程樑 符愛琴

摘? 要：初中化學(xué)創(chuàng)意課程是基于國家課程進(jìn)行的校本化拓展，以培養(yǎng)學(xué)生關(guān)鍵能力為宗旨，以項(xiàng)目化為主要教學(xué)模式，以項(xiàng)目為教學(xué)單元，讓學(xué)生通過持續(xù)的探究實(shí)踐解決真實(shí)的問題，達(dá)到對初中化學(xué)核心概念和知識的深刻理解和再建構(gòu)以及思維的遷移。課程中的“制作簡易制氧機(jī)”項(xiàng)目共分4個課時，分別為入項(xiàng)活動（原理學(xué)習(xí)和市場調(diào)查）、樣品制作（調(diào)研交流和完成樣機(jī)）、項(xiàng)目迭代和項(xiàng)目評價(jià)。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué)；創(chuàng)意課程；關(guān)鍵能力；制作簡易制氧機(jī)

本文系江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃重點(diǎn)資助課題“指向關(guān)鍵能力的初中化學(xué)創(chuàng)意課程研究”（編號：Ea/2020/05）的階段性研究成果。

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》承襲《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》的理念，提出“培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的必備品格、關(guān)鍵能力”［1］的要求。學(xué)校教育對學(xué)生關(guān)鍵能力的培養(yǎng)主要通過特定的課程與教學(xué)來實(shí)現(xiàn)。由此，我們開展了“指向關(guān)鍵能力的初中化學(xué)創(chuàng)意課程”的研究。初中化學(xué)創(chuàng)意課程是基于國家課程進(jìn)行的校本化拓展，以培養(yǎng)學(xué)生關(guān)鍵能力為宗旨，以項(xiàng)目化為主要教學(xué)模式，以項(xiàng)目為教學(xué)單元，讓學(xué)生通過持續(xù)的探究實(shí)踐解決真實(shí)的問題，達(dá)到對初中化學(xué)核心概念和知識的深刻理解和再建構(gòu)以及思維的遷移。學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中逐漸提高自身的認(rèn)知能力、合作能力、交際能力、實(shí)踐能力和語言表達(dá)能力等，形成應(yīng)對真實(shí)情境問題的化學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力。本文分享初中化學(xué)創(chuàng)意課程中“制作簡易制氧機(jī)”項(xiàng)目的實(shí)施與思考。

一、確定包含關(guān)鍵能力要求的項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)

初中化學(xué)創(chuàng)意課程中的教學(xué)單元——項(xiàng)目，通過真實(shí)問題的解決去撬動學(xué)生的挑戰(zhàn)欲和探究欲，通過項(xiàng)目完成來滿足學(xué)生的求知欲并獲得成就感，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。以項(xiàng)目為具體抓手實(shí)施課程的過程中，有目的地創(chuàng)設(shè)“做中學(xué)、用中學(xué)、學(xué)中思”的學(xué)習(xí)氛圍，引導(dǎo)學(xué)生恰當(dāng)選擇和充分利用學(xué)習(xí)資源，在體驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)、討論與分享中獲得知識、技能的發(fā)展以及能力、素養(yǎng)的提升。學(xué)生通過調(diào)查實(shí)踐、探究性實(shí)踐、調(diào)控性實(shí)踐和技術(shù)性實(shí)踐，去考慮特定環(huán)境和特定使用人群的實(shí)際需求，自主調(diào)用多學(xué)科相關(guān)知識，應(yīng)用技術(shù)與工程的方法，經(jīng)歷項(xiàng)目產(chǎn)品的制作與迭代過程，體驗(yàn)“提出問題—分析問題—解決問題”的科學(xué)研究方法，體會化學(xué)學(xué)科知識在工程技術(shù)中的應(yīng)用，發(fā)展關(guān)鍵能力。

“制作簡易制氧機(jī)”項(xiàng)目是圍繞初中化學(xué)核心知識“氧氣的制取”而設(shè)計(jì)的，本項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)如下：

（1）通過設(shè)計(jì)制作簡易制氧機(jī)，初步發(fā)展跨學(xué)科知識應(yīng)用于實(shí)踐的能力，激發(fā)創(chuàng)造力，感悟化學(xué)學(xué)科知識在特定場景中的應(yīng)用。

