“项目化学习”视域下的初中化学课堂教学问题的设计

金荣妹 符爱琴

摘要：项目化学习是以问题解决为中心，提高学生自主学习能力，提升核心素养的学习模式。项目化学习设计来源于真实情景的问题，有助于激发学生的学习兴趣，使学生体会到学习的价值所在。以“金属的防护和回收”为例，浅谈课堂教学中的问题设计原则：不但注重问题的有效预设，更注重捕捉课堂中生成的问题。“项目化学习”视域下的化学课堂中的问题设计的最高境界是学生自主发现问题，生成问题，最终找到解决问题的方法。

关键词：项目化学习；课堂教学；问题设计

文章编号：1008-0546（2022）11-0017-05

中图分类号：G632.41

文献标识码：Bdoi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.11.004

项目化学习是以项目为导向展开教学，强调以问题为中心，让学生围绕项目学习，采用观察、思考、质疑、探究、表达、分享项目成果等多种学习手段展开自主多样的学习，提高自主学习的能力，最终发展学科核心素养。项目化学习，需要创设真实的问题情境，让学生自主解决问题，实现模型建构和推理应用，在获得知识技能的同时发展能力。因此，项目化学习的核心是解决问题。项目化学习中的问题产生于真实情景，学习过程中分析问题和解决问题的方法多样，注重学生关键能力和核心素养的提升。项目化学习中的问题设计注重预设，更注重课堂中的问题生成。项目化学习中的问题设计不单单是教师提出问题，学生解决问题；更重要的是学生自己提出课堂学习中的疑惑，围绕提出的问题进行讨论、探究，自己尝试解决问题。

下面笔者以“金属的防护和回收”为例，浅谈“项目化学习”视域下课堂教学问题的设计。

一、课前思考

1．现状分析

金属的知识是初中化学课程内容的重要组成部分，在课程标准中所属的一级主题为“身边的化学物质”，无论是作为身边的化学物质还是基于化学与生活实际联系紧密的课程理念的体现，金属的学习在初中化学中具有举足轻重的地位。沪教版初中第五章金属的冶炼与利用中第三节是最简单的内容板块，在中考中占比不高。面对学生们各门功课的中考压力，为了节约时间，为了加快进度，教学过程常常简单化，教学内容常常简易化。尤其是金属的生锈实验历时较长，教师常常会选择讲实验、看现象，学生也只是走过场，没有参与的热情，被动接受，强行记忆。这样操作导致的结果是，没过多久，铁在什么条件下生锈，学生的答案不是少了水就是少了氧气。没有问题的引领，没有思维的碰撞，没有深度的思考，知识的掌握是机械的、被动的、短暂的。从表面上看，只花20 mins就把知识点罗列，是快速的高性价比的教学方式。但从长远看，并非如此。

2．设计意图

本节课以“金属的防护和回收”为例开展项目化学习，通过“铁为何生锈？”“如何防止铁生锈？”“铜在什么条件下生锈？”这三个项目化任务展开教学，任务以问题的形式展开，学生获得了铁和铜生锈的原理以及铁和铜的防护原理的知识。同时学生通过对问题的分析、研究、自主探索，借助同学们相互合作，学会用化学思维的方式分析问题、解决问题，在形成知识的同时，提高学生终身学习的能力，提升初三学生的化学核心素养。

3．教学目标

（1）通过设计探究铁生锈的对比实验，观察实验现象，分析实验原理，体会化学实验的严谨性与科学性。

（2）通过铁的生锈原理推理铁的防护，提高化学核心素养能力。

（3）通过对铁生锈的利弊分析，学会以辩证的思维看待身边的物质。

4．设计思路（见图1）

二、教学过程

1．创设情境，提出课题

【情景引入】展示各种从垃圾桶中找到的生锈的金属制品。

【Q1】这些是哪一类物质形成的垃圾？

（金属废品。）

【Q2】你知道金属锈蚀有哪些危害吗？

【信息】据统计，每年全世界腐蚀报废和损耗的钢铁材料约为1亿吨，约占全年钢铁产量的1/10。

（钢铁的锈蚀带来的危害有巨大的经济损失。）

（安全問题，例如天然气管道、水管等的腐蚀，桥梁的腐蚀都存在着巨大的隐患。）

【Q3】这一类生锈的金属制品应投放在哪一类垃圾桶内？

（可回收垃圾。）

【Q4】为什么可以回收？

（学生七嘴八舌说出回收的意义。）

（教师展示金属废品回收利用的小视频。）

【Q5】回收废铁废钢冶炼相比铁矿石冶炼有哪些优点？

【信息】见表1。

（节能减排成本低。）

设计意图：该项目化学习的主题源于真实情景中的热门话题：垃圾分类。学习的过程结合对真实世界的切身体验，让学生体会化学与生活的联系，生活中处处有化学。利用5个问题的互动来体会“垃圾是放错地方的资源”和“铁生锈带来的危害”，从而自然引入到对铁生锈的原理的探究中。

