林偉 黃丹青

摘要：采取項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的教學(xué)理念引領(lǐng)高三化學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)，設(shè)計(jì)出以硫代硫酸鈉為情境素材的項(xiàng)目式實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。通過(guò)真實(shí)且富有挑戰(zhàn)性的項(xiàng)目式實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，改變了以往以紙筆練習(xí)為主的高考實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué)模式。讓學(xué)生在項(xiàng)目式實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，提升在真實(shí)復(fù)雜情境的實(shí)驗(yàn)探究能力，發(fā)展化學(xué)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目式學(xué)習(xí);高考復(fù)習(xí);化學(xué)實(shí)驗(yàn);硫代硫酸鈉

文章編號(hào)：1008-0546（2021）06-0055-04 中圖分類號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.06.015

一、問(wèn)題的提出

化學(xué)實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中的地位無(wú)需多言，既是課程標(biāo)準(zhǔn)的核心內(nèi)容，更是高考考查的重點(diǎn)，但是傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)高考復(fù)習(xí)往往效果一般，究其原因是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)K的復(fù)習(xí)是通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)典型習(xí)題，進(jìn)行反復(fù)訓(xùn)練，企圖通過(guò)大量紙筆練習(xí)來(lái)鞏固實(shí)驗(yàn)知識(shí)、技能。也有學(xué)校通過(guò)組織學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，以重做教材必做實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行復(fù)習(xí)，但是此種“炒冷飯”式的做法存在著學(xué)生興趣不高，復(fù)習(xí)教學(xué)活動(dòng)缺少針對(duì)性的問(wèn)題。

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)（project-based learning簡(jiǎn)稱PBL），以小組合作方式解決項(xiàng)目任務(wù)的學(xué)習(xí)模式，學(xué)生圍繞具體的學(xué)習(xí)項(xiàng)目，選擇學(xué)習(xí)資源，通過(guò)學(xué)生自主探究和自主學(xué)習(xí)進(jìn)行實(shí)踐體驗(yàn)、分析討論、探索創(chuàng)新等環(huán)節(jié)，獲得具體知識(shí)、形成專門技能、發(fā)展個(gè)人能力川。而對(duì)于高三學(xué)生而言，在復(fù)習(xí)階段開展基于真實(shí)情境的項(xiàng)目式實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生在完成項(xiàng)目式的分組實(shí)驗(yàn)中，復(fù)習(xí)學(xué)科實(shí)驗(yàn)知識(shí)與實(shí)驗(yàn)技能，同時(shí)感受實(shí)驗(yàn)與理論之間的聯(lián)系與區(qū)別，體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的復(fù)雜性及綜合性，其復(fù)習(xí)效果遠(yuǎn)非單純的紙筆訓(xùn)練所能達(dá)到。其次，基于真實(shí)情境的項(xiàng)目式實(shí)驗(yàn)，將學(xué)生帶入真實(shí)情境，解決實(shí)際問(wèn)題，較之單純的重做必做實(shí)驗(yàn)，更能把已有實(shí)驗(yàn)知識(shí)和技能有效遷移應(yīng)用到解決真實(shí)問(wèn)題中去。

本案例“硫代硫酸鈉的制備與性質(zhì)探究”，就是采取項(xiàng)目式學(xué)習(xí)模式，探究硫代硫酸鈉這一重要的化工原料，將真實(shí)素材貫穿課堂教學(xué)，引領(lǐng)實(shí)驗(yàn)?zāi)K的高考復(fù)習(xí)。

二、項(xiàng)目教學(xué)課時(shí)劃分與教學(xué)思路

硫代硫酸鈉在現(xiàn)行教材并未詳細(xì)介紹相關(guān)性質(zhì)，更多的是在相關(guān)的試題中出現(xiàn)，屬于學(xué)生“既熟悉又陌生”的物質(zhì)。通過(guò)對(duì)“硫代硫酸鈉的制備與探究”這一項(xiàng)目式的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，可以覆蓋中學(xué)階段中關(guān)于物質(zhì)制備、分離提純、定性定量分析、控制變量、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)等多種實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)與技能，多維度發(fā)展學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力。具體來(lái)看，我們將本項(xiàng)目式學(xué)時(shí)活動(dòng)分三個(gè)課時(shí)。整個(gè)項(xiàng)目的課時(shí)劃分與教學(xué)思路如圖1所示，我們從整體規(guī)劃整個(gè)單元的教學(xué)，實(shí)現(xiàn)了“教、學(xué)、評(píng)”的一體化。