（2）通過選擇制氧劑，基于物質(zhì)的性質(zhì)和用途，從辯證的角度，初步分析和評價(jià)物質(zhì)的實(shí)際應(yīng)用，并建立需求與實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)裝置選擇之間的關(guān)系。

（3）通過迭代改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，提升合作解決問題的能力，學(xué)會通過科學(xué)推理獲得正確結(jié)論，實(shí)現(xiàn)將化學(xué)知識轉(zhuǎn)化為項(xiàng)目產(chǎn)品。

（4）通過積極參與制作和展示活動，發(fā)展主動表達(dá)、反思交流的能力，體會化學(xué)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用價(jià)值。

二、依據(jù)目標(biāo)逐步推進(jìn)項(xiàng)目實(shí)施

借鑒項(xiàng)目化教學(xué)理念和方法，從課程研發(fā)、設(shè)計(jì)到教學(xué)實(shí)踐，支持學(xué)生開展基于科學(xué)探究的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)活動。在學(xué)習(xí)活動開展前，教師首先要讓學(xué)生明確項(xiàng)目任務(wù)，然后引導(dǎo)學(xué)生通過調(diào)查研究等手段確立研究對象，選擇研究方法，有可能的話完成項(xiàng)目樣品。之后，教師引導(dǎo)學(xué)生對比反思、優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)行項(xiàng)目產(chǎn)品的迭代。最后，教師組織學(xué)生開展展示交流，完成項(xiàng)目評價(jià)。

“制作簡易制氧機(jī)”項(xiàng)目共分4個課時，分別為入項(xiàng)活動（原理學(xué)習(xí)和市場調(diào)查）、樣品制作（調(diào)研交流和完成樣機(jī)）、項(xiàng)目迭代和項(xiàng)目評價(jià)。

（一）第1課時：入項(xiàng)活動

1.結(jié)合生活案例，引出項(xiàng)目任務(wù)

教師創(chuàng)設(shè)情境：梓涵爺爺有慢性支氣管炎，爸爸要到西藏出差一段時間，媽媽經(jīng)常加班，常常感到頭暈，醫(yī)生建議他們適量吸氧。提出任務(wù)：根據(jù)所學(xué)知識，幫助梓涵家設(shè)計(jì)并制作一臺簡易制氧機(jī)。

項(xiàng)目學(xué)習(xí)伊始，教師結(jié)合真實(shí)的生活情境，創(chuàng)設(shè)生活化問題，涉及梓涵家多位成員的不同場景需求，引出項(xiàng)目任務(wù)，并以此激發(fā)學(xué)生興趣，引導(dǎo)學(xué)生思考。

2.開展市場調(diào)研，了解制氧機(jī)的特點(diǎn)

“調(diào)查研究常見制氧機(jī)構(gòu)造及原理”是本項(xiàng)目學(xué)習(xí)的一個課外任務(wù)。利用課余時間，學(xué)生帶著任務(wù)，走進(jìn)醫(yī)療器材店或者開展網(wǎng)絡(luò)調(diào)查，尋找符合梓涵家需要的制氧機(jī)，對商品進(jìn)行拍照或者截圖。結(jié)合所學(xué)的實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的裝置相關(guān)知識，分析制氧機(jī)各部分構(gòu)造的作用，了解其制氧原理。小組成員之間展開溝通交流，根據(jù)各自的興趣和能力選擇研究方向。

學(xué)生帶著需求進(jìn)行調(diào)研，為下階段研究提供材料。布置調(diào)查研究性質(zhì)的課程任務(wù)，可以讓學(xué)生融合知識與實(shí)際生產(chǎn)，更好地學(xué)會將化學(xué)知識應(yīng)用于真實(shí)場景，發(fā)展調(diào)查分析能力。

（二）第2課時：樣品制作

1.交流調(diào)研成果，確立研究對象

小組代表分享交流前期調(diào)查成果（詳見表1）。

師生共同討論選定制氧機(jī)的類型：電子制氧機(jī)電解水制氧，耗電量大且價(jià)格最高，對于家庭來說實(shí)用價(jià)值不大；分子篩式制氧機(jī)利用空氣制氧，側(cè)重物理方法，制氧裝置較復(fù)雜，不便于隨身攜帶；富氧膜制氧機(jī)制得的氧氣濃度太低；化學(xué)藥劑制氧機(jī)的原理、裝置構(gòu)造，都貼近于實(shí)驗(yàn)室制氧，便于項(xiàng)目制作。因此，師生一致決定選取化學(xué)藥劑制氧機(jī)作為研究對象，進(jìn)行項(xiàng)目規(guī)劃。