2．实验操作，探索本质

项目任务一：知其然，探索铁为什么生锈。

【教师】要知道铁为什么生锈，先要知道铁锈的主要成分是什么？

【探究铁锈成分】实验1：用滤纸擦拭铁锈。

【Ql】铁锈是什么颜色的？

实验2：生锈铁钉与稀盐酸的反应。

【Q2】生锈铁钉和稀盐酸反应有何现象？

（氧化铁与稀盐酸反应的化学方程式：Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O，氯化铁溶液是黄色的。）

【学生】生锈铁钉表面气泡很少，看到溶液略有黄色。看来铁锈中应该含有氧化铁。

【信息】铁锈的成分比较复杂，它是一种混合物，主要成分通常是Fe2O3·xH2O。

【Q3】导致铁生锈的原因是什么？

【学生】猜想与空气中的水和氧气有关。

【Q4】如何设计实验验证猜想？

【屏幕投影】见图2。

（学生谈自己的设计思路）

【生成性Q1】试管1铁钉与空气接触，空气中的水分怎么处理？

（试管中加干燥剂并塞上橡皮塞。）

【生成性Q2】試管2中为什么水要淹没铁钉？

（为了不让铁钉接触空气。）

【生成性Q3】水里的氧气有没有除去？如何除去？

（用蒸馏水、或将水煮沸。）

【生成性Q4】怎样防止氧气再溶于水？

（迅速冷却。）

【教师】这位同学的思路严谨且表达清晰。出示按照同学设计思路进行的实验设计图（见图3），观察现象。

【教师】请同学们在表2中记录实验现象（见图4）。

【Q5】对比实验现象，请分析铁生锈的必要条件是什么？

【学生】铁生锈需要氧气和水同时满足。

设计意图：这是本课的第一个项目任务，也是本课的重点与难点，项目任务以问题的形式呈现，引发学生的思考。教师的问题设计中既有预设的问题，“铁锈的性质有哪些？”“铁锈的主要成分是什么？”“铁生锈的原因是什么？”……让学生通过探究、思考、讨论，充分参与到学习中来，亲自解决问题，印象更深刻，学习更有效。在学生设计实验的过程中，不同的学生设计能力不同，按照课堂的真实情景，生成学生未知的问题，如“铁钉只与空气接触，空气中水分怎么处理？”“铁钉只与水接触，水中的氧气怎么处理？”……利用学生设计实验时的不严谨，形成生成性的问题，引发学生的深度思考。与传统的问题式学习相比，项目化学习的最大亮点在于强调以学生为主体，学生在解决问题和完成项目化任务的过程中，由接受者变为主动的知识建构者。

3．实验思考，实践应用

项目任务二：如何防止铁生锈？

【Q1】通过探究已经知道了铁生锈的原理，生活中人们采用哪些措施防止铁制品的生锈？

（汽车外壳涂油漆、白行车链条涂油、门窗用铝合金……）

【Q2】这些防锈措施利用什么原理？

（这些防锈措施是利用覆盖保护膜，隔绝氧气。）

【拓展】“烤蓝”，又称“发蓝”，可以使铁器表面氧化生成一层致密的四氧化三铁薄膜，增强铁器件的抗腐蚀能力。铁器件“烤蓝”要使用发蓝液。常用的一种发蓝液是用氢氧化钠、硝酸钠、亚硝酸钠等试剂配制而成的。去除了油污和锈斑的刀片，在发蓝液中煮沸一段时间后取出，用水洗净，就可以看到刀片表面呈现出蓝黑色光泽（见图5）。

（这也是利用覆盖保护膜，隔绝氧气。）

【Q3】生活中还有其他的防锈措施和原理吗？

（生活中用不锈钢衣架，这利用的原理是改变内部结构。）

（家里用的菜刀通常洗净擦干，这是利用保持干燥的防锈原理。）

【Q4】你能总结防锈的原理与铁生锈条件之间的关系吗？

（总的来说防锈就是破坏生锈的条件之一。）

【教师】建立铁的生锈与防锈的关系模型（见图6）。

【Q5】生活中发现切过柠檬的菜刀比普通的菜刀更容易生锈，搁浅在海滩上的比河岸边的轮船更易生锈，这是为什么呢？

（可能是海水里的食盐或柠檬里的酸起了作用。）

【教师】为了验证这一猜想，老师也提前准备第二组试验，请同学们观察（见图7）。

【Q6】实验现象表明是什么加快了铁的生锈？

（是铁在有氧气和水同时存在的条件下，食盐水或稀硫酸可以加快铁的生锈。）

【Q7】在防锈的原理上还应该补充些什么呢？

（防止铁制品接触酸或盐。）

设计意图：该项目任务是让学生将所学的知识应用于实际生活，如何用生锈的条件来推断防锈的原理？围绕这一问题展开教学，铁生锈的条件决定防锈的原理，而防锈的原理体现生锈的条件，从素养上让学生建立模型认知和证据推理。通过问题的层层递增，通过深层次的实验探究让学生掌握铁在满足生锈的必要条件的情况下，在什么条件下加快铁的生锈？项目化学习中的问题设计是为了激发学生学习的积极性，让学生发散思维自主化学习，提高学生的学习能力。问题设计也是为了让每一个学生都积极参与到课堂学习过程中，学生通过对问题的分析研究、自主探索，以及相互合作学习可以得到更多的知识。通过合作学习，培养学生的合作能力与合作精神。