課時(shí)1硫代硫酸鈉的制備與提純。以工業(yè)上制取硫代硫酸鈉的真實(shí)情境，在教師指導(dǎo)下，學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行模擬。利用對(duì)化工生成流程進(jìn)行復(fù)原與模擬，在提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的同時(shí)，也可以發(fā)展學(xué)生解決綜合問(wèn)題的能力，本節(jié)課我們采用兩種不同的方法來(lái)制備硫代硫酸鈉，讓學(xué)生分成兩組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)分析兩種路線的優(yōu)劣，引導(dǎo)學(xué)生從經(jīng)濟(jì)效益與綠色化學(xué)等多方面、多角度進(jìn)行思考。同時(shí)通過(guò)此課時(shí)，可以相對(duì)完整地將中學(xué)階段中需要掌握的物質(zhì)分離方法，如過(guò)濾、蒸發(fā)、結(jié)晶等操作逐一呈現(xiàn)，有利于學(xué)生復(fù)習(xí)鞏固。

課時(shí)2硫代硫酸鈉的定性、定量分析。硫代硫酸鈉中硫酸根的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)屬于定性分析實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生們利用提供的信息，設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)是學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的集中體現(xiàn)，學(xué)生需要綜合運(yùn)用所學(xué)化學(xué)知識(shí)，思考化學(xué)實(shí)驗(yàn)的具體實(shí)施方法，初步設(shè)計(jì)并不斷優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，最終完成實(shí)驗(yàn)。該過(guò)程既能加深學(xué)生對(duì)所學(xué)化學(xué)知識(shí)的理解，又能讓其體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程，有利于核心素養(yǎng)的建構(gòu)。碘量法作為重要的氧化還原滴定方法，在各類試題中經(jīng)常涉及，通過(guò)碘量法測(cè)定自制硫代硫酸鈉的含量，相當(dāng)于將試題搬到了實(shí)驗(yàn)室，有助于建構(gòu)定量測(cè)定物質(zhì)組成的常見思維模型。

課時(shí)3硫代硫酸鈉與酸的反應(yīng)影響因素探究，本實(shí)驗(yàn)屬于經(jīng)典的變量控制實(shí)驗(yàn)，教材中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集是通過(guò)肉眼觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，僅僅是半定量的方法，存在較大誤差。本案例通過(guò)手持技術(shù)，利用渾濁度傳感器實(shí)現(xiàn)了定量分析，通過(guò)手持技術(shù)可以相對(duì)準(zhǔn)確地記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能認(rèn)識(shí)到比較、歸納、分析等方法在分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)上，推理實(shí)驗(yàn)結(jié)論中的應(yīng)用。

三、基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的案例實(shí)施

本案例包含3課時(shí)9個(gè)活動(dòng)項(xiàng)目，本文挑選其中的3個(gè)活動(dòng)項(xiàng)目介紹本案例的實(shí)施過(guò)程。

1.分析硫代硫酸鈉的工業(yè)制法并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

此環(huán)節(jié)是第一課時(shí)的核心環(huán)節(jié)，學(xué)生在真實(shí)情境下，在實(shí)驗(yàn)室模擬硫代硫酸鈉的制備為項(xiàng)目任務(wù)，并以此設(shè)計(jì)和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，完成實(shí)驗(yàn)操作，教學(xué)活動(dòng)線索如圖2所示。在本環(huán)節(jié)中，重點(diǎn)學(xué)習(xí)在實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)流程的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，體會(huì)到化學(xué)原理轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)方案需要從綠色化學(xué)、安全性、條件控制、操作難度等多個(gè)角度進(jìn)行考慮，以及體驗(yàn)物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)的一般流程，多方面發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

2.硫代硫酸鈉中雜質(zhì)離子（SO42-）的檢測(cè)

此環(huán)節(jié)是第二課時(shí)的核心環(huán)節(jié)，教學(xué)活動(dòng)線索見圖3。從真實(shí)問(wèn)題情境出發(fā)，學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)物質(zhì)檢驗(yàn)的方案設(shè)計(jì)，需要考慮其他物質(zhì)對(duì)待檢物質(zhì)的干擾，如何利用物質(zhì)性質(zhì)的差異排除干擾。該過(guò)程中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，思考并創(chuàng)造性地提出對(duì)方案的修改意見。

