素养导向的初中化学项目式学习设计与实施

摘要：《义务教育化学课程标准（2022年版）》提倡情境教学、项目式学习等教学理念。在初中化学课堂中，这些教学理念是提高教学效果的重要手段。教师要注重项目式学习在初中化学中的作用，在跨学科实践活动中提出相应的问题及解决措施，培养学生的创新意识、科学思维、科学态度与责任，帮助学生形成化学观念，落实化学学科核心素养的培育。关键词：项目式学习；初中化学；核心素养《义务教育化学课程标准（2022年版）》（以下通称“新课标”）提倡情境教学、项目式学习等教学理念。在化学课程学习中，教师应尽可能设计多样化的学习任务，结合教学内容的特点和学生的实际，引导学生开展分类与概括、证据与推理、模型与解释、符号与表征等具有化学学科特质的高阶思维活动。同时，化学实验作为培养学生实际动手能力和科学精神的关键环节，在化学教学中占据重要地位。教师要注重化学实验的开展，着眼于设计多样化的探究活动，使学生在实践中感受化学的乐趣，深化对化学知识的理解。一、将化学史与化学实验融合成项目式学习教学设计（一）项目背景化学是一门以实验为基础的自然科学，化学史的发展过程即化学实验的探究过程，科学的发展史彰显了科学探究精神的重要性。相较于传统的教学，化学史与实验融合的项目式学习关注学生在解决化学问题的过程中思维与知识的产生与深化。（二）新课标分析在新课标中，关于“氧气”的内容要求为：通过实验探究认识氧气的主要性质，认识物质的性质与用途的关系；初步学习氧气的实验室制法，归纳实验室制取气体的一般思路与方法；能基于真实问题情境，依据常见物质的性质，初步分析和解决相关的综合问题，积极参与综合实践活动。本项目式学习依托的学习主题是科学探究与化学实验，主题内容是化学实验探究的思路和方法，学生必做实验及实践活动；内容要求是学习和体会化学家进行科学探究的智慧与方法，以及氧气的实验室制取与性质；学业要求是能设计简单的实验方案，能基于必做实验形成的探究思路与方法，结合物质的组成及变化等相关知识，分析解决真实情境中的简单实验问题。教学策略建议是引导学生经历真实的探究过程，发展科学探究能力；情境素材建议是“氧气的发现”。（三）学情分析对于“氧气”这种物质，学生在小学科学课以及初二的生物课中，已了解到氧气的基本性质——能供给呼吸、支持燃烧。学生通过亲身经历氧气性质、制法和质量测定等实验，能发展科学探究的能力。对于“分子”这一概念，学生在物理课上已有所认识，教师可以在学生尚未学习第三章“构成物质的奥秘”时，引导学生从分子角度解释物质及其变化。通过本节课对氧气进行实验探究，学生可以了解化学实验的基本思路和设计原则，提升实验探究能力。（四）教学目标一是能通过经历探究氧气的过程，认识物质结构、性质和用途之间的关系；初步学会从定性和定量的视角研究化学变化（形成化学观念）。二是能初步运用比较、建立微观模型等方法认识氧气及其变化（发展科学思维）。三是能正确选取实验试剂和仪器，依据实验方案完成必做实验；学会试剂的取用、简单仪器的使用及连接、加热等实验基本操作；初步学习运用简单的装置和方法制取某些气体；初步学会观察实验现象，并学会如实记录、处理实验数据等技能（增强实验能力）。四是能感悟科学家崇尚真理、严谨求实的科学态度，具有勇于质疑、批判和敢为人先的创新精神（养成科学态度）。（五）任务划分“氧气”作为初中化学“物质的性质与应用”学习主题的引子，承担着开启学生化学物质世界的使命。教师要引导学生逐渐掌握化学学科的思维方式，构建对物质及其变化基本视角的认知模式。