基于项目式学习的元素化合物复习课教学研究

胡珺晶

摘要：在元素化合物復习课教学中，运用项目式学习，有利于培养学生在真实情境中解决实际问题的能力，促进其深度学习。以“氯及其化合物”复习课为例，依据理解核心概念，提升核心素养为设计导向，围绕“‘84消毒液”实施项目式学习，引导学生通过完成项目任务，自主重构学科基础知识、培养学科关键能力、提升学科核心素养，充分发挥复习课“回顾整理、沟通生长”的独特功能。

关键词：项目式学习；情境；实验探究；证据推理

文章编号：1008-0546（2022）11-0045-05

中图分类号：G632.41

文献标识码：Bdoi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.11.010

一、问题的提出

元素化合物知识是高中化学的主要内容之一。其是化学基本概念及理论、反应原理等主题内容的学习和化学实验探究开展的载体，亦是高考考查的重点内容。高一学生在元素化合物知识学习过程中，主要存在“知识零散、记忆困难、不会运用”等问题。

1．高一化学复习课现状

基于真实情境的课堂教学及试卷命制早已成为考试领域及教育教学实施核心素养、评价学科能力的实现形式和重要手段。[1]然而，当前的高一复习课大多关注元素及其化合物的性质及相互转化关系等知识点的梳理，课堂上普遍存在着“乏味”的方程式记忆和“单一”的“题海战术”，这种复习方式，高耗低效，不够重视学生问题解决能力的培养和基于核心素养的观念建构，导致学生一旦遇到新情境的试题根本“无从下手”，复习效果不够理想。

2．项目式学习

《普通高中化学课程标准（2017年版）》提倡创设真实问题情境，指出教学设计应“重视以学科大概念为核心，以主题为引领，使课程内容情境化，促进学科核心素养的落实”[2]。

项目式学习源自杜威的“做中学”，并由克伯屈1918年明确提出“项目式学习”在教育领域的概念，他认为所有明确目的、全情投入的行为皆是项目。[3]项目式学习是秉承“做中学”的理念，设置真实情境化的任务，而学生作为主体，完成项目任务。项目式学习是促进学生深度学习的一种教学模式，可促使教师变革教学内容、策略、成果等，亦能转变学生的学习状态、方法、效果等。

3．项目式学习对于高一复习课的意义

高一化学复习课堂上常见的“梳理一练习一讲解”模式，重知识、轻能力，往往只强调陈述性知识，但对批判性思维、问题解决等能力的培养不足。将项目式学习应用于复习课中，利于学生感受在真实情境中解决实际问题，推动学生的深度学习。具体来说，首先，项目式学习是基于真实情境，增强了教学的直观性，激活了学生的感受性；其次，在“任务驱动、问题导向”的情境中，学生会经历发现、分析、解决、评价问题的过程，透过实验探究、自主互助、思考评价来学习化学。让学生在获得知识、增强信心的同时，提升素养；再次，项目式学习关注知识建构。基于情境实施项目式学习，能使学生加深对化学知识的理解，体验真实问题的综合性、复杂性，引发思维碰撞，优化思维品质，培养高阶思维。

二、基于项目式学习的教学设计

根据课程标准，结合实际学情，以物质性质、基本概念、基础理论为核心，基于真实问题情境开展项目式学习。从而，激发学生的认知冲突，引导学生进行归纳演绎、宏微结合、证据推理、模型解释、设计评价等具备学科特质的学习活动。利用实验探究寻找真实证据进行逻辑推理解决认知冲突，以实现核心知识结构化、高阶思维品质化，有效促进学生对知识的深度理解及学科核心素养的提升。为此，笔者建立了基于项目式学习的高一化学复习课教学设计流程（见图1），进行了元素化合物高一复习教学实践。

在基于项目式学习的高一化学复习教学实践中，笔者结合课程标准，针对元素化合物这部分内容的特点进行教学设计，尝试基于真实情境，引发认知冲突；基于认知冲突，进行实验探究；基于实验探究，增强证据推理。

三、“氯及其化合物”复习课教学实践

1．教学内容分析

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》提出：透过真实情境中的应用案例或实验探究，了解氯及其化合物的重要性质，认识其在生产中的应用以及对生态环境的影响；以氧化还原知识为媒介，认识不同价态氯元素的相互转化；运用物质性质，解决现实生活问题。[4]笔者选取该章节在新旧人教版教材中的内容进行了分析比较，见表1。

