基于核心素养发展的项目式教学实践*——以“沉淀溶解平衡在化工生产中的应用”为例

田辉凤

（大庆实验中学 黑龙江 大庆 163316）

自党的十九大明确提出：“要全面贯彻党的教育方针，落实立德树人根本任务，发展素质教育”后，2013年教育部启动了普通高中课程修订工作，2017年出版的《普通高中化学课程标准》中强调：普通高中化学课程是落实立德树人根本任务、发展素质教育、弘扬科学精神、提升学生核心素养的重要载体；化学学科核心素养是学生必备的科学素养，是学生终身学习和发展的重要基础。［1］2019人教版高中化学教材内容丰富、涉猎广泛，具有非常鲜明的时代性和人文性，更符合学生的认知发展。此版教材与项目式教学模式适配度非常高，学生和教师可以从教材中的“科学·技术·社会”“资料卡片”或“研究与实践”等栏目中选择一个感兴趣的主题进行深入的研究性学习，既能在项目开展过程中发展学生核心素养，又不脱离高考核心知识，达到对科学文化的传承和高素质人才的培养的双重目的。［2］

一、项目准备阶段

1.项目选择与目标

本项目选自2019人教版教材选择性必修一《化学反应原理》第三章第四节《沉淀溶解平衡》，［3］《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课标》）中相关的教学提示有：结合生产实际，组织学生开展分析解释、方案设计等活动，促进学生认识沉淀溶解平衡对生产、生活和社会发展的作用；查阅资料并讨论沉淀溶解平衡在化工生产中的应用，如“侯氏制碱法”的基本原理等。［4］依据《课标》的建议，本次项目式教学的主题确定为“沉淀溶解平衡在化工生产中的应用”。融合了“侯氏制碱法”“海水资源的综合利用”“化学平衡”“化学反应的调控”“沉淀溶解平衡”等核心知识。教学目标确定为：通过利用沉淀溶解平衡体系中微观粒子的相互作用解释宏观生产中的变化，发展“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”核心素养，通过研究真实化工生产过程，如侯氏制碱和海水提镁等，复原化工生产流程，了解沉淀的生成、溶解与转化在工业生产调控中的应用，总结调控方法，发展“证据推理与模型认知”“科学态度与社会责任”核心素养。

2.制定项目计划

本项目式学习的主体为高二学生，已经完成了必修教材和选择性必修教材《水溶液中的离子反应与平衡》前三节内容的学习，以组内异质、组间同质的原则将学生均衡分组。课堂上提出驱动性问题“海水中资源丰富，很多化工生产聚焦于海水资源的开发和利用，如侯氏制碱和海水提镁；化工生产中，如何利用沉淀生成、溶解和转化调控化工生产呢？”，经过师生讨论，设计了三个项目活动，制定了初步项目计划：①认真研究侯氏制碱和海水提镁工业，整理两项生产的工艺流程图，从中提炼出化工生产工艺流程图的基本结构。②结合工艺流程图，采用微观表征法分析两项化工生产中沉淀溶解平衡的应用。③结合化工生产实例，总结利用沉淀溶解平衡调控水溶液中化工生产的思路和方法，形成报告。各小组自己任命组长，确认分工后开展学习活动，一周内完成项目活动。

二、项目实施阶段

各小组依据分工开展项目活动，并利用学习终端在校内学习平台“项目化学习圈”内进行交流、研讨，合作互助学习，老师在群内随时给予帮助和评价。

1.绘制化工生产的工艺流程图，提炼基本结构

学生通过复习必修教材侯氏制碱法和海水资源综合利用知识，结合文献认真研究侯氏制碱和海水提镁工业，整理出两项生产的工艺流程图，如图1所示，并结合其他化工生产，提炼出工艺流程图的基本结构，如图2所示。

图1 侯氏制碱、海水提镁工艺流程图

图2 化工生产工艺流程图基本结构

2.用微观粒子的相互作用解释宏观生产中的变化

结合项目活动一的成果，寻找侯氏制碱和海水提镁化工生产中的沉淀溶解平衡的应用，各小组的成果不完全相同，汇总后共有八处，如图1所示。①②③④⑤⑧处应用了沉淀的生成，⑥处应用了沉淀的转化，⑦处应用的是沉淀的溶解。引导学生用微观粒子的相互作用解释宏观生产中的变化，以④处氯化铵的生产为例，氯化铵在溶液中存在沉淀溶解平衡：

NH4Cl（s） NH4+（aq）+Cl-（aq）

工业生产中，在析出NaHCO3后的滤液中加入NaCl细粉，增大了Cl-浓度，通NH3增大了NH+4浓度，故NH4Cl的离子积Q增大，同时采取降温措施，使NH4Cl的溶度积Ksp减小，多项措施同时导致Q＞Ksp，从而氯化铵析出。利用微观粒子的相互作用解释宏观生产中的变化的基本思路如图3所示。

图3 利用微观图示解释宏观生产的基本思路

3.总结水溶液中化工生产调控的思路和方法

在工业生产的除杂、制备、结晶、洗涤等环节都可能应用到沉淀溶解平衡，如何调节外界因素控制化工生产、提高产率，各小组结合多项化工生产进行深入研究，形成总结报告。各组调控思路比较一致，通过改变浓度调节Q和通过改变温度调节Ksp双管齐下，调控方法荟萃各组精华，如图4所示。

图4 水溶液中化工生产的调控的目标及方法

三、项目评价阶段

1.交流与评价

项目结束后，各小组汇总全部项目成果，制作成PPT在课堂上进行展示交流，其他师生依据评价量规（见表1）进行质量验收。此评价量规既包括过程性评价也包括总结性评价，结合各小组在项目完成过程中的表现和提交的项目成果在相应维度上打分，10分表示最高分，1分表示在这个维度上还有待提高。

表1 项目评价量规

2.修订与提升

从评价结果看，各小组在不同维度上均有不足之处，继续进行项目成果的修订，表2是在成果修订过程中师生关键行为。

表2 项目成果修订过程中师生关键行为

四、教学感悟

在项目式教学过程中，学生有机会体验多种学习模式，小组内合作学习，互帮互助，培养学生社交能力；在接到具体任务分工时，进行独立思考与探索，培养学生自主解决问题能力；在完成挑战任务时，进行深度学习，突破认知壁垒。目前为止，项目式教学模式在义务教育阶段尝试较多，很多人认为项目式教学不适合在高中阶段开展，但笔者认为恰恰相反，越是高学段越有利于项目式教学模式的开展，学生的知识储备较多，项目式教学的开展除了能具有趣味性，还能具有深度和广度。项目开展的难点在于选题，既要指向核心知识，不能与《课标》和高考脱节，又要吸引学生去挑战完成，所以授课教师需要多花心思在核心知识与有趣项目的设计融合上。在项目式学习开展过程中，教师要重视教学评价，从项目开始就要将评价细则告知学生，使学生在学习过程中更有方向性。本次项目式教学实践涉及的知识都属于教学的重点和传统教学的难点，将晦涩难懂的化学核心知识融入到有趣的项目研究中，学生在项目驱动下将学习障碍点逐一突破，实现了在高中阶段教学的寓教于乐。