PBL在初中化学课堂教学中的实践与思考——以“饱和溶液”的教学为例

乐连春 刘秋芳 柯文炳

PBL（Project Based Learning）是项目式学习的简称，是契合时代发展的一种新型教学模式，是教师优化教学方式、基于学科课程探索综合化教学的研究成果之一。PBL 旨在教育教学过程中创设自主、合作、探究的学习环境，为学生创设真实的情境，实现理论与实践同步，让学生能够充分应用在新授课中所学的知识解决社会实际问题。PBL 不仅能让学生体会到化学学科在推动社会发展中所发挥的巨大作用，也能提升学生的社会责任感，体现化学学科的应用与育人价值。因此，PBL 在初中化学课堂教学中的实施具有重要意义。

一、以生为本，项目开发促主动

PBL 是以“驱动问题”为核心，以“学生”为中心，以“小组合作”为重心，利用创设真实而有价值、有意义的问题情境，充分调动学生的自主性，从而使学生完成知识构建的一种学习活动。PBL 在“探索→实践→完成”项目的过程中培养学生的必备品格和关键能力，在任务的驱动下提高学生参与项目的积极性，使教学与实际密切联系，使化学知识内化，最终实现问题的解决。

PBL 应从“主题确认→项目设计→项目实施→项目评价”四个环节进行开发设计（具体的项目开发设计流程详见图1），通过提供真实情境素材，使学生在“行动”中深入理解和应用知识，促进“教—学—做—评”的统一，充分调动学生的“内在驱动力”，使学生由被动的“要我学”转向积极主动的“我要学”。

图1 项目开发设计流程

（一）项目主题确认

教师要根据教学内容，结合课程标准，基于学生已有知识、能力和经验，选择与“生活实际”密切结合的主题[1]，使之能够帮助学生用化学视角感受身边的物质及其变化，激发学习化学的主动性与积极性。对于项目主题的选择，教师还需要反复琢磨与推敲，寻找能承载学科知识的好项目，然后再根据项目大小、教学资源、教师自身经验、对项目驾驭能力等实际，充分衡量项目的可行性，最终确定项目主题。

（二）项目设计要点

项目任务的设计要以“学生”为主体，以发展学生能力和提升核心素养为宗旨。对于教师而言，项目的逻辑梳理是一个难题。为了破解这个难题，建议将项目主题拆解为多个核心问题或核心任务，构建“总驱动问题→子任务→核心活动”三级项目学习体系，使知识的学习从内化过程自然过渡到问题解决环节。本文的课例优化了教学资源，去除真实问题情境的复杂性[2]，采用“风暴瓶”作为研究主题，让学生亲身经历化学概念的形成过程。先利用“风暴瓶”中的物质建立饱和溶液概念模型，探究饱和溶液和不饱和溶液转化关系，让学生感受溶解过程的动态平衡，渗透“变化观”“平衡观”等学科观念，最终让学生制作“风暴瓶”。在分析、对比、归纳中培养学生质疑、反思的思维品质，提升学生的问题解决能力，有效发展学生的学科核心素养。

（三）项目过程实施

项目式学习是持续探究与解决驱动性问题的过程，并始终围绕着驱动问题不断深入，以促进“思维生成”。学生在学习过程中面对真实情境，依靠不断的参与、体验和反思，通过“情境”“协作”“会话”“意义建构”，在项目实施过程中体验这种“做与学”“知识与体验”相结合的学习模式[3]；在已有的知识基础上建构新知识，通过迁移、反思，将知识内化并应用到实际问题的解决中，从而真正获得合作能力、动手实践能力和批判性思维能力等。

（四）项目成果评价

在项目成果的公开与展示过程中，学生通过沟通与交流、分享与评价形成思维碰撞，达成了学习经验的“生长”；在成功制作“风暴瓶”成品的快乐中，学生能体会到项目式学习带来的乐趣；在师生互评、生生互评、组内互评、组间互评等评价过程中，培养了学生的沟通交流能力、协作互助能力和问题解决能力，提升了未来的竞争力。

二、以终为始，项目实施提思维

（一）项目内容与目标分析

1.项目内容

本案例以初中化学第九单元“溶解度”第1 课时“饱和溶液”教学为例，让学生从“定性→定量”的角度认识物质溶解的限度。项目设计以制作“风暴瓶”为终点，项目实施时先用终点作为起始，反向分析“风暴瓶”的原料与指示原理，促进项目的实施。让学生有更多的机会主动体验科学探究的过程，在知识的形成、相互联系和迁移应用过程中培养严谨的科学态度。使学生对饱和溶液、不饱和溶液的认识，由感性到理性，再由理性到实际应用，有效发展学生的学科核心素养[4]。