“氯及其化合物”是人教版（2019）第二章第二节的内容。本节内容之前，学生学习了第一章“物质及其变化”和第二章第一节“钠及其化合物”，构建了三个研究无机物性质的认识维度，也为学习相对更复杂的氯及其化合物做好铺垫，而氯气与碱、水的反应，更凸显了氧化还原反应的相关规律，且检验氯离子及次氯酸盐的性质，对于离子反应规律、类别通性的呈现也更突出。[5]通过对教材编排的分析，不难发现，基于项目式学习，创设真实情境，引发学生的认知冲突，让学生从化合价、物质类别（见图2）、类别通性、离子反应、氧化还原反应等角度分析氯及其化合物的性质，发现问题，提出假设，设计方案，实验探究，完成真实情境下不同类型的项目任务，有利于巩固认识，明晰思路，提升运用类别通性、氧化还原反应及离子反应等多个维度系统研究物质的性质，同时，培养学生高阶思维能力，提高学生实验探究水平，提升学生化学学科核心素养。

2．教学流程设计

本节课是高一单元复习课，需要解决“对路、到位”问题。笔者在反思基础上，试图改进教学，提升复习课效益。本节课围绕“‘84消毒液”创设真实情境，开展项目式学习，引发学生的认知冲突，提出五个“是真的吗？”项目问题，引导学生结合资料卡，设计活动方案，进行实验探究，外显证据推理过程，通过小组合作、讨论交流、分组实验等方式，完成项目任务。教学流程见图3。

3．教学实录

活动1：实物展示，引入项目主题

【展示】“84”消毒液。

【PPT】“84”消毒液的研发历程。

【教师】北京第一传染病医院也就是如今的地坛医院，金耀光医生带领的团队在前人研究的基础上，研发了新型氯制消毒剂。当年的北京市科委主任刘志德建议用年份命名，而当年恰好是1984年，故有了我们如今的“84”消毒液。“84”消毒液在2003年“SARS”病毒暴发及当前新冠肺炎疫情防控期间，一次次彰显了它的巨大威力，成为千家万户必备的消毒剂。“84”消毒液的主要成分是什么，有同学知道吗？

【学生】次氯酸钠。（同步PPT）“84”消毒液的成分表。

【教师追问】它可能具有什么性质？

【学生】氧化性、漂白性、水溶性……。

【过渡】性质决定用途。次氯酸钠有强氧化性，“84”消毒液可杀菌消毒。那么，以NaClO为主要成分的“84”消毒液在使用时又该注意什么呢？请大家一起来看产品说明中的注意事项，你能用NaClO的性质来解释么？请大家交流讨论。

【学生】讨论、板演。

【PPT】“84”的消毒机理。

【提问】“资料卡”通篇都是HC1O。而“84”的主要成分是NaClO，那么，NaClO是如何转变成HClO的呢？

【学生】NaClO与CO2、H2O反应生成HClO。

【追问】现在大家知道为何要避光保存“84”消毒液了么？

【学生】板演HClO分解的化学方程式。

【教师】HClO分解反应中氧化剂是什么？氧化产物是什么？氧化性孰强孰弱？

【学生】氧化剂的氧化性强于氧化产物，也就是说HClO的氧化性强于O2。

【教师】HClO具有较强的氧化性，可用来杀菌消毒，但是为何“84”消毒液主要成分是NaClO而不是HClO？

【学生】较稳定，方便储运。

设计意图：学生的注意力是否被吸引并能否积极主动地参与课堂直接決定一节课教学效果的好坏。本节课以实物展示“84”消毒液作为导入，并以产品说明创设真实问题情境，激发学生学习兴趣，能主动参与课堂并积极思考，同时，结合离子反应、氧化还原及应对次氯酸、次氯酸钠的主要性质及其转化关系进行了回顾。

活动2：“84”消毒液不能与洁厕剂同时使用，是真的吗？

【教师】产品说明中提及“84”消毒液不能与洁厕剂同时使用，是真的吗？

【学生】会产生氯气。

【演示实验】将“84”消毒液与洁厕剂混合。

【学生】有黄绿色气体生成。

【教师】你知道为什么吗？【展示图片】本节课所用这款洁厕剂的主要成分是HCl。请大家写出这个反应的离子方程式。

【学生】板演。

【教师】请从化合价分析，这个反应有何特殊性？

【学生】是归中反应。

【过渡】请同学们再次关注“84”消毒液的产品说明。把这句话读全。“切勿将本品与洁厕类清洁产品等酸性产品同时使用”。那么，除了洁厕剂，家里常见的酸性产品还有什么呢？

【学生】食醋，白醋。

设计意图：本次项目学习共设置了五个任务即五个“是真的吗？”化学是以实验为基础的学科，而本环节是第一项任务，即通过教师演示实验，学生寻得证据，进而用离子方程式的形式对此进行解释。本环节的实施，旨在使学生在实验基础上，体会宏观、微观与符号相结合的“三重表征”思维方式，且可运用所学知识解释并解决相应的STSE问题。

