利用项目学习提升化学学科核心素养的实践与探索

赵睿南 王蕾

摘 要：化学相关知识的建构应该来源于解决各种各样的生产、生活实际问题，而不仅仅是简单地学习课本知识。通过对“纯碱和小苏打对蒸馒头的影响”这一项目的设计意图、实施过程、对教学的帮助等方面的介绍，阐明项目学习在实际化学教学中可以将有难度的知识点转变为容易理解的生活实际，步步推进，使学生在“做中学”，掌握相关的化学知识，进一步提升化学学科核心素养。

关键词：项目学习 化学核心素养 化学与生活

基金项目 全国教育科学规划课题“基于课标的‘习得性’项目学习教学模式的实践研究”（FHB170581）

一、设计项目的缘起

1.落实课程标准与学科素养的要求

《义务教育化学课程标准（2011年版）》中强调：义务教育阶段的化学教育，要激发学生学习化学的好奇心，引导学生体验科学探究的过程，启迪学生的科学思维，培养学生的实践能力。[1]

化学学科素养要求学生有“科学探究与创新意识”以及“科学态度与社会责任”。这就要求学生能依据探究目的自主设计实验方案并完成实验操作，能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论，能和同学交流实验探究结果，能独立思考，敢于质疑与批判，同时学生也可以在探究的过程中理解化学、技术、社会、环境之间的关系，赞赏化学对社会发展所做的重大贡献。[2]

在课标中，“生活中常见的化合物”部分明确提出学生要“了解食盐、纯碱、小苏打、碳酸钙等盐在日常生活中的用途”[1]。选择“纯碱和小苏打对蒸馒头的影响”这一项目进行研究，学生可以在实践中经历探究的全过程，对科学探究有进一步的理解，也可以初步认识物质的用途与性质之间的关系，帮助学生从化学的角度认识和理解人与自然的关系，初步形成科学的物质观和合理利用物质的意识。

2.学生实际与教学实际的结合

化学是研究物质变化的科学，化学相关知识的建构应该来源于解决各种各样的生产、生活实际问题。由于化学是九年级的起始科目，学习时间紧、任务重，学生没有更多的时间进行生活实践，更难以在实践中归纳总结出化学知识。因此，在以往的教学中，我们经常发现一些能在课堂上迅速准确解决化学问题的学生，在面对与实际问题相联系的题目时却无从下手。

近年来，山西省中考命题越来越注重理论知识与生活实际的联系，注重考查学生综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力，试题不断创新，减少了单纯的记忆类试题，开放性、探究性试题的比例逐年增加，这对我们的教学手段和学生的学习方法都提出了新的要求。为了让學生能在繁忙的学习中抽出时间关注生活中的化学变化，逐步学会分析和解决与化学有关的一些简单的实际问题，我们从学生已有的经验出发，选择了“纯碱和小苏打对蒸馒头的影响”作为项目学习的内容，以引导督促学生参与到生活之中，在生活实践过程中培养学生的科学探究能力。

二、项目学习的设计与实施

1.驱动问题及预期成果

“纯碱和小苏打对蒸馒头的影响”这一项目学习设计，以“蒸馒头”为线索，针对研究的课题，教师引导学生分析实验过程中出现的各种现象，提出一些问题，从而将有难度的知识转变为易理解的生活实际，让学生步步推进，掌握教材中的知识点。

我们向学生提出的驱动问题是：纯碱（碳酸钠）和小苏打（碳酸氢钠）是生活中常见的两种盐，如果你仔细观察过，就会发现家中蒸馒头常常用到它们，这两种盐在蒸馒头的过程中究竟起到了什么相同的作用呢？二者的不同之处又在哪里呢？请同学们提前查阅资料，小组合作设计实验，利用寒假进行实验“纯碱和小苏打对蒸馒头的影响”，收集证据，汇总研究成果。

