基于核心素养培养的初中化学项目式教学实践——以“混合物中主要成分含量测定的实验与计算”教学为例

张聪伟 叶燕珠 黄丹青

（1.长汀县第二中学，福建 龙岩 366300；2.福建教育学院，福建 福州 350025；3.福建省普通教育教学研究室，福建 福州 350001）

教育部发布《关于加强初中学业水平考试命题工作的意见》要求“取消初中学业水平考试大纲，严格依据义务教育课程标准命题”［1］。《意见》明确指出，“要提高命题质量，提升试题科学化水平。试题命制既要注重考查基础知识、基本技能，还要注重考查思维过程、创新意识和分析问题、解决问题的能力。拓宽试题材料选择范围，丰富材料类型，确保材料的权威性。充分考虑城乡学生学习和生活实际，增强情境创设的真实性、典型性和适切性，提高试题情境设计水平”。［1］初中化学教学落要实“立德树人”根本任务，发挥课程育人功能，需要优化教学策略。基于核心素养的培养，促进课堂教学的转型。我们在初中化学总复习教学中，采用项目式教学，把初中化学总复习的内容进行有机整合，在简单化学实际问题高分析、解决的情境中，体现学科核心素养的培养。

一、项目式复习教学内容的选择

定性到定量是化学学科发展的重要标志。义务教育课程标准要求初中化学的计算要学习利用相对原子质量、相对分子质量进行物质组成的简单计算、溶质质量分数的简单计算、依据化学方程式进行简单的计算。其中利用相对原子质量、相对分子质量进行物质组成的简单计算是初中化学计算的基础。义务教育课程标准在活动与探究中建议让学生进行依据某种氮肥包装或产品说明书标示含氮量推算纯度。［2］依照这一建议，我们选取混合物中某成分含量的测定作为该项学习内容总复习的课题。以沪教版化学教科书［3］“混合物中主要成分含量的测定”作为的复习主要内容，结合基本的化学计算方法设计复习课。参照汽车部件（轮胎生产、电瓶桩的组成）生产的定量设计思路，开展混合物主要成分含量探究的实验与化学计算学习。在教师与学生、学生与学生的思维碰撞中形成实验设计思路，从实验试剂的选择使用、仪器装置的确定、实验过程的计划和实施等方面开展课堂学习活动。通过学生的学习活动培养学生基于证据推理的能力和敢于质疑和批判的创新精神。

二、项目式复习教学的设计

（一）课时教学目标

1.在已有的混合物中某成分及成分含量测定认知的基础上，帮助学生提炼出解决该类化学问题的一般思路，培养迁移能力。

2.参照定量审视汽车部件（轮胎生产、电瓶桩的组成）的生产线索确定测定混合物中某成分含量的两种常实验活动思路，培养学生对实验现象、数据进行加工分析的能力。

3.通过教师与学生、学生与学生的交流讨论，培养敢于质疑和批判的创新精神。

4.梳理测定混合物中某成分含量的实验思路，具体设计实验方案，培养证据推理与模型认知能力。

（二）“定量审视汽车部件的生产与组成”教学思路

以学生已有的认知出发、以项目活动为载体，参照汽车轮胎生产、电瓶桩的组成的生产线索组织学生活动的基本程序：阅读资料—回顾认知—提出问题—讨论思路—方案制定—实验操作—数据处理—思维建模。通过活动引导学生在解决真实化学问题的情境中建构知识，培养证据推理与模型认知，科学探究与创新意识等核心素养。

图1 “定量审视汽车部件的生产与组成”教学思路四线

三、项目式复习教学基本过程

（一）导入新课

展示资料卡片并辅以相关问题，以真实的实际社会问题激发学生对本课的兴趣。体会从生活走进化学。

【投影展示】（资料卡片：碳酸钙在汽车轮胎中的应用）如果加入的碳酸钙样品中碳酸钙的质量分数低于99.4%，将会出现硫化点快，熟料现象，影响汽车轮胎产品的质量！［4］

【问题】现有一批碳酸钙样品，这能否用于汽车轮胎生产中呢？

（二）回顾已学知识

依据学生已有的认知为教学起点，设置问题串与活动链唤起原有认知作为新课的生长点。在已有的混合物中某成分及成分含量测定认知基础上，在探究培养基于证据进行分析推理能力，建立解决复杂化学问题的思维框架。

【师】那我们如何来测定碳酸钙样品中碳酸钙的质量分数

【问题】碳酸钙样品在物质分类中属于哪一类？在前面的学习内容中哪里涉及了相关知识？

【生】碳酸钙样品在物质分类中属于混合物。在学习身边的化学物质—空气时我们学到了相关知识。

此时师生可以共同回顾怎么研究测定空气中氧气的体积分数。

（三）探究碳酸钙在汽车轮胎中的应用

以定量审视汽车部件（轮胎生产、电瓶桩的组成）为载体，开展相关的实验活动，培养学生对实验现象、数据进行加工分析的能力，从而培养科学探究与创新意识。

【师】现在老师想请同学们基于测定空气中氧气的体积分数的启示，一起来思考测定碳酸钙样品中碳酸钙的质量分数思路。

【生】引入过量的稀盐酸与碳酸钙反应，通过计算出产生二氧化碳去排水的质量，然后利用质量守恒定律计算出碳酸钙的质量。

【生】二氧化碳可溶于水，会造成二氧化碳的量测不准。

【师】那有什么办法解决吗？

【生】可以在水面铺上一层油。我还想到可以引入过量的稀盐酸与碳酸钙反应，通过反应前后的质量差计算出产生二氧化碳的质量，然后利用依据化学方程式计算出碳酸钙的质量，最后进行碳酸钙样品中碳酸钙的质量分数的计算。