活动3：“84”消毒液不能与白醋同时使用，是真的吗？

【教师】食醋、白醋的主要成分都是醋酸。那么，“84”消毒液能否与白醋同时使用呢？

【学生】不能，会产生Cl2。

【追问】是真的吗？

【分组实验】想到不如做到。请前后四个同学为一组，完成这个实验。

【学生】没有Cl2产生。

【教师】没明显现象就说明没有反应发生吗？仅根据颜色来判断是否有Cl2产生合理吗？想解决这个问题，怎么办？

【学生】做实验。

【教师】如何做？请依据实验框里的试剂设计实验方案。

【交流讨论】用淀粉-KI试纸、KI溶液、CCl4。

【分组实验】汇报实验内容、现象（见图4）与结论。

设计意图：项目式学习的载体是活动，培养学科思维、构建学科观念都须通过开展活动来实现。本环节中，学生先期实验已引发认知冲突，通过“无明显现象就意味无反应发生吗？”“如何判断是否产生Cl2？”等问题串的提出，意在启发学生关注真实实验情境下的问题解决，譬如：实验现象的预判，实验方案的设计和实验条件的控制等。引导学生灵活运用反应原理及实验方法，设计方案解决化学问题，让学生充分感受化学实验的独特魅力。

活动4：“84”消毒液里含有Cl-，是真的吗？

【教师】该反应的离子方程式怎么写？（学生板演）

【提问】Cl-从何而来？

【学生】“84”消毒液里就有。

【教师】是真的吗？如何检验？

【学生】稀HNO3酸化的AgNO3。

【分组实验】确实“84”消毒液里就有Cl-。

【过渡】我们常常会用电解饱和食盐水的方式来制备“84”消毒液。

【PPT】氯气的工业制备。

【教师】这个反应也是氯气的工业制法，由于同时生成了氯气和碱，故又称之为氯碱工业。但未见“84”的有效成分。怎么解释？

【学生】书写Cl2和NaOH反应的方程式，指出其是歧化反应。

设计意图：高一复习若只是简单重复已学知识对于多数学生而言是无效的。只有把知识转化为解决问题的能力，并在新情境中迁移运用才是复习课高效的关键。本环节，试图通过学生书写离子方程式，寻找矛盾点，使学生主动激疑，继而引导学生准确分析问题情境，确定问题指向，通过分析、比较、实验、推理等方法，确定解决问题的方向及途径，以提升学生实验探究的学科素养。

活动5：“84”消毒液消毒能力不如ClO2，是真的吗？

【PPT】课前老师也做了一组“84”消毒液与白醋的实验。从左至右分别是：50 mL“84”消毒液+10 mLH2O、50mL“84”消毒液+1 mL CH3COOH+9 mL H2O、50 mL“84”消毒液+2 mL CH3COOH+8 mL H2O、50 mL“84”消毒液+3 mL CH3COOH+7 mL H2O、50 mL“84”消毒液+4 mL CH3COOH+6 mL H2O，见图5。实验发现在一定的pH范围内，随着pH的降低，“84”消毒液的漂白效果逐渐增强。由此可见，“84”消毒液的使用有局限性，那么，有没有消毒剂的消毒效果受pH影响较小呢？

【PPT】Cl02与不同浓度白醋实验：50 mL ClO2泡腾剂+1 mL CH3COOH+9 mL H2O、50 mL ClO2泡腾剂+2 mL CH3COOH+8 mL H2O、50 mL ClO2泡腾剂+3 mLCH3COOH +7 mL H2O、50 mL ClO2泡腾剂+4 mLCH3COOH+6 mLH2O。见图6。

【PPT】苏教版教材（2020年版）中介绍了新型灭菌消毒剂-ClO2。除了受pH影响小这一个优点以外，教材中提到了其消毒能力比氯气强。那和“84”消毒液相比呢？

【学生】比“84”强。

【教师】是真的吗？商业上常用“有效氯”来说明消毒剂的消毒能力。“有效氯”是指一定质量的该消毒剂与多少质量的Cl2氧化效果相当，其数值可以用此时氯气的质量对消毒剂质量的百分比来表示。某“84消毒液”产品中有效氯含量为4.5%～4.99%，而刚才实验中所用的1 g二氧化氯泡腾片中含二氧化氯10%，求其有效氯含量。

