项目式教学实践:暖贴的设计与制作

田辉凤

摘要：以“你能制作一个御寒发热的暖贴吗？”为挑战性任务，开展两个项目学习活动：“探究暖贴的成分和发热原理”和“探究影响暖贴发热的因素及制作暖贴”。通过项目式学习，学生的信息获取能力和实践动手能力得到提高，学生的化

学学科核心素养得到全面发展。

关键词：高中化学;项目式教学;暖贴;教学实践

文章编号：1008-0546（2022）04x-0024-03

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.04x.007

2014年教育部印发《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》（以下简称《意见》），确定“立德树人”是发展中国特色社会主义教育事业的核心所在。以该《意见》为指导，以落实“立德树人”为根本任务，《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》中确定：通过高中化学课程的学习，应该发展学生“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想“”证据推理与模型认知“”科学探究与创新意识“”科学精神与社会责任”等化学学科核心素养[1]。在高中化学教学中，开展项目式教学是落实学生核心素养发展行之有效的方法之一。在项目式学习中，各小组针对真实有挑战性的问题展开深入研究，紧密联系社会生活，在完成项目过程中，逐步培养学生适应社会发展所必需的关键能力和必备品格。项目式学习的主题以课标和教材为依托，指向高考，在项目完成后，相关核心知识和概念被学生内化吸收，转变为元认知知识，“立德树人”与“备战高考”的双重目标得以同时实现。

一、项目准备

1.项目选择与目标

“暖贴的设计与制作”项目选自2019人教版教材《化学反应原理》第四章第三节“研究与实践”栏目[2]，《课标》的教学提示中含有“暖贴的设计”学习活动建议。2019版教材的设计和编排非常有利于项目式教学模式的开展，“研究与实践”栏目中有许多项目的学习素材，可以按照項目式教学的“六维度设计要则”将栏目中的内容进行拆解和补充后进行课程设计。本项目以必修教材为基础，以“暖贴的设计与制作”为主题，融合了“铁及其化合物”“物质检验”“吸氧腐蚀”“影响化学反应速率的因素”“化学反应的调控”等核心知识。通过项目式学习，学生的认知逐渐从低阶向高阶过渡，形成高阶思维，化学学科核心素养得到全面发展。

2.制定项目计划

本项目式教学在高二年级学习选择性必修1第二章“化学反应速率与化学平衡”时展开，首先在课堂上提出驱动性问题“冬天天气寒冷，尤其在东北地区，室外温度有时低至零下三十摄氏度，暖贴成为人们的出行必备品，你使用过暖贴吗？你知道它的发热原理和制作方法吗？请动手制作一个适合出行携带，既能御寒又发热持久的暖贴。”经过学生讨论，汇总学生想探究的问题，将项目拆解为两个项目活动：1探究暖贴的成分和发热原理2探究影响暖贴发热的因素及制作暖贴。制定初步项目计划，如图1所示。以组内异质，组间同质为原则，教师综合考量学生的知识学习能力，实验动手能力，人际交往能力，汇报表现能力将学生均衡分组，每组自己任命组长，确认分工后开展学习活动。

二、项目实施

各小组分工实施项目活动，每个成员完成各自部分后，在“美师优课”项目化学习平台“学习圈”内给组内成员分享自己的成果，方便其他成员学习和开展后续任务，在“学习圈”内各成员可随时进行交流讨论，教师在项目实施过程中及时提供指导意见。

1.探究暖贴的成分和发热原理

首先进行资料研究，学生通过观察实物包装或查阅文献等方式对暖贴组成、发热原理、使用方法等进行初步了解，然后通过实验探究暖贴内容物的化学成分和发热产物进而确认发热原理。表1是“探究暖贴的成分和发热原理”实施过程。

2.探究影响暖贴发热的因素及制作暖贴

根据文献资料和对市售暖贴成分的探究，各项目组以铁粉、活性炭粉、氯化钠、水、蛭石、吸水性树脂为原料制作暖贴。原料的选择、用量和配比，都使暖贴的发热情况不同，所以首先研究影响暖贴发热的因素，再利用最佳的原料配比制作暖贴。

