福建省龙岩第一中学(364000) 邹国华
项目式学习是以建构主义理论为指导的一种教学模式,也是一种学习模式,它以学生为主体,让学生在真实的问题情境中去实践,并在探究和解决问题的过程中获得基本知识和技能、关键能力和必备品格。项目式学习常以真实的社会问题为研究情境,以问题为中心,学生在教师的指导下,以类似于科学研究的方式去围绕一个项目展开研究。真实情境、问题驱动、学生为主体是项目式学习的一般特点,在项目式学习中,学生经历的是一个完整的问题研究和解决的过程,在面对陌生问题时,学生通过分析问题、化解问题,知识得到强化,解决问题能力得到提高,核心素养得到提升。
目前,全国普遍施行的化学高考复习为二轮复习模式,二者的复习目标和定位有所区别。一轮复习注重基础,主要任务是引导学生回顾基础知识,其定位为:知识的结构化、观念化,即让学生形成完整的知识网络,打通知识之间的联系,并在复习中形成平衡观、变化观、微粒观等基本化学观念;二轮为专题复习,侧重综合运用化学知识解决问题,提升学生知识迁移和运用的能力,其定位为:知识的工具化、功能化,即将知识作为解决问题的工具,更加关注知识所具有的解决问题的功能,培养学生解决问题的能力。
传统二轮专题复习一般根据章节知识划分为“电化学专题”“水溶液中的离子平衡专题”“化学反应速率与化学平衡专题”等,在各专题复习中,教师一般选择高考真题或者典型的模拟题作为上课素材,根据自己的教学意图将这些素材进行精心编排或改编,整理成一个专题的教学内容,通过专题复习这种形式提升学生对知识的辨析能力和应试能力,这样的二轮复习就沦为了试题的讲评课。在升学压力下,以这种方式进行二轮专题复习也无可厚非,但日复一日地以这种模式进行复习教学,会让学生、教师心生厌倦,课堂索然无味,复习效率低下。基于此,探索、创新二轮复习模式势在必行。
二轮复习旨在使知识工具化、功能化,提升学生综合运用化学知识解决问题的能力,结合项目式学习的特点,笔者认为二轮复习适当运用项目式学习是一个不错的选择,一是可以提高学生的学习兴趣,使课堂复习更高效;二是可以引导学生综合运用化学知识解决真实问题,体会化学知识的价值。基于项目式学习的二轮复习可通过图1方式进行组织、规划。
在选定的二轮专题复习中,可选择社会普遍关注的问题、生产生活中常出现的问题作为研究项目。项目主题要有一定的研究价值而且符合学生认知水平,真实、贴近实际;具有一定的挑战性而又具有可操作性,以激发学生的研究兴趣。例如,在“电化学专题”可选择“探究镍铬充电电池的组成结构及工作原理”作为研究项目,引导学生复习电化学知识;“常见元素及其重要化合物专题”可选择“大气中含硫、含氮污染物的来源及消除”作为研究项目,引导学生运用价类二维思维和氧化还原理论解决大气污染问题。确立项目主题后需要查阅考试大纲和课程标准,以明确项目研究的广度和深度,继而制定项目学习的目标;围绕目标,教师应尽可能挖掘出项目中蕴含的化学核心素养和高考考点,进而设计研究方案,要精心设计,指向清晰的驱动问题,引导学生综合运用化学知识解决问题;完成方案设计后便可进入实施研究方案阶段。这个阶段是项目式学习的重点,要充分调动学生的研究热情,及时记录、分享研究成果,教师要引导学生调用高度结构化、观念化的知识,选准认知角度,解决化学问题;最后进行项目总结,学生汇报自己研究的成果,教师通过学生的汇报评价他们是否达成项目研究的目标。
