基于真實情境的初中化學項目式復習教學實踐研究

隨著新課程改革的深入推進，教育領域越來越重視項目式學習等多樣化教學模式的應用，以培養學生的核心素養和創新思維。與項目式教學相比，傳統的復習課側重于知識點的重復講解和機械記憶，缺乏真實情境和復雜問題的引入，容易導致學生興趣下降，難以內化與遷移應用知識[1]。因此，探索更有效的復習教學方式具有重要意義。

本研究以“工廠廢水處理”項目為例，結合項目式學習理念進行復習教學探索，旨在構建一種基于真實情境的初中化學復習教學模式，讓學生在真實問題情境中運用所學知識，發展綜合應用能力，從而提升初中化學復習課的教學效果。

一、項目內涵

作為連接課堂與現實世界的橋梁，化工素材是初中化學教學中的重要內容[2]?！肮S廢水處理”項目通過真實的工廠廢水處理情境，將初中化學知識融入實際問題解決過程，旨在提升學生對化學知識的理解與應用能力。作為環境保護的重要環節，廢水處理涉及多種化學反應和物質變化原理，包括酸堿反應、中和反應、復分解反應、吸附與溶解平衡等。在項目實施過程中，學生需要運用氫氧化鈉中和酸性廢水，添加沉淀劑去除重金屬離子，或利用活性炭吸附有機污染物等，這些內容均對應初中化學教材中的具體反應原理。將“工廠廢水處理”課題引入項目式復習教學，不僅能幫助學生鞏固化學基礎知識，還能促使其將理論知識與實際生活相聯系，培養其科學探究能力、科學思維和環保意識，增強其對化學學科價值的理解與社會責任感。

二、項目目標

本項目旨在通過將酸堿反應、中和反應、沉淀反應、吸附與溶解平衡等化學基本概念應用于實際問題解決，提升學生對化學知識的理解與應用能力。項目活動設計遵循與學習目標緊密結合的原則，要求學生設計和實施中和酸性廢水、沉淀重金屬離子、吸附有機污染物等實驗，直接應用相關化學原理，從培養學生的批判性思維和系統思考能力。在項目開展過程中，學生可通過分析和討論不同的廢水處理方法，掌握運用科學方法解決問題的能力。整個探究過程涵蓋實驗方案設計、數據分析和結果評估等環節，可提升學生的科學實驗探究能力。此外，項目中的設計環保方案和參觀污水處理廠等活動，可幫助學生認識化學在環境保護中的重要作用，培養其環保意識和社會責任感，實現化學學科價值認知與實際生活的有機結合。

三、項目實踐過程

（一）創設項目情境，確定探究任務

在復習課中，教師可先展示工廠廢水處理面臨的主要問題，引導學生回顧相關化學知識，認識廢水處理的實際應用價值。學生在觀看視頻、圖片和具體案例后，回顧廢水中常見的污染物類型（如酸堿廢水、重金屬離子、有機污染物和懸浮物）及其對環境和生命健康的影響。接著，教師可結合物理和化學處理方法的應用實例（如過濾、沉淀、吸附和中和反應等），幫助學生復習這些方法的原理及其在廢水處理中的作用，促進課堂知識與實際情境的結合。在此過程中，教師可設計引導性問題，如：“酸性廢水的pH為什么需要調節？”“哪些重金屬離子對水生生物的影響最大？”“吸附法如何去除有機污染物？”

為進一步鞏固知識，教師可組織小組討論活動，鼓勵學生分享對廢水處理的認識，并探討處理不同類型的污染物的物理和化學方法。討論問題可包括：“在什么情況下應優先選用沉淀法而不是過濾法？”“中和反應在廢水處理中有哪些實際限制？”“如何優化吸附材料的選擇以提高有機污染物的去除效果？”在這些問題的引導下，學生能夠深入分析各種處理方法的優缺點和適用條件。最后，教師應基于討論成果，引導學生明確本課的探究任務：探究有效處理工廠廢水中污染物的物理和化學方法。