2.项目目标（见图2）

图2 “饱和溶液”项目目标

3.项目任务及教学流程（见图3）

图3 项目任务及教学流程

4.项目式学习实施过程

环节一：创设情境 引入新课

【创设情境】展示“风暴瓶”并播放判断天气变化原理的视频。瓶内液体是由硝酸钾溶液、氯化铵溶液、樟脑酒精溶液形成的混合溶液，随着外界气温的变化，瓶内呈现出不同型态的晶体，观察结晶就能预测天气。如果液体很澄清，说明天气将会是晴好的；如果在瓶底有晶体析出，说明要下霜了……“冷暖先知，晶心呈现”，“风暴瓶”是否真如广告所言——能准确预测天气呢？

【提出问题】①制作“风暴瓶”时，是加入的物质溶解越多现象就越明显吗？②在一定量的水中能否无限制溶解硝酸钾与氯化铵？

【学生】观看视频并思考。

环节二：活动探究 初建概念

【教师】提供制作“风暴瓶”的配方：2.5 g 硝酸钾、2.5 g 氯化铵、34 mL 蒸馏水、40 mL 乙醇、10 g樟脑。

【实验探究】

（1）提出问题：物质能不能无限制溶解在水中呢？

（2）作出假设：物质不能无限制溶解在水中或物质能无限制溶解在水中。

（3）初步探究步骤。用量筒分别量取5 mL 水，倒入A、B、C、D 大试管中。AB 组（每组四人，两人为AB 组，另两人为CD 组）：在A、B 两支试管中分别加入一包1 g 的NH4Cl 固体，振荡并观察现象；再将另两包1 g 的NH4Cl 固体分别加入A、B 两支试管中，振荡并观察现象。CD 组：在C、D 两支试管中分别加入一包1 g 的KNO3固体，振荡并观察现象；再将另两包1 g的KNO3固体分别加入C、D 两支试管中，振荡并观察现象。

（4）汇报实验结果（见表1）。

表1 氯化铵与硝酸钾固体溶解记录表

【初建概念】物质不能无限制溶解在水中。

【教师】请同学们借用“风暴瓶”指示天气原理，思考这句话的叙述是否精准。

【学生】改变温度，观察固体是否继续溶解。

【教师】若要使物质继续溶解在溶剂中，还可以采取哪些方式？

【学生】改变溶剂质量。

环节三：设计方案 完善概念

（5）深入探究步骤。AB 组：量取24 mL 水加入A 试管，振荡并观察现象，并与B 试管对照；再将0.5 g 的NH4Cl 固体加入A 试管，振荡并观察现象。CD 组：用试管夹夹持试管C，放在酒精灯上加热并观察现象，并与D 试管对照；再用药匙取0.5 g 的KNO3固体加入C 试管，振荡并观察现象。

（6）汇报实验结果（见表2）。

表2 氯化铵与硝酸钾固体溶解记录表

【完善概念】在一定温度下，一定量的溶剂里不能无限制溶解某种溶质的溶液，叫做这种溶质的饱和溶液；还能继续溶解某种溶质的溶液，叫做这种溶质的不饱和溶液。

【教师】判断A、C 两支试管不同阶段溶液的饱和程度（见图4）。

图4 饱和溶液与不饱和溶液判断

【学生】思考并总结。

环节四：敢于质疑 解决问题

【敢于质疑1】为什么要强调是“这种溶质”的饱和溶液呢？饱和溶液无法继续溶解其他物质吗？

【教师演示实验】向B 试管（教师提前配制）加入少量的高锰酸钾，振荡并观察现象。

【学生】思考并回答：溶液由无色变为紫红色，说明高锰酸钾溶解了。此时的溶液为高锰酸钾的不饱和溶液。

【教师】如果想让“风暴瓶”呈现不同的颜色，可以添加哪些物质？

【学生】紫红色“风暴瓶”可添加高锰酸钾，蓝色“风暴瓶”可添加硫酸铜等试剂。

【敢于质疑2】饱和溶液持续蒸发溶剂或降温，会出现什么情况？

【学生实验探究】①用滴管吸取1 滴B 试管中的溶液，滴加到金属片上，并将该金属片在酒精灯火焰上快速烘烤，观察现象；②将C 试管放入盛有冷水的烧杯中，观察现象。

【教师】在实验过程中，同学们不仅将不饱和溶液变成了饱和溶液，还从饱和溶液中获取了晶体。请总结获取晶体的具体方法。

【学生】蒸发溶剂或冷却热饱和溶液。

【教师】饱和溶液中固体以晶体形式析出，这个过程叫做结晶。播放《美丽化学——结晶2》视频。请结合上述实验总结饱和溶液与不饱和溶液互相转化的方法。

【学生】讨论和总结。

【拓展应用】食盐的制取过程经历了从“敞锅熬盐”到“改煎为晒”的演变。蒸发溶剂常用于海水晒盐，将贮水池中的海水引入蒸发池，利用风吹日晒使水分部分蒸发，海水结晶形成粗盐（含MgCl2、CaCl2等杂质）。通常利用饱和氯化钠溶液对晶体进行冲洗，你能说出其中的原因吗？