【师】现在同学们依据投影出的实验试剂与实验仪器，结合刚才的思路，制定出实验方案。

【投影展示】实验试剂：2g 粉末状碳酸钙样品、10%稀盐酸；实验仪器：电子天平、烧杯、药匙、玻璃棒

【生】实验步骤

1.在电子天平上称2 个烧杯（100ml）的质量并记录数据m1。

2.在烧杯1 中加入碳酸钙样品，称其质量m2（取碳酸钙样品质量为2g）。

3.在烧杯2 中加入过量的稀盐酸质量，记录此时的数据m3。

4.将烧杯2 中的稀盐酸倒入烧杯1 中，并将烧杯2放回电子天平上。

5.待烧杯1 中的混合溶液充分反应，至电子天平示数不在变化时，记录此时的数据m4。

【生】分组实验

（四）研究黄铜在汽车电瓶桩中的应用

参照汽车部件（电瓶桩的组成）生产的规划，在教师与学生、学生与学生的思维碰撞中形成实验设计思路，确定实验方案。在活动中培养学生基于证据推理的能力和敢于质疑和批判的创新精神。

依据待检样品标签声称的乳酸菌类别和含量，估算待检样品中是否含有嗜热链球菌及其数量，选择（2～3）个合适的连续稀释度，每个稀释度吸取1 mL样品稀释液置于无菌培养皿内，每个稀释度做两个平行。同时分别吸取1 mL空白稀释液加入两个无菌平皿内作空白对照。然后注入约15 mL冷却至（48±1）℃的MC培养基，转动培养皿使之混合均匀。待培养基凝固后置于（36±1）℃培养箱中需氧培养（72±2）h，培养后计数与计算。

【投影展示】（资料卡片：黄铜在汽车电瓶桩中的应用）在黄铜用于汽车电瓶桩电源开关时，若黄铜中铜的含量低于65%，将会影响电流稳定，不利于预防放电，起不了保护电瓶的作用。［5］

【师】如何测定汽车电瓶桩电源开关黄铜中铜的质量分数不低于65%呢？请谈谈你的思路。查阅资料：铜和锌的某些化学性质2Cu+O2=2CuO、2Zn+O2=2ZnO、Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑、Cu 与稀盐酸不反应。

【生】引入过量的稀盐酸与锌反应，通过反应前后的质量差计算出产生氢气的质量，进而依据化学方程式计算出锌的质量，然后用黄铜总量与计算出锌的质量进行求差得到铜的质量，最后进行黄铜中铜的质量分数计算。

（五）总结梳理（思维建模）

通过定量审视汽车部件（轮胎生产、电瓶桩的组成）活动，帮助学生梳理测定混合物中某成分含量的两种常见思路，培养证据推理与模型认知能力。

【师生共同总结】通过对碳酸钙在汽车轮胎中的应用与黄铜在汽车电瓶桩中的应用的项目活动我们总结出混合物中某种成分测定的一般思路（见图2）：先明确待测物进而加入某种试剂，若待测物会参与反应则通过消耗待测物来测定生成物的质量，再依据质量关系进行计算。若待测物不会参与反应则通过消耗其他成分来测待测物的质量，再依据质量关系进行计算。

图2 混合物中某种成分测定的一般思路

（六）拓展升华

体会化学源于生活、生产，服务于生活、生产。

四、教学反思

（一）关注教师教学模式的转变

基于核心素养培养的初中化学课堂教学转型下的项目式教学对教师提出了新的要求。教师应改变传统的教学模式将讲授式变为对话式，提升学识水平，拓宽知识视野，增进学科理解。穿越各学科的边界，用素养培育素养。这样的教师才能灵活地将课标、教材内化后打破章节、模块结合项目式教学的特点，进行复习内容重构，以项目式教学为载体，在学生已有认知为教学的起点，找到复习教学的生长点，让讲台真正变为平台。

（二）关注教材栏目功能与定位

基于核心素养培养的初中化学课堂教学转型下的项目式教学应重新审视教材中“交流讨论”“拓展视野”“实验探究”等栏目，理解编排教材思路意图的前提下挖掘各栏目文本背后的价值性知识内容，让教材在传递事实性知识、概念性知识的同时传递方法性知识、价值性知识；关注单元整体教学设计，关注知识横向关联和纵向深入；将来知识取向转向素养取向。

（三）关注学生共性与差异

基于核心素养培养的初中化学课堂教学转型下的项目式教学应站在多元智能的视角去审视关注学生的共性与差异性。由于项目式教学主题的选取常常伴随着跨知识模块、跨学科领域，不同的孩子对不同的知识与学科有着不同的偏向，因此在项目式教学设计中兼顾个体差异，优化分组，让孩子们在不同层面都有所收获。

总之，基于核心素养培养的初中化学课堂教学转型下的项目式教学打破传统的“讲、练、测、考”的模式，［6］将课程标准下的复习内容转化为项目式，通过项目式教学设计解决真实的具有学科价值的社会问题，切身体会化学与生产、生活、技术、环境的有机融合，同时在问题解决中培养学生的核心素养。