2.任务安排

（1）分组

引导学生根据实际情况分组，4～6人为一组。

（2）明确任务

任务一：了解碳酸氢钠、碳酸钠的性质以及在蒸馒头过程中的用途，了解蒸馒头的步骤，设计合理的实验方案并展示小组方案。

目的：体会自主设计实验方案的过程；认识收集证据的重要性；提高交流表达能力。

任务二：完成实验探究，收集证据，对获得的事实与证据进行归纳整理，得出合理结论，将探究过程以视频、小报或者小论文的形式展示出来。

目的：感受科学探究可以通过实验、观察获取事实和证据；通过实验探究，得出正确结论；通过实践，培养学生的化学学科核心素养。

3.实施过程

（1）前期安排

要求组员认真研读任务要求，明确活动目标，合理分工，制订本小组的项目学习计划，明确每名组员的任务。

（2）任务一实施过程

本任务是希望学生在查阅资料的过程中，认识到收集资料的重要性，学会对资料进行筛选整合，得到有用信息。在设计实验的过程中，学会运用已知信息，根据所探究的问题设计简单的实验方案，树立控制变量的思想。本环节的主要活动记录如下：

①学生通过查阅文献了解碳酸氢钠、碳酸钠的相关信息，并对所收集的资料进行筛选整合。在收集资料的过程中，培养学生查阅文献、提取有效信息的能力。

②学生通过搜索视频或者向长辈请教，了解蒸馒头的过程及注意事项，掌握一项基本的生活技能。

③学生通过小组讨论设计出实验方案。在设计方案的过程中，培养了控制实验条件的意识，经历了制订探究活动计划的过程，也认识到了科学探究是解决实际问题的重要手段。

④学生以小组为单位展示实验方案，并与其他小组同学进行交流与讨论，同时在教师指导下改进实验方案。

通过请教长辈，学生了解到：发酵的面团蒸出的馒头会“发硬、发酸”，而未发酵的面团蒸出的馒头“发硬、不发酸”，这是为什么呢？根据已有的化学知识，学生猜测：面团发酵过程中可能发生了“化学变化”，产生了新物质——酸。查阅资料可知：面团在发酵过程中会产生有机酸，发酵时间越长产生的有机酸越多，当有机酸的浓度达到一定程度时，面团就会带有明显的酸味，最后蒸出来的馒头也是酸的。这部分涉及微生物的相关知识，是一种非常复杂的生物化学变化，教师可以建议有兴趣的学生针对这一问题，另外设计课题深入研究。

（3）任务二实施过程

本任务希望学生在家根据实验方案完成蒸馒头过程，体会控制变量的重要性，学会观察实验现象，并能将实验现象和收集的资料相联系，得出合理结论。本环节主要活动记录如下：

①小组合作完成实验，在实验中通过录视频、拍照等记录实验过程。在这一过程中，学生通过对比实验发现，加入纯碱或小苏打的面团蒸的馒头比较松软多孔，口感更好；而普通发酵蒸出的馒头是一团死面，发酸。这样的实验现象可以让学生真正体会到教材中纯碱、小苏打作为“发酵粉”的实际功效，激发学生研究“反应原理”的好奇心，驱动学生了解碳酸钠、碳酸氢钠的性质与用途。

在实验中学生提出问题：“含有有机酸的面团加入纯碱或小苏打后，蒸出的馒头不发酸，口感很好的原因是什么呢？”在前面的学习中学生已经具备酸碱中和反应的知识，纯碱或小苏打能使蒸出的馒头不发酸，说明他们二者溶于水后能产生“中和”有机酸的“碱”。在解决这一问题的过程中，学生能够分析出碳酸钠、碳酸氢钠的水溶液均显碱性，因此，碳酸钠明明是盐却被叫作“纯碱”的原因也就显而易见了。教师可以启发学生从微观角度分析出现上述现象的原因，为高中学习盐的电离和水解做简单铺垫，也可以建议有兴趣的学生自学高中教材中这部分内容。

②利用多种手段将实验得到的素材及前期查阅的资料制成视频、小报或撰写成论文（见图1、图2、图3）。

在这一过程中，学生通过分析纯碱或小苏打在蒸馒头过程中使馒头“松软”的原因，得出结论：纯碱或小苏打可以“中和”面团发酵产生的“酸”，在反应过程中会产生气体，使面团中产生“气孔”。

在这个过程中，教师可以引导学生思考：“生活中加‘纯碱’——碳酸钠就可以避免馒头发酸，为什么不用真正的‘碱’——氢氧化钠或氢氧化钙呢？”学生从前面的学习已经知道氢氧化钠和氢氧化鈣是强碱，有强腐蚀性，不适合用于食品添加剂。教师可以从加入纯碱或小苏打蒸出的馒头蓬松多孔的角度引导学生从“反应产物”的角度思考问题，让学生理解实验探究过程中“反思与评价”的重要作用。事实上，提前发酵好的面团中含有有机酸，加入纯碱或小苏打可以“中和”面团中过多的酸，同时释放出二氧化碳气体使面团蓬松。教师此时可以从化学反应前后元素种类不变的角度出发，引导学生得出反应产生二氧化碳气体。为了巩固这一知识，可以让学生结合复分解反应相关知识试写出碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的化学方程式，检验学生掌握情况。