學(xué)生通過調(diào)查研究、觀察實(shí)物、交流討論、分組實(shí)驗(yàn)等方式，確定簡易制氧機(jī)最佳的反應(yīng)原理，在此過程中，發(fā)展信息收集能力、分析和選擇化學(xué)原理的能力。

2.選擇制氧方法，設(shè)計(jì)簡易制氧機(jī)

（1）選擇合適的制氧方法

師? 利用化學(xué)原理制取氧氣需要考慮哪些問題？

生? 反應(yīng)速度適中、原料價(jià)格便宜、來源廣泛、污染少、實(shí)驗(yàn)安全、制得的氣體較為純凈……

師? 通過化學(xué)反應(yīng)制取氧氣，有哪些方法？

（學(xué)生在學(xué)案上歸納產(chǎn)生氧氣的方法：光合作用、工業(yè)制氧氣、加熱高錳酸鉀、過氧化氫分解、電解水、氧化汞分解……）

師? （出示電解水獲得氧氣、氧化汞分解得到氧氣的資料）這些方法是否適用于簡易制氧機(jī)？

（學(xué)生分組討論：結(jié)合各種制氧方法的原料、反應(yīng)原理、裝置等，分析某種方法用于簡易制氧機(jī)設(shè)計(jì)的可行性。討論完成后，展示交流。每組匯報(bào)一種制氧方法的可行性分析結(jié)果，并闡述理由。）

生? 過氧化氫分解制取氧氣用于簡易制氧機(jī)的可行性最高。

師? 過氧化氫制取氧氣是否也有劣勢？能否加以改進(jìn)？

（學(xué)生從過氧化氫溶液的性質(zhì)出發(fā)，思考其用于簡易制氧機(jī)的不足之處，提出改進(jìn)意見。教師播放固體雙氧水的視頻。）

師? 一旦放入水中，固體雙氧水（過碳酸鈉）就會產(chǎn)生碳酸鈉和過氧化氫，過氧化氫分解產(chǎn)生水和氧氣。我們要不要試試看？

（學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：向一定量的過碳酸鈉固體中加入適量水，將帶火星的木條伸入試管，觀察現(xiàn)象。）

師? 為什么木條沒有復(fù)燃？仔細(xì)觀察有無氣泡。

生? 有極少量氣泡，速率太慢了。

師? 怎么加快？

生? 加一些催化劑，如二氧化錳。

（學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：向上述實(shí)驗(yàn)試管中加入適量二氧化錳，再將帶火星的木條伸入試管，觀察現(xiàn)象。）

師? 在確定制取氧氣的藥品種類后，還需要考慮哪些問題？

（教師出示某品牌制氧機(jī)說明書，學(xué)生討論得出結(jié)論：還需要考慮藥品的用量和配比。）

本環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生選擇合適的制氧方法，鞏固化學(xué)反應(yīng)中的元素守恒、質(zhì)量守恒知識，探尋物質(zhì)之間的定量關(guān)系規(guī)律，利用反應(yīng)定量控制投入與產(chǎn)出。

（2）初步設(shè)計(jì)制氧機(jī)

師? 反應(yīng)裝置如何設(shè)計(jì)？

（學(xué)生根據(jù)藥品狀態(tài)、反應(yīng)原理，選擇適合材料，搭建反應(yīng)裝置，在學(xué)案上手繪出設(shè)計(jì)圖。一個小組的設(shè)計(jì)圖如圖1所示。根據(jù)手繪圖，學(xué)生動手制作簡易制氧機(jī)。）

本環(huán)節(jié)，讓學(xué)生經(jīng)歷真實(shí)的制氧機(jī)制作過程，將學(xué)科理論與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，通過跨學(xué)科的方式促進(jìn)學(xué)生橫向貫通知識和能力，體會化學(xué)學(xué)科知識在工程技術(shù)中的應(yīng)用。