（二）搭建知識橋梁，分解項目任務

1.任務一：分析廢水成分，初步確定處理方案

教師要向學生提供工廠廢水污染物處理方法（見表1），詳細列出工廠廢水中的主要污染物類型及其處理方法，為學生設計處理方案提供方向。學生需要根據表格信息初步判斷污染物的種類及其對環境的潛在危害，并結合反應原理設計實驗方案，選擇適宜的處理方法。

表1工廠廢水污染物處理方法

學生應將表格作為學習支架，識別和分析廢水中的污染物，并基于分析結果提出具體的處理方案。在小組討論和合作過程中，學生可利用表格中的信息，針對各類污染物提出相應的處理方法。例如，針對酸堿廢水，學生可設計中和反應方案，選擇合適的中和劑與反應條件；針對重金屬離子，學生可應用復分解反應原理，選用氫氧化鈉（NaOH）等沉淀劑，并優化實驗條件，有效去除金屬離子；針對有機污染物，學生可設計吸附實驗，采用活性炭等吸附劑，并調整吸附條件以提高去除效率；針對病原微生物，學生可采用氯氣消毒法，利用氯氣與水反應生成的強氧化性次氯酸殺滅微生物。各小組需要根據表格框架詳細制定實驗步驟、篩選處理藥劑和確定反應條件，以確保處理方案的科學性與可行性。

2.任務二：物理處理方法的實驗探究

在物理處理方法的實驗探究環節，學生可通過實驗驗證過濾、沉淀等物理處理方法的效果。實驗在實驗室內進行，學生按照設計好的步驟對廢水進行物理處理，觀察并記錄懸浮物和顆粒物的去除情況。這一環節旨在培養學生的實驗操作能力，使其熟練掌握濾紙、沉淀裝置、氣浮儀等設備的使用方法，理解物理處理方法在廢水凈化中的作用。教師可設計一系列問題，引導學生逐步探究物理處理的效果，如“什么是過濾？哪些污染物適合用過濾法去除？”“如何選擇和組合不同的過濾介質以優化過濾效果？”“如何設計實驗來比較不同過濾介質的效果？”學生圍繞這些問題展開討論，設計實驗方案，明確實驗變量和控制條件。在此過程中，學生需要分析不同過濾材料的作用，如棉花用于初步過濾大顆粒污染物，沙子用于截留細顆粒雜質，活性炭用于吸附微小顆粒和部分有機物，等等，并制定評估過濾裝置效果的標準。

為了使學生進一步理解物理處理方法的實際應用，教師可以組織學生自制簡易物理凈水裝置。學生可利用塑料瓶、沙子、活性炭和棉花等材料搭建小型層疊過濾裝置，觀察不同過濾介質對懸浮物和顆粒物的去除效果。在實驗過程中，教師應以問題鏈引導學生設計和優化過濾裝置，分析問題并提出改進方案，如增加過濾層數、更換過濾材料或調整材料排列順序等。實驗結束后，教師可進一步引導學生思考物理處理的適用性和局限性，如提出以下問題：“物理處理方法在廢水處理中存在哪些局限性？”“在實際廢水處理中，可以結合哪些其他方法來提升處理效果？”這些問題有助于學生深入理解物理處理的優缺點，促使他們探索物理處理與其他方法相結合的可行性，從而使他們全面認識廢水處理的復雜性。

3.任務三：化學處理方法的實驗探究

在化學處理方法的實驗探究環節，學生要按照預先設計的方案，對廢水中的酸堿物質、重金屬離子和有機污染物進行處理。實驗內容包括酸堿中和反應、沉淀反應和吸附實驗，學生需在實驗室中規范操作，記錄反應過程與結果，分析各處理方法的效果。本任務要求學生掌握化學實驗操作技能，如溶液配制、精確滴定以及實驗器材的安全使用等。教師應指導學生嚴格控制反應條件，確保實驗步驟的科學性和數據的可靠性。

為提升實驗的效果和可操作性，教師可用問題鏈引導學生思考和操作。例如，對于酸堿中和反應，教師可提出問題：“如何測定廢水的pH？”“應選擇哪種酸（或堿）進行中和？”“如何控制滴定量達到中和點？”對于沉淀反應（重金屬離子處理），教師可提出問題：“針對特定重金屬離子，應選擇何種沉淀劑？”“沉淀生成的速度和條件受哪些因素影響？”“如何處理反應生成的沉淀物？”對于吸附實驗（有機污染物處理），教師可提出問題：“哪種吸附劑去除有機污染物的效果更好？\"“如何測定吸附效率？”“實驗中需要控制哪些關鍵變量？”通過思考這些問題，學生能更好地理解實驗操作要點，提高實驗探究能力。