③小组交流展示成果，对探究过程和实验结果进行阐述，教师给予点评（图4）。在这一过程中，学生详细介绍体验蒸馒头的过程，并以此为线索展开研究，为后续学习碳酸盐、碳酸氢盐与酸反应产生二氧化碳气体做了铺垫，也让学生对于碳酸钠和碳酸氢钠的水溶液显碱性有了初步的印象。

在解决了上述问题之后，教师可以进一步提出问题：“纯碱或小苏打都可以用于蒸馒头，在实际过程中二者又有什么不同呢？”事实上，纯碱和小苏打都是食品添加剂，都可以调节面团酸碱度。但是，小苏打除了可以与面团中的有机酸反应产生二氧化碳外，也可以在蒸制面团的过程中自身受热分解产生二氧化碳、水和碳酸钠，使蒸出的馒头更加松软可口。教师可以从碳酸氢钠受热易分解的性质入手，引导学生进一步认识碳酸钠和碳酸氢钠稳定性的差别，学生也可以进一步设计探究实验。

4.评价标准

任务一、任务二各占50分，每项任务由不同的活动组成，教师和其他小组根据每项任务的完成程度给出分数，最终分数由教师分数和其他小组分数各占50% 组成，选出优秀小组进行表彰。

（1）任务一评价标准

①资料查阅（10分）：资料种类多，分类整理，有想法，得10分；收集资料丰富，得8分；资料种类单一，得6分。

②方案设计（20分）：实验方案设计合理；有可操作性；有实验计划；有控制变量思想。每一项5分。

③语言表达能力（10分）：对实验方案的论述逻辑性强、完整流畅，有自己的思考，得10分；论述完整流畅，得8分；简单阐述，得6分。

④团结协作能力（10分）：组内成员分工明确，并且全部参与活动，得10分；其他情况酌情扣分。

（2）任务二评价标准

①实验过程（10分）：实验过程记录的详细全面，有分析，得10分；记录详细但无分析，得8分；只有简单记录，得6分。

②产品效果（20分）：视频完整，小报精美，论文有观点；结论清晰明确；有自己独特的设计思路；体现实验过程。每一项5分。

③语言表达能力（10分）：对实验过程论述的逻辑性强、完整流畅，有自己的思考，得10分；论述完整流畅，得8分；简单阐述，得6分。

④团结协作能力（10分）：组内成员分工明确，并且全部参与活动，得10分；其他情况酌情扣分。

三、反思

著名教育家布鲁诺说“学习最好的刺激，乃是对所学材料的兴趣”。我们选择的课题“纯碱和小苏打对蒸馒头的影响”与生活联系紧密，能很好地激发学生的参与热情。在研究中，我们让学生选择自己喜欢的方式呈现研究结果，但大多数孩子选择了制作小报的方式呈现自己的实践研究过程。虽然不论是手绘还是打印的小报，都提高了学生审美和计算机操作能力，但是呈现形式还是有些单一。在以后的项目学习活动中，要多鼓励学生以更多样的形式呈现学习成果。

通过项目学习，学生一方面体会了分工合作的重要性，提升了沟通交流的能力；另一方面也提高了学习化学的兴趣，明白知识来源于生活，要善于发现生活中的“问题”，真正从“做中学”。由于九年级学生学习时间紧张，作业任务繁重，考试压力大，所以没有充足的时间进行项目学习活动，“纯碱和小苏打对蒸馒头的影响”这一项目开放性比较大，为保证项目顺利开展，在以后的研究中，教师一方面需要做到精心备课，设计好流程，根据学生的知识和能力、思维发展水平，从学生视角分析核心活动，提前预设学生可能出现的问题，并提前想好对策；另一方面，应该将项目学习落到“提高能力和成绩”的实处，可以设计配套的练习题，评价学生对相关知识的掌握情况。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准：2011年版[M].北京：北京师范大学出版社，2012.

[2]马玉玺，李萍.核心素养视域下的课程标准教学活动建议指导手册[M].长沙：湖南大学出版社，2017：4-5.