3.利用手持技術(shù)探究硫代硫酸鈉與酸的反應(yīng)影響因素

此環(huán)節(jié)是第三課時(shí)的核心環(huán)節(jié)，學(xué)生在真實(shí)情境下針對(duì)原探究方案的不足，能利用數(shù)字化的手持技術(shù)對(duì)原有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化，并完成實(shí)驗(yàn)操作，教學(xué)活動(dòng)線索如圖4所示。在實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)使用渾濁度傳感器，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理由定性上升到定量，并且需要綜合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和圖表數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理從而獲得結(jié)論。同時(shí)課堂的探究活動(dòng)并不止步于此，學(xué)生提出“為什么硫代硫酸鈉溶液濃度的改變對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響更大？”的問(wèn)題，為下一階段的實(shí)驗(yàn)探究提供方向。在本環(huán)節(jié)中，學(xué)生復(fù)習(xí)控制變量法的實(shí)驗(yàn)思維，體驗(yàn)利用手持技術(shù)改進(jìn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方案的不足，并能從實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)分析處理角度來(lái)解決化學(xué)問(wèn)題。

四、反思與提升

1.項(xiàng)目的真實(shí)性

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中項(xiàng)目情境的真實(shí)性是開展此類教學(xué)活動(dòng)的先決條件，2020版的普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中明確指出：“創(chuàng)設(shè)真實(shí)問(wèn)題情境，促進(jìn)學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變”“以主題為引領(lǐng)，使課程內(nèi)容情境化，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)”[2]，新課程標(biāo)準(zhǔn)中提倡真實(shí)問(wèn)題情境的創(chuàng)設(shè)，提倡基于綜合問(wèn)題解決的主題式教學(xué)，這充分說(shuō)明了基于真實(shí)情境開展教學(xué)的重要性。

本案例以貼近學(xué)生知識(shí)背景的“陌生物質(zhì)”——硫代硫酸鈉為項(xiàng)目，三個(gè)課時(shí)中所涉及的活動(dòng)項(xiàng)目皆來(lái)自真實(shí)的生產(chǎn)生活實(shí)際、科研論文或者高考往年試題，讓學(xué)生在真實(shí)的情境中分析問(wèn)題，深入思考和交流，進(jìn)而解決問(wèn)題。擺脫了以往高三復(fù)習(xí)中常見的“紙筆實(shí)驗(yàn)題”，將化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究實(shí)施具體化、實(shí)際化。

2.項(xiàng)目的綜合性

一個(gè)完整的項(xiàng)目式教學(xué)應(yīng)是一個(gè)單元整體教學(xué)。作為一個(gè)高三實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)，需要將孤立、碎片化的化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)在真實(shí)復(fù)雜的情境下重整為一個(gè)主題明確、邏輯清晰的項(xiàng)目式活動(dòng)。而且在選擇實(shí)驗(yàn)情境素材時(shí)，教師還考慮到該素材能否盡可能地囊括學(xué)生需要掌握的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)核心內(nèi)容，以及該素材能否幫助學(xué)生形成實(shí)驗(yàn)思維，發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的素養(yǎng)。

本案例通過(guò)與三個(gè)與主題硫代硫酸鈉緊密關(guān)聯(lián)且層層遞進(jìn)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)展開。將物質(zhì)的制備、分離提純、定性與定量分析、性質(zhì)探究等內(nèi)容整合為一體，還從工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際、手持技術(shù)等多個(gè)視角引導(dǎo)學(xué)生分析解決問(wèn)題，從而提升學(xué)生深度思維能力以及在真實(shí)復(fù)雜的情境中實(shí)驗(yàn)探究能力。

參考文獻(xiàn)

[1]江合佩.促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)研究與實(shí)踐——以“廢舊握離子電池回收利用”為例[J].教育與裝備研究，2019（9）：60-67

[2]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2020年版）[S].北京：人民教育出版社，2020：2

本文系福建省“十三五”中學(xué)化學(xué)學(xué)科帶頭人培養(yǎng)對(duì)象專項(xiàng)課題“基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)校本課程開發(fā)”（課題號(hào)：ZHHX-2019004）項(xiàng)目研究成果。

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