉

（1）目的：模擬工業(yè)上通過電解法冶煉鋁的過程。

（2）材料：①氧化鋁（Al2O3）粉末，②石墨電極，③熔融鹽電解質(zhì)（如冰晶石Na3AlF6與氧化鋁的混合物），④電解槽，⑤直流電源，⑥坩堝及加熱設(shè)備。

（3）步驟：

①將氧化鋁粉末與適量的冰晶石混合均勻，放入電解槽中的坩堝內(nèi)。

②使用加熱設(shè)備將混合物加熱至熔融狀態(tài)。

③在電解槽兩側(cè)分別插入石墨電極。

④連接直流電源，開始電解。鋁離子在陰極得到電子還原成鋁，陽極生成氧氣。

【實(shí)驗(yàn)2】模擬鐵的還原冶煉（焦炭還原法簡化版）

（1）目的：模擬使用焦炭還原鐵礦石中的鐵氧化物冶煉鐵的過程（高鐵制造中雖不直接冶煉鐵，但此實(shí)驗(yàn)可作為金屬冶煉基礎(chǔ)示例）。

（2）材料：①氧化鐵（Fe2O3）粉末或小型鐵礦石，②焦炭顆粒，③石灰石（可選，用于造渣），④坩堝，⑤加熱設(shè)備（如煤氣燈或電爐），⑥通風(fēng)設(shè)備（確保安全排出產(chǎn)生的氣體）。

（3）步驟：

①將氧化鐵粉末或鐵礦石與焦炭顆粒混合均勻，放入坩堝中。

②加入少量石灰石以助熔和造渣。

③使用加熱設(shè)備加熱混合物至高溫，使焦炭燃燒產(chǎn)生還原性氣體（如一氧化碳）。

④一氧化碳還原氧化鐵生成鐵和二氧化碳。

⑤待反應(yīng)完成后，冷卻坩堝，取出生成的鐵塊或鐵粉。

⑥收集陰極上析出的鋁。

【實(shí)驗(yàn)3】模擬不銹鋼合金制備（簡化版）

（1）目的：模擬通過合金化方法制備不銹鋼的過程（非嚴(yán)格工業(yè)流程，但可展示合金化原理）。

（2）材料：①純鐵粉，②鉻粉（不銹鋼主要合金元素之一），③鎳粉（可選，增強(qiáng)不銹鋼性能），④熔融劑（如硼砂，用于降低熔點(diǎn)），⑤坩堝，⑥加熱設(shè)備，⑦模具（用于成型）。

（3）步驟：

①按一定比例混合純鐵粉、鉻粉和鎳粉（如果使用）。

②加入適量熔融劑并混合均勻。

③將混合物放入坩堝中，使用加熱設(shè)備加熱至熔融狀態(tài)。

④熔融狀態(tài)下充分?jǐn)嚢瑁_保合金元素均勻分布。

⑤將熔融的合金倒入預(yù)熱的模具中，冷卻成型。

⑥取出并清理成型的合金塊。

3.2 環(huán)節(jié)2：教師評估預(yù)設(shè)方法

在上述方案中，方案1～3和實(shí)驗(yàn)1～3利用金屬物理性質(zhì)對其進(jìn)行鑒別。但是，在實(shí)際操作過程中，利用金屬化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行檢測，具有更高的準(zhǔn)確性。因此，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)判定時，需進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

3.3 環(huán)節(jié)3：學(xué)生分組探究

每組將獲得實(shí)驗(yàn)器材，以及一系列化學(xué)試劑與工具，包括但不限于氧化鋁、氧化鐵、石灰石、砂紙、滴管、酒精燈、鑷子、托盤天平、量筒、小刀、磁鐵和火柴等[4]。實(shí)驗(yàn)中還將使用燒杯、點(diǎn)滴板及廢液缸作為輔助器材，學(xué)生需依據(jù)評估后的實(shí)驗(yàn)方案，遵循正確的操作順序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，確保安全與效率。

3.4 環(huán)節(jié)4：匯報實(shí)驗(yàn)成果并總結(jié)

