在常规课堂教学中实施项目式学习——以《石油资源的综合利用》为例

研究指出，项目式学习(Project-Based Learning，PBL)是一种以学生为中心设计执行项目的教学和学习方法[1]。教师结合学生在真实的学习与生活中的实际情况，通过驱动性问题组织并展开教学活动，学生在活动中通过相互合作等方式学习并解决问题，最终呈现、展示问题解决的成果[2]。

一、确立项目

石油是一种重要的资源，被称为“工业的血液”，也是一个国家的经济命脉，世界各国对石油的需求量很大。然而，石油又是一种不可再生的资源，因此，能够最大限度地开发石油产品，合理综合利用石油资源尤为重要。

该项目在实施过程中需要学生进行查阅资料、进行探究实验、小组合作交流，在活动中引导学生建立元素观、结构决定性质、性质决定应用的观念，逐渐培养学生宏观辨识与微观探析、实验探究与创新意识、科学精神与社会责任的核心素养。因此，石油的综合利用是一个有意义的项目。

二、规划项目

为确保该项目的顺利实施，进行如下规划[3,4]。将该项目拆解为石油产品的种类、石油产品的获得方式以及如何处理废弃石油产品3个基本问题。进而将这些基本问题拆解为如何从石油中得到轻质燃料油、重油如何处理、由乙烯如何制备塑料等单元问题[5]。最后设立蒸馏、分馏原理及适用范围，石油的裂解、裂化能得到什么产品，乙烯的化学性质等问题。

《石油资源的综合利用》单元教学共包括3课时，每课时的内容主题及环节安排如下所示。

1.第1课时：项目简介 拆解问题

环节一：引入主题，介绍项目。

播放《石油与战争》的视频，以“石油的前世今生”及其对社会经济发展的重要推动作用作为切入点，引发学生思考石油为什么会引发战争，引入本项目的主题——石油资源的开发和利用。

介绍项目学习目标：以小组合作的方式完成项目学习成果——以海报、宣讲等形式展现石油的过去、现在、未来。项目式学习的方式：通过查阅文献资料，设计实验探究等活动，以小组为单位进行合作探究式学习。项目学习评价方式：小组学习成果(海报、宣讲等)，学生课上表现、课下作业完成情况等。

环节二：规划项目，拆解问题。

提出问题：如何开发并利用石油资源？进一步将其拆解为：以石油为原料可以获得哪些产品、如何获得这些产品、如何处理废弃产品3个基本问题。并且布置课下任务：查阅生活中以石油为原料的产品。

2.第2课时：石油产品及获得方式

环节一：小组展示查阅的资料，聚焦两类石油产品——燃料和塑料。

环节二：如何从石油中获取燃料。

提出问题：从石油中如何得到汽油、煤油、柴油等轻质燃料油？

环节三：如何以石油为原料生产塑料。

提出问题1：重油如何处理？

通过资料卡片和微型实验，让学生体验从直观信息、微观结构与宏观实验3个角度解决问题，以及体会石油裂解气中乙烯含量最高，因此，乙烯的产量作为一个国家石油化工发展水平的标志。

提出问题2：乙烯是如何得到塑料的？

通过学生活动，以手拉手的方式模拟乙烯加聚，从微观角度体会有机反应中的成键和断键。最后，通过头脑风暴使学生感悟自然资源的利用和人类的发展二者之间的和谐关系。

3.第3课时：废弃塑料的处理方式及项目成果展示和交流

环节一：废弃塑料的处理方法。

播放视频《琼海垃圾发电站——变废为宝》。

提出问题：现在的化学家追求的最高目标是什么？

从分类的角度、微观组成的视角、能源的角度、人文环境的角度认识垃圾。使学生感悟到世界上没有真正的垃圾，只有放错了地方的资源。使学生体会到齐心协力发展化学技术，合理利用资源，推动人类不断进步的重要性。

环节二：小组展示项目学习成果和交流。

三、实施项目

本文挑选第二课时环节三为例进行展开。

教师：通过上面分析，我们用分馏的方法获得了轻质燃油。那留下的重油如何处理呢？是舍弃它，还是合理利用它？学生阅读资料并完成任务二：如何从石油中获得乙烯。

图1 资料卡片3

学生分组讨论，思考如下问题：重油是什么？重油的性质？如何利用重油呢？通过阅读资料卡片，学生看到重油的沸点比较高，因而得出通过减压蒸馏的物理方法进行分离可获得。也有学生提出，重油的碳原子个数都比较大，能否通过高温等其他强力手段，将碳数多的分子变成碳数少的分子。

教师：同学们找到的方法都非常好，那么，我们继续寻找能够将长碳链变成短碳链的方法？怎样利用石蜡油？我们来观察一个微型实验。

学生：观察实验，实验装置如图2所示。进一步通过讨论解释实验现象，酸性高锰酸钾溶液褪色说明石蜡油分解产生了烯烃。闻到汽油或柴油的味道，说明该过程产生了汽油、柴油等碳原子数小的产品。

图2 探究实验装置图

本环节通过动手实验和分析实验现象，使学生初步感悟到利用重油的价值。进一步通过解释现象及方程式的书写使学生建立元素观。从物质组成的角度、化学键的角度来分析资源的综合利用让学生的思维有序地展开、发展、收敛，直观感悟小分子又可以生成高分子化合物的过程，为以后学习有机化学奠定基础。

四、项目评价

依据项目式学习的特征和内涵，在项目式学习中可以采用过程性评价的方式对学生进行评价。过程性评价分为三部分：核心活动的评价(小组或个人评价)，阶段性成果及项目作品的评价(小组评价)，项目总结的评价(个人评价)。项目结束时，综合核心活动的评价、阶段性成果和项目作品的评价、项目总结的评价得出小组得分和个人得分。图3和图4是学生作品展示。

图3 项目学习学生作品——石油的利用

图4 项目学习学生作品——煤的综合利用

五、项目反思

石油资源综合利用这一项目的学习体现了合理利用资源、环境保护、人类的可持续发展之间的关系，也是进行STSE教育的好材料。基于这样的认识，笔者对教学做了整合和综合性拓展，让学生结合化学键和能源的角度来认识石油的综合利用。并将《化学与生活》中的垃圾资源化内容也安排在此。

六、结语

基于项目式学习的课堂教学真正让化学学习走进学生的现实生活，同时也为化学学习走向社会打通了渠道。在项目完成的过程中，学生逐渐学会运用系统思维深度思考问题，在问题解决的过程中变得更加积极、主动，团队合作的意识、自我观点的表达能力都得到了很大提升。在教师确立和规划项目时，要注意素材的选取和开发，展现化学学科的特色，在学生活动中凸显学生的主体地位。