4．活动拓展，启思明智

项目任务三：铜在什么条件下生锈？

【教师】生活中常见的金属制品除了铁还有哪些常见的金属？同学们你们需要解决哪些疑惑？

【学生Q1l】铜也是生活中常见的金属，铜生锈的产物是什么？

【学生Q2】铜生锈可能是什么原因引起的？为什么？

【学生Q3】如何设计实验证明铜生锈与这些因素有关？

【教师】请同学们利用研究铁生锈的方法和经验来解决你们提出的关于铜生锈问题。

【学生】展示作品。

设计意图：这一项目任务是建立在任务一、二的基础上，建构了探究金属生锈的一般思路，而研究铜生锈可由学生自主探索，由学生自己设计研究思路：铜生锈的产物是什么？如何研究产物？什么条件下会生成这样的产物？什么样的措施可以防止铜的生锈？完全给学生机会提出问题，解决问题。但对铜生锈的研究又不是完全对铁的照搬全抄，因为铜生锈相比铁的生锈要复杂，设计实验相比铁生锈实验难度要大，这样既给学生阶梯，又给学生设计了梯度。同时在学生探究的过程中又有一系列生成性的问题可以一边探究一边思考，学生有了高度的参与度，相信学生对这节课的印象一定非常深刻。这是教给学生思考的能力，教给学生终身学习的能力。

三、教学反思

1．“项目化学习”视域下的问题预设，以知识技能的发生发展为主线

“项目化学习”视域下的问题设计，最突出的特征是把真实情景中的知识转化为问题引发学生思考、探索。本课任务中“铁为什么生锈”“如何防止铁生锈？”“铜在什么条件下生锈及如何防锈”等问题的预设，是以本课的知识技能的发生发展为主线预设的。一个个问题随着学生的思考、讨论和解决，学生在知识技能上掌握了课程内容的重点，并掌握了一套金属锈蚀与防护原理的知识体系。问题情景“搁浅在海边的轮船为什么更快生锈？”引发学生深度思考，学生学习知识的过程是要知其然更知其所以然。通过实验现象的对比，学生在知识技能上又获得生活中加快铁生锈的因素从而加以防护。教师将知识点成功地转化为一个个问题引发学生思考，在课堂上开出问题的花儿，结出成功的果儿。整课的设计思想是让学生在项目化学习的课堂中不但获得知识，而且获得知识的方法。

2．“项目化学习”视域下的问题生成，以学习能力的培养成长为指导

项目化学习过程中要求教师将课堂交给学生自由发挥，课堂中让学生自主设计铁生锈探究实验，这是发展学生的实验探究能力和小组之间的合作能力。学生在思索问题时，方向可能发生偏差，这是正常现象，教师利用教学机智和提问艺术生成更有深度的问题。如学生在设计实验时，虽然已经考虑到对比实验需要控制变量，设计试管②中的铁钉只与水接触，但学生未考虑到水中溶解的氧和放置久了氧气重新溶解这样的问题，教师利用这样的契机，生成问题，引发学生深度思考，纠正学生思维的方法，作出有效的指导，使学生的探究能力、实验设计能力和分析问题的能力得以提升。

3．“项目化学习”视域下的问题解决，以核心素养的孕育提升为目的

“项目化学习”视域下的问题解决，是以提升学生核心素养为目的。培养学生不是成为机械化的知识接受者，而是成为学习的自我构造者。课堂中教师的任务是有针对性地引导学生思考。问题是思维的向导，而最高层次的问题解决不是学生围绕教师的问题进行作答，而是学生自主提出问题，学生不仅要明白哪些问题需要解决，还要学会如何将问题用语言精准地表达。如在探究了铁为什么生锈和如何防锈后，引导学生联系生活中其他常见的金属，它们的生锈和防锈原理如何？怎样研究？学生如果具有这样的问题意识，自主探究能力自然也会提高，学生只有做到有问、敢问、善问，项目化学习的问题教学的优势才能得到最大程度地发挥。这是以发展学生能从问题和假设出发，确定探究的目的，设计实验探究方案，进行实验探究，旨在发展学生的科学探究和创新意识，建立观点、结论、证据之间的逻辑关系，通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征，建立模型，发展学生的模型认知等核心素养。

参考文献

[1]马璇．基于项目学习模式的初中化学专题复习-以“科学探究”专题复习为例[J]．福建基础教育研究，2010.10．

[2]王磊．項目学习实验教科书《化学》教材整体介绍[J]．教育，2016（40）；4-7．

*本人系江苏省“十三五”重点资助课题“指向关键能力的初中化学创意课程实施研究”（项目编号E-a/2020/05）的研究成果之一。化学教与学2022年第11期