（三）第3課時：項(xiàng)目迭代

1.對比反思，尋找優(yōu)化方向

（各學(xué)生小組展示前期制作的制氧機(jī)，分享設(shè)計(jì)思路和裝置優(yōu)點(diǎn)。）

師? 同學(xué)們大多是依據(jù)實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的裝置來設(shè)計(jì)的，制得的氧氣直接吸，好嗎？為什么？

（教師展示某品牌制氧機(jī)實(shí)物及其使用說明書。學(xué)生體驗(yàn)制氧過程。）

師? 通過對比，你們覺得還有哪些可以改進(jìn)的地方？

生? 供人呼吸的氧氣應(yīng)當(dāng)潔凈、濕潤，最好還能帶有一定溫度，所以裝置中需要增加過濾凈化、加濕等的組件。

生? 吸入的氧氣不能時快時慢，還需要控制流速，最好能加上控制裝置。

生? 還要考慮方便攜帶、安全環(huán)保、外形美觀等。

2.優(yōu)化設(shè)計(jì)，循環(huán)迭代升級

教師參與學(xué)生的小組活動，了解學(xué)生的設(shè)計(jì)理念，對學(xué)生提出的問題給予指導(dǎo)和幫助；盡可能提供學(xué)生所需材料，引導(dǎo)學(xué)生落實(shí)制氧機(jī)的優(yōu)化方案。師生共同測試并改進(jìn)設(shè)計(jì)。一個小組改進(jìn)后的產(chǎn)品如圖2所示。

本環(huán)節(jié)，教師帶領(lǐng)學(xué)生觀察實(shí)物，結(jié)合所學(xué)知識，全面認(rèn)識制氧機(jī)，形成系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化思路，促進(jìn)小組合作，發(fā)展學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力。

（四）第4課時：項(xiàng)目評價(jià)

學(xué)生以小組為單位制作產(chǎn)品宣傳海報(bào)，展示制成的制氧機(jī)，內(nèi)容包括反應(yīng)原理、設(shè)計(jì)制作過程、產(chǎn)品操作說明和注意事項(xiàng)等。展示過程要求小組全員參與，其余各組同學(xué)認(rèn)真傾聽，依據(jù)下頁表2所示的評價(jià)量表對產(chǎn)品進(jìn)行評價(jià)，提出自己的疑問和合理化建議，最后通過投票的方式選出最佳設(shè)計(jì)。

本環(huán)節(jié)，充分體現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中的主體地位。學(xué)生在實(shí)踐和交流過程中，能準(zhǔn)確表達(dá)觀點(diǎn)，反思探究過程與結(jié)果；針對實(shí)際需要明確問題，提出有創(chuàng)意的方案，并根據(jù)科學(xué)原理或限制條件進(jìn)行篩選，根據(jù)實(shí)際效果進(jìn)行迭代改良；信息收集能力、表達(dá)能力都得到了充分的發(fā)展。多元化的評價(jià)方式，注重了對學(xué)習(xí)過程的評價(jià)，優(yōu)化了學(xué)習(xí)評價(jià)機(jī)制，也強(qiáng)化了評價(jià)的育人功能。

“制作簡易制氧機(jī)”項(xiàng)目的實(shí)施，圍繞簡易制氧機(jī)的制作，通過連續(xù)的4個項(xiàng)目任務(wù)，引領(lǐng)學(xué)生從已有知識經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，在解決真實(shí)情境問題的過程中體會理論與實(shí)踐的距離，經(jīng)歷分析、歸納、推理、質(zhì)疑等過程。這樣的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)歷程中，學(xué)生不是單純地去記憶知識，教師也不是簡單地講授知識，而是教師和學(xué)生形成學(xué)習(xí)共同體，相互合作。教師處于主導(dǎo)的地位，負(fù)責(zé)基礎(chǔ)知識的重點(diǎn)講授，同時也為學(xué)生學(xué)習(xí)提供引導(dǎo)和組織學(xué)習(xí)進(jìn)程等，保證學(xué)習(xí)活動的順利完成。學(xué)生處于主體地位，依據(jù)個人興趣，自主選擇學(xué)習(xí)資料，把握學(xué)習(xí)進(jìn)程和學(xué)習(xí)結(jié)果。學(xué)生在掌握知識的基礎(chǔ)上，發(fā)展了能力、品格和價(jià)值觀念。

參考文獻(xiàn)：

［1］中華人民共和國教育部．義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）［S］．北京：北京師范大學(xué)出版社，2022：2.