（1）探究影响暖贴发热的因素暖贴发热源自吸氧腐蚀的两个放热反应：

发热温度和持续时间主要取决于以上两个反应的反应速率，学生经过化学反应速率的学习，知道在不改变发热原理的基础上，可以通过改变反应物状态和外界条件来调节反应速率，例如：将粒状反应物变粉状或改变浓度、温度、压强和加催化剂等手段。暖贴的使用主要在低温环境中，所以有的项目小组认为应该模拟暖贴的使用环境，选出低温条件下发热效果最好的原料组成来制作暖贴。经实验发现，环境温度对暖贴发热影响不大，只是低温条件下暖贴散热快会导致发热时间变短，所以评价暖贴性能时要在相同温度下进行。考虑暖贴的使用大部分在常压下，故不研究压强的影响;各小组将研究重点放在原料的选择和配比上，如图2所示。通过实验选择发热温度较高，最好在50-60°C左右，发热持续时间长的原料配比进行暖贴制作。经过调控，反应速率已经适合暖贴的使用，故不须寻找高效催化剂。

（2）实践制作暖贴

由于项目成果与市售商品具有对标性，学生兴趣很足，具有很大内驱力，好奇自己制作的产品能否与市售商品产生相似的效果。各组同学首先按照实验探究的最佳配比将铁粉、炭粉、氯化钠、水、蛭石、吸水性树脂混合，然后从内到外依次包装透气膜、无纺布袋（背面含明胶层）、不透气塑料膜。为保证外包装的密封性，严密隔绝外界空气，防止暖贴自放热，部分小组采用真空抽气机进行外膜包装;也有小组为了外表美观，在塑料膜上添加手绘;还有小组为了使用安全，将暖贴的使用方法和注意事项粘贴在包装外表面。通过暖贴制作活动，学生的动手实践能力、沟通交流能力、解决问题能力都得到了提高。

三、项目评价

1.分享交流

各小组暖贴制作完成后，汇总整个过程中的文本资料、照片和视频素材，制作成PPT在课堂上展示交流，同时对各小组制作的暖贴进行质量验收。对于项目活动一“探究暖贴的成分和发热原理”，不同小组的探究过程和结果比较统一，一致认为是铁粉和炭粉在潮湿环境中发生吸氧腐蚀导致暖贴发热。但是对于项目活动二“探究影响暖贴发热的因素及实践制作暖贴”不同小组的探究结果差异很大，各小组针对暖贴制作过程中的经验展开交流。有的选择铁粉和炭粉粒径较小的，目的是加快放热速率，提高发热温度;有的选择粒径较大的，虽然放热速率慢，但持续时间长。透气膜的选择也出现了不同孔径。吸水性树脂各小组统一选择高效吸水树脂，水的使用量对暖贴的发热效果产生非常大的影响，水太多容易导致铁粉和炭粉被湮灭，和氧气接触不充分不能产热，水太少又会导致发热不持久。另一个导致暖贴发热效果大不同的因素是铁粉、炭粉比例，虽然炭粉不是吸氧腐蚀反应物，但它具有导电性和强吸附性，在暖贴发热中起到至关重要的作用，所以炭粉比例高些发热效果更好，发热效果最好的项目组，铁粉和炭粉质量比为1∶2。

2.评价反馈

项目评价包括过程性评价和总结性评价。过程性评价主要参考各组在“学习圈”内的学习轨迹和项目开展过程中成员的参与率、默契度和交流沟通效率进行评价，包括师评、自评和小组互评。总结性评价既包括对暖贴本身的评价，也包括成果汇报的评价。暖贴产品的评价量规主要包括暖贴发热的最高溫度、发热的持续时间、外表的美观度和使用的舒适度，在每个维度上打分评价;成果汇报的评价聚焦在汇报内容是否全面，语言表达是否流畅，课件制作是否精美。依次进行打分，将各项得分汇总作为项目总成绩。各小组根据交流和评价结果，总结项目经验，优化项目成果。

四、教学感悟

项目式教学的设计和实施虽然比传统教学模式复杂，但学生的核心素养可以得到快速发展，从而落实“立德树人”根本任务。从开始制定项目计划，到项目实施，再到项目交流与评价，每个学生都有表现机会。参加一个项目活动，学生的能力提升甚至比学一本书更有效。当然对于教师而言，确实需要准备的更多。项目式教学模式的推进难点主要在于项目的选择，确定了核心知识和设计好了驱动性问题，后续实施过程相对容易，教师只需及时给予指导和评价即可。以本次教学实践为经验，项目式教学完全可以在高中化学课堂中展开，无需另寻课外项目，参考教材中的“研究与实践”栏目，利用项目学习化学知识和社会本领，课堂不止热闹，还更有质量。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]人民教育出版社，课程教材研究所，化学课程教材研究开发中心.普通高中教科书（化学选择性必修1）[M].北京：人民教育出版社，2019.