在具體操作中，學生可利用酸堿中和反應調節廢水pH，學習滴定技術，并觀察記錄酸堿反應的終點；在沉淀重金屬的實驗中，學生可選擇氫氧化鈉或硫化鈉等沉淀劑，觀察沉淀物的生成速度、顏色和形態，理解沉淀反應的選擇性與效率；在吸附實驗中，學生可通過對比活性炭、沸石等不同吸附劑的效果，分析吸附能力和時間的關系，探究吸附過程中的影響因素。實驗結束后，教師要引導學生反思處理方法的有效性，如提出“哪種處理方法在特定條件下最有效？”“如何改進實驗方案以提高處理效率？”等問題。這些問題有助于學生總結實驗經驗、思考改進方案，培養他們的創新思維和科學素養。

（三）修改完善方案，建立思維模型

在學生完成任務后，教師應補充生物處理的相關知識，如活性污泥法和生物濾池的應用，幫助他們更全面地理解如何分解廢水中的有機污染物和其他難降解物質。隨后，學生需要結合廢水處理的實際情況，建立思維模型，將所學的物理、化學和生物處理方法整合為一個系統化的框架，并思考如何合理安排各處理環節的順序，以更好地把握復雜的廢水處理問題。

在學生構建思維模型的過程中，教師可設計以下問題引導他們思考：“哪些因素會影響處理方法的選擇和優先級？”“在實際生產中，如何優化各處理環節的銜接？”這些問題有助于學生理清不同處理方法之間的邏輯關系，分析各處理方法的優缺點，明確每種方法在廢水處理流程中的作用及適用條件。在教師的指導下，學生可將物理、化學和生物處理方法有機結合，并通過繪制流程圖或使用圖表，將思維模型可視化，直觀呈現各個處理步驟、決策點和優化策略。模型中需標明每個步驟的輸入與輸出、關鍵影響因素和改進方向，使模型具備動態調整能力。

通過建立思維模型，學生能夠系統地掌握廢水處理的整體流程，培養整合知識、優化流程和解決實際問題的能力。教師還應鼓勵學生持續反思和優化模型，使模型能夠適應實際生產中復雜多變的廢水處理需求。

四、項目教學反思

在本次教學實踐中，學生通過規劃、設計、選擇、優化、調整和反饋等環節，學習了廢水處理的方法，體驗了化學理論與實際應用相結合的過程。這一項目化教學設計借助引導性問題和實驗操作，幫助學生建立對廢水處理的整體認知框架，形成科學的思維模型。在此過程中，學生不僅掌握了廢水處理的具體方法，還在實際情境中提升了決策能力和問題解決能力。

反思發現，學生在方法整合時往往傾向于采用單一處理方式，對多種方法協同應用的理解不足，這在一定程度上限制了問題解決的多樣性和創新性。針對這一問題，未來的教學應注重科學思維與工程思維的結合，引導學生從整體視角靈活調整和優化方案。為進一步提升學生的綜合應用能力，建議從以下方面優化教學設計：一是通過多角度問題引導，促進學生從不同維度分析問題，生成多元化解決方案；二是增加跨學科內容，將物理、數學和生物學等學科的知識融入化學項目，拓寬學生的視野；三是創設基于真實情境的問題，引導學生在實踐探索中提升復雜環境下的決策能力。這些改進措施可培養學生的系統思維、統籌能力和創新意識，使其在面對復雜實際問題時能夠做出更全面、更靈活的決策。

［參考文獻]

[1]顧建辛，葉依叢.以“項目式學習”推進高中化學“單元主題教學”的理論思考與實踐操作［J].化學教學，2023（8）：21-27.

[2]張巍.化工情境素材的開發和應用：以“染織工業中的酸和堿”為例［J］.化學教學，2024（4）：45-50.