【学生】计算结果为26.3%。

【实物展示】本节课所用“84”消毒液的有效氯含量。

【学生】就今天所提及的产品来说，这款“84”消毒液的有效氯含量不如ClO2。

设计意图：本环节运用教师的课前实验提供素材，培养学生在真实具体的情境中获取、分析信息的能力。继而，結合实验现象、教材链接提出本次项目学习的第四个“是真的吗？”引导学生阅读资料卡，通过计算实验所用的二氧化氯泡腾片的“有效氯”完成项目任务。如此组织教学内容，既将氧化还原反应知识关联结构化，还利于学生从学科知识向学科素养转化。

活动5：“84”消毒液不能与医用酒精混用，是真的吗？

【过渡】不论是“84”消毒液还是ClO2，其实都属于氯系消毒剂。在我们的生活当中，还有没有什么大家熟悉的其他类型消毒剂呢？

【学生】酒精。

【PPT】介绍75%酒精消毒原理。

【网页链接】“84”消毒液遇75%酒精使人中毒身亡，这则网络传言，是真的吗？

【分组实验】

【学生】医用酒精和“84”消毒液混合会有Cl：产生，但是其产量可能是微量的，需要进一步的实验证明。

【教师】谣言止于智者。网络上的那则消息有一定道理，但是也有夸大其词的嫌疑。Cl2只是医用酒精和“84”消毒液混合后产物中的一种物质。鉴于课堂实验条件和时间所限，现提供中英文文献各一份，请同学们课后对此反应的产物成分做进一步的探究。

设计意图：新冠肺炎（奥密克戎）疫情突发背景下，真实的STSE问题是富有价值的情境素材。本环节提出“‘84消毒液与医用酒精不能混用，是真的吗？”这项任务，促使学生进行文献查阅、方案设计、实验探究。在本项目任务的最后，教师提出：这个反应还会有哪些其他产物？如此一来，将个别问题留给学生课后思考，以期将项目式学习从课堂延伸至课外。这样的设计，意在引导学生主动进行建构学习、探究学习、问题解决学习等，进而促进学生转变学习方式。同时，应用所学知识解释生活问题，让学生感受真实且有用的化学。

四、实践反思

从本项目的实施过程和任务完成度来看，学生活动有效，师生互动充分，不仅充分提升了复习效率，还做到了从知识为本走向观念为本走向素养为本。

首先，转变教师的教学观念，促进项目式教学落地。在开展本节课项目式教学过程中，针对比较复杂氧化还原反应和离子反应的学习任务，笔者按照一定的逻辑结构，精心设计“问题串”，这可引导学生由初级思维向高阶思维发展，亦可将高阶思维推往纵深方向。其次，环环相扣的驱动性问题激发了学生学习的内驱力，增强了其学科自信，使其在面对问题情境时，主动思考，充分整合和应用已学知识，通过实验探究、分组讨论等活动去寻找证据，展开推理，尝试解决问题，完成项目设置的任务。如此，既帮学生重构基础知识、培养关键能力、提升核心素养，还充分发挥了复习课“回顾整理、沟通生长”的独有功能。第三，教师适时而有效地追问，可引导学生反思其认识维度与路径，呈现其思维内容和过程，及时筛查出学生的学习障碍点，培养其解决问题的能力。同时，引导学生在进行后续元素化合物的相关学习中，主动运用“价一类”图去解决问题，积极形成使用模型、工具等复习其他元素化合物的方法和思路。[6]

诚然，基于项目式学习的元素化合物复习的教学模式仍在摸索之中。我们一线教师须依据“教、学、评”一致性去进一步优化项目式教学设计，且采用合适的激励举措，使项目式学习得以顺利高效地实施。同时，须针对学科大概念的理解与核心素养的提升，按照项目式学习研究模式的要求，高质量地开展项目活动，最终，达成促进学生深度学习的目标。

参考文献

[1]单旭峰．基于高考评价体系的化学科考试内容改革实施路径[J]．中国考试，2019（12）：45-52．

[2]陈思明．基于“项目式”学习的《有机化学基础》模块教学案例分析——以“从柳树叶到解热镇痛药”高三复习课为例[J]．考试周刊，2022（1）：115-118．

[3]黄清辉，张贤金，吴新建，基于项目式学习促进学生化学深度学习的实践与探索[J]．中小学实验与装备，2021（6）：10-12．

[4]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．

[5]蒋敏，刘瑞，梁慧颖．新旧人教版教材“氯及其化合物”内容的比较[J]．中学化学教学参考，2021（2）：57-59．

[6]丁浩，黄金泉，韩竹海．走向真实情境的项目式学习的教学实践——以灭菌消毒剂ClO2的学习为例[J]．化学教与学，2022（1）：10-15，48．

*本文系常州市教育科学“十三五”规划创新岗专项课题“基于模型认知的初高中衔接教学的课例研究”的阶段性成果。