【学生】思考并回答。

【教师演示】将两个“风暴瓶”分别放入40 ℃热水与冰块中，观察温度升高与降低时瓶内晶体的变化。思考“风暴瓶”能否预测天气。

【学生】思考并回答：“风暴瓶”不能预测天气，但是能反映外界环境温度变化。

【教师分析】瓶内美丽的结晶是樟脑晶体，NH4Cl 和KNO3在体系中只是提供晶核，并不会发生结晶。环境电场、磁场、湿度、气压这些因素对瓶中晶体的生长都没有影响，真正的影响因素主要是环境温度以及温度变化的速率。

环节五：作品呈现 展示自我

【教师】你是否能自制一款精美的“风暴瓶”呢？

【实验步骤】将上述实验中A 试管与C 试管溶液混合倒入烧杯，搅拌溶解，再与配制好的樟脑乙醇溶液混合装入玻璃瓶中，即完成“风暴瓶”制作。若有沉淀析出，可缓慢水浴加热混合溶液至40 ℃，至白色沉淀完全溶解（“风暴瓶”在加热后恢复到原来温度的过程中瓶内晶体变化过程给学生留下了深刻的印象）。

【学生】项目成果“风暴瓶”作品展示（见表3）。

表3 项目成果“风暴瓶”中晶体变化

在自主实验制作“风暴瓶”的过程中，学生体验到了化学实验的快乐。实验结束后，让学生将项目成果“风暴瓶”再置于日常生活中去观察气温与瓶中晶体变化情况，使他们能切实感受“风暴瓶”不能具体反映天气的变化，仅可以反映温度的变化，提升了化学知识学习的趣味性，拓宽了学生的视角，使化学真正融入生活。

三、以思促教，项目课堂提效能

（一）走出传统，与时俱进

PBL 既是教师教改研究的成果，反过来也是教师专业发展的沃土、学生学习与成长的乐园。与传统教学方式不同，PBL 转变了“教”“学”角色，教师由传统的“控制者”向学生学习的“促进者”转变；学生的学也由“单打独斗”转变为“小组合作”学习，极大地调动了学生的积极性，培养了学生的合作能力和探究意识。以教促学，教应当为学而服务，以实现由“教”为中心向“学”为中心的转变。

PBL 对教师的优化教学与设计能力都提出了更高的要求。在设计课程时，教师应深刻体会PBL 的精髓，与课标对齐，既要注重“学科逻辑”，也要更多关注基于真实情境的“生活逻辑”；注意创设问题情境，保护和尊重学生的问题意识，鼓励学生质疑，让学生“想问、敢问、好问、会问”，培养学生问题意识、质疑和创新精神；通过设置适当的项目驱动性问题，激发学生的主观能动性；在项目任务的完成中强化学生的证据推理能力；当学生通过自己的实践探索得出“零碎”结论时，教师要发挥教学智慧，及时引导他们建立思维模型、应用模型解决实际问题，提升学生获取信息、分析问题、解决问题的能力。

（二）以做促学，在做中学

PBL 主张以做促学，在做中学，以学生为中心，让学生在课堂中活跃起来、动起来。PBL基于情境教学，放手让学生“发现问题→交流探究→自主设计项目→动手探究→质疑修改→总结评价”，在这种以体验为主的教学过程中，更能让学生用高阶思维带动低阶思维进行思考，促进深度学习；使学生全身心投入到学习的过程中，积极参与活动，充分运用问题情境，置学习于具体任务中，亲身体验概念的生成，真切感受化学与生活的联系，缩短学生与化学的距离，体现化学“来源于生活，应用于生活”；理论联系实际更便于建构生活化课堂，体验深度学习，促进学生思维能力的提升。

（三）认识不足，展望未来

初中化学教材中有不少可应用于PBL 的主题和内容，如制作简易制氧机、土壤改良、皮蛋加工厂、自制含碘食盐等。其中有些项目涉及不同学科，有些项目需要持续时间较长。若教师对项目的开发设计理解不深入，挖掘不透彻，缺少对课程的精心设计，加上课堂实施过程中存在的难以预料与不确定性因素，教师角色转换不适应等，容易导致项目落实不彻底与不完整，教学效果欠佳[5]。PBL 需要教师前期投入大量时间与精力，设计开发具有高质量学习体验的项目，在日常教学中多多尝试，并结合团队力量，设计高质量PBL 计划，进一步推进PBL 在课堂教学中的实施，最终提升课堂教学的有效性。