“化学反应速率和化学平衡”是高中的重难点,也是二轮重点复习专题,工业生产很多涉及反应速率和平衡的问题。笔者所在城市有火电厂,火电厂烟气中的氮氧化物是污染环境的气体之一,为了控制烟气中氮氧化物排放,需要进行脱硝处理后再排放到大气中。而本市就有一家上市环保公司,其主导产品中就有选择性催化还原(SCR)脱硝设备,烟气脱硝会涉及速率、限度等问题,基于此,笔者选择“烟气脱硝原理及工艺条件选择的探究”作为项目式学习的主题。
选好项目主题后,查找课程标准(2017年版)和考试大纲对“化学反应速率和化学平衡”这部分内容的要求,确定项目式学习的目标如下。
(1)知识目标:运用温度、浓度、压强和催化剂对反应速率和平衡的影响规律,探讨反应条件的选择与优化;能从成本、限度和速率等角度对化工生产条件进行综合分析。
(2)能力目标:通过接受、整合、交流信息进行推理、论证,能从多角度、动态地分析化学问题,发展学生的思维能力;以任务为驱动,通过自主探索,交流合作,完成项目的设计与实施,发展学生的执行能力;用化学语言展示项目的设计,记录、分析和展示项目实施的结果,发展化学表征能力。
(3)素养目标:能运用化学原理和方法解决生产中的实际问题,能分析生产过程中对环境污染造成的影响,引导学生践行绿色发展理念,为美丽中国建设贡献力量,培育科学探究、科学态度、社会责任等素养;能运用数据、图表等进行推理分析,提出合适的工业脱硝条件,并形成工业生产条件选择的模型,培育证据推理、模型认知等素养;能从控制反应速率、提高反应转化率等方面综合分析反应的条件,提出合理的工业生产条件,培育变化观念、平衡思想等素养;能从宏观、微观等角度说明物质对应的转化规律与本质,培育宏观辨识、微观探析素养。
3.2.1 环节一:了解我国NOx的来源及危害
项目式学习环节一:我国NOx的来源及危害教学设计见表1。
表1 我国NOx的来源及危害
设计意图:火电厂烟气是大气中NOx的主要来源之一,而本市就有火电厂,让学生体会烟气脱硝就是身边的问题,探讨脱硝方法既有意义又有必要。
3.2.2 环节二:SCR氨气脱硝技术原理探究
SCR氨气脱硝技术原理探究分为理解设备工作原理和探究反应原理,教学活动设计见表2。
设计意图:引导学生全面分析化工反应,认识工业脱硝应考虑的实际问题;培养学生从速率、限度等角度分析影响脱硝的因素,并引导学生初步建立起工艺条件选择的思维模型。通过介绍我市环保公司脱硝设备,让学生体会到烟气脱硝离我们并不遥远,激发学生学习热情。
3.2.3 环节三:SCR氨气脱硝工艺条件选择的探究
SCR氨气脱硝工艺条件选择的探究分为催化剂质量比的选择、温度的选择、压强的选择、氨氮比的选择、氧气含量的选择,具体教学活动设计见表3。
表2 SCR氢气脱硝技术原理探究
表3 SCR氨气脱硝工艺条件选择的探究
设计意图:引导学生在控制变量思维的指导下,根据化学图像信息,结合成本、速率和限度等角度对催化剂中V2O5与TiO2的质量比、反应温度、压强、氨氮比、氧气含量进行选择,并会利用理论知识进行解释。培养学生信息读取能力和运用化学知识解决问题的能力。
3.2.4 环节四:总结提升
总结提升环节教学流程设计见表4。
表4 总结提升
设计意图:引导学生发现身边生活环境的变化,培养学生爱护环境,做到“像对待生命一样对待生态环境”,树立“绿水青山,就是金山银山”的理念。
近几年以脱硝为情境的高考试题经常出现,烟气脱硝问题是我们身边的问题,党的十九大报告提出美丽中国概念,要“像对待生命一样对待生态环境”。“化学反应速率和化学平衡专题”二轮复习跳出以往“选题-做题-讲题”的模型,选择以“烟气脱硝原理及工艺条件选择的探究”为主题的项目式学习,激发学生的复习兴趣,提高复习效率,学生在完成学习任务中进一步巩固了化学知识,提高了知识综合运用能力,树立了环保意识,提升了核心素养。