本节课的设计巧妙地融合了沪教版初中化学教材九年级上册第二章第一节“性质活泼的氧气”和第四章第二节“化学反应中的质量关系”。教师注重发挥化学史实的作用，确立了题目为“穿越时空，探究氧气”的项目式学习，按照发现和研究氧气的三段化学史的时间顺序，以化学史实作为情境素材线索，将项目式学习划分为三个学习任务：任务一，同舍勒一起动手实验制备氧气；任务二，同普里斯特利一起探究氧气的性质；任务三，同拉瓦锡一起揭示质量守恒定律。本节课中，教师强调了项目式学习的重要性，引导学生将学科知识与实际操作相结合，激发了学习兴趣，培养了实践动手能力。在“穿越时空，探究氧气”的项目中，学生依次完成三个有机衔接的学习任务，在同舍勒一起动手实验制备氧气、同普里斯特利一起探究氧气性质、同拉瓦锡一起揭示质量守恒定律的过程中，逐步深入了解氧气的性质及其在化学反应中的关键作用。二、引导学生初步感受实验室制备物质的一般思路为了将任务一大概念的建构与大概念本身的发展演变过程有机结合起来，使学生能从学科本源上把握大概念发展中所蕴含的学科思想观念，教师以“舍勒用硝石等药品和曲颈甑、猪膀胱等制取氧气”为真实情境，引出探究问题：“如何在实验室模仿并改进舍勒的实验来制取氧气呢？”教师引导：“请同学们在食盐、空气、氧化汞、双氧水和二氧化锰等试剂中，选取合适的实验室制氧气的试剂。”学生通过查阅资料、小组交流讨论等方式，从元素组成、操作可行、安全无毒等多角度，分析思考并选出较为合适的试剂和反应原理。学生再通过观察教师的演示实验，选择合适的实验仪器、组装实验装置、设计实验步骤，并通过二人小组合作完成实验——双氧水和二氧化锰混合制取氧气，教学流程如下页图1所示。学生通过观察教师演示实验，学习实验基本技能；通过小组合作，选取试剂和仪器、连接装置、设计实验步骤、实施实验，体验整个制备氧气的探究过程，初步感受实验室制备物质的一般思路。三、引导学生初步具备认识物质性质的思维方法任务二的教学流程如图2所示，教师先用资料展示普里斯特利研究氧气性质的真实情境，引发探究问题：“如何在实验室模仿并改进普里斯特利的实验来探究氧气的性质呢？”学生设计并实施实验“木炭在氧气中燃烧”，教师先引导学生对比分析实验现象“木炭在氧气中比在空气中燃烧更剧烈”的宏观辨识和微观探析，再引导学生联系生活中人类利用燃料在空气中燃烧放出的能量和生产中有时使用纯氧代替空气，以获得更高的温度。学生基于“氧气助燃性”的核心概念，促进发展“物质的组成和结构决定物质性质，物质的性质决定物质用途”的学科大概念。通过教学流程，学生初步感受化学学科“三重表征”的思维方式（如图3）。四、引导学生初步建立探究化学反应的定量视角任务三的教学流程如图4所示，教师先用资料展示拉瓦锡发现“质量守恒定律”的真实情境，引发探究问题：“如何在实验室模仿和改进拉瓦锡的实验呢？”在问题驱动下，教师再引导学生对比波义耳敞口实验的失误，分析该实验设计的关键在于装置密闭。学生小组合作设计，教师指导修改。学生先选择试剂、仪器和用品，再进行实验，观测、记录实验现象，最后各小组进行成果展示，发展科学思维。学生从气压角度解释实验过程中出现的橡皮塞弹出的简单问题，从气球受浮力作用等物理学角度分析实验数据。通过设计实验和交流展示实验结果，培养学生科学探究的能力，并初步用从定性到定量的角度研究化学反应。学生对实验数据进行记录、分析和解释。这样，能初步培养学生从跨学科角度分析和解决简单的开放性问题的能力，形成批判