教師利用合金中不同金屬的活動性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，能夠使學(xué)生進(jìn)一步掌握金屬化學(xué)性質(zhì)和發(fā)生置換反應(yīng)的規(guī)律，從而使學(xué)生初步從微觀角度分析金屬活動及電子得失難易程度。實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚴箤W(xué)生認(rèn)識到金屬資源的種類繁雜，而金屬的冶煉需要緊密結(jié)合金屬的性質(zhì)展開。學(xué)生在這一過程中能夠掌握知識，明確生活中如何避免金屬腐蝕及合理利用金屬的方法，有助于提高學(xué)科核心素養(yǎng)。

4 教學(xué)反思

通過圍繞高鐵車體制造使用的金屬展開項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅掌握了金屬資源的物理屬性（如色澤、硬度和密度），還深入了解了金屬的化學(xué)特性，特別是金屬表面氧化層的作用及其對金屬活性的影響。實(shí)驗(yàn)中，通過對不同金屬的冶煉，直觀展現(xiàn)了金屬活動性順序的概念，深化了學(xué)生對化學(xué)知識的理解，增強(qiáng)了學(xué)生的專業(yè)信心和素養(yǎng)[5]。該項(xiàng)目不僅提升了學(xué)生運(yùn)用課本知識解決現(xiàn)實(shí)問題的能力，還提升了學(xué)生的專業(yè)技能。問題的提出是學(xué)習(xí)旅程的起點(diǎn)，活動是實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的基石，而評估則是確保學(xué)習(xí)智慧化的關(guān)鍵。項(xiàng)目式教學(xué)作為連接理論與實(shí)踐的橋梁，是通向高效學(xué)習(xí)的捷徑，項(xiàng)目展示更是激發(fā)學(xué)生內(nèi)在學(xué)習(xí)動力的利器。因此，教師應(yīng)繼續(xù)探索更多有意義的項(xiàng)目，以促進(jìn)核心知識的系統(tǒng)化構(gòu)建與核心素養(yǎng)的具體化落實(shí)，助力學(xué)生構(gòu)建更完善的認(rèn)知模型。

5 結(jié)束語

通過對《金屬資源綜合利用》單元開展項(xiàng)目式教學(xué)工作可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在該教學(xué)模式下能夠提升學(xué)習(xí)興趣、促進(jìn)深度學(xué)習(xí)、培養(yǎng)綜合能力。學(xué)生在參與項(xiàng)目的過程中，不僅掌握了金屬及其材料的基本知識，更重要的是學(xué)會了如何運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題、如何在團(tuán)隊(duì)中有效溝通與協(xié)作，以及如何在實(shí)踐中培養(yǎng)創(chuàng)新意識和環(huán)保意識。因此，教師應(yīng)繼續(xù)探索和完善項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在初中化學(xué)乃至其他學(xué)科中的應(yīng)用，努力構(gòu)建更加開放、包容、富有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)環(huán)境，為學(xué)生的全面發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。同時，也期待更多的教育工作者參與到項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的實(shí)踐中來，共同推動教育教學(xué)模式的創(chuàng)新與發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

［1］朱峰。初中化學(xué)單元復(fù)習(xí)中“理”和“趣”的實(shí)施策略：以“金屬和金屬材料”單元復(fù)習(xí)為例[J]。中學(xué)教學(xué)參考，2020（26）：79-80。

[2] 成果，包慧。“金屬及金屬材料”復(fù)習(xí)課項(xiàng)目式教學(xué)：暖寶寶中的金屬材料[J]。化學(xué)教與學(xué)，2023（13）：80-84，88。

[3] 壽開，肖中榮。基于認(rèn)知模型的“鋁和鋁合金”教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J]。中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2021（11）：29-32。

[4] 梁安然。民族特色情境教學(xué)設(shè)計(jì)在高中化學(xué)中的實(shí)踐研究[D]。呼和浩特：內(nèi)蒙古師范大學(xué)，2020。

[5] 鐘素琴，李根薰，鄒標(biāo)。基于真實(shí)情境的工藝流程復(fù)習(xí)課項(xiàng)目式教學(xué)研究：以“磷酸鐵鋰電池正極金屬材料回收”為例[J]。中學(xué)理科園地，2022，18（4）：8-10。

［責(zé)任編輯：孫美齊］