基于项目式学习的“物质检验专题复习课”教学设计与实践

朱艳艳

摘要：以“探究实验室废液成分”为实验主题，通过小组合作形式开展“废液成分的猜想及实验方案的设计”“根据实验方案设计，进行小组实验”“评价并总结物质检验的一般思路和方法”等学习任务，启发学生的探究兴趣，在多样化的实验方案分析评价中拓展学生的思维。作者采用项目式学习的方式，不但复习巩固了“物质检验”专题的相关知识，也锻炼了学生在真实情境中解决实际问题的能力，提升了学生的化学核心素养。

关键词：项目式学习；物质检验；实验室废液；教学实践

文章编号：1008-0546（2023）09-0047-07

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi： 10.3969/j.issn.1008-0546.2023.09.009

一、项目主题分析

纵览当下的初三化学复习课教学，老师们往往注重发挥自己的主导作用，在课堂中不断引导学生对所学知识进行回顾梳理、优化重构、应试演练。在这样的课堂中，不仅让学生丧失了主动性和实践性，也不利于发展学生思维，提升学科素养。那么，怎样把“学生主体，发展思维”这一理念落实到化学复习课教学中，指导学生自主复习，提升复习课效率和学科素养，是一个值得我们进一步探讨的问题。[1]

为了有效提升复习课效率和学科素养，探索有效的教学模式一直以来是教师教学努力的方向。[2]项目式学习要求以学生为中心，以真实情境为素材，以驱动性问题为导向，师生共同完成教学任务拆解，学生通过自主合作分析并解决问题，最终获取项目成果，其主要目的是让学生将理论知识系统化并运用于实际的社会实践中。[3]因此，利用初中化学学科知识来解决真实情境问题的项目式学习，应该是提升复习课效率和学科素养的有效途径。[1]

物质检验是发现真理、探求新知的一条重要途径，但其知识点综合性强，是九年级化学复习中的重点及难点。在物质检验的学习过程中，往往不仅需要考虑到酸、碱、盐等物质之间的化学反应，而且还需要考虑试剂用量、顺序及干扰等问题。在面对这种复杂知识的复习任务时，开展项目式学习可以发挥其优势。“探究实验室废液成分”是基于项目式学习理论设计和实施的初三化学复习课教学案例，与以往传统的知识梳理、应试演练的复习方法不同，本案例让学生以“探究实验室废液成分”为实验主题，开展“物质检验”专题的复习任务。在教学过程中，通过真实情境的任务驱动，让学生通过小组合作的方式经历实验探究的过程。首先通过真实情境提出问题，接着对提出的问题进行猜想和假设，基于假设进行实验设计与探究，基于搜集的实验现象证据进行交流讨论与评价，从而得出项目结论。在项目探究过程中，不仅能帮助学生巩固盐酸、氢氧化钠和碳酸盐的化学性质，掌握“物质检验”的一般思路和方法，还能进一步锻炼学生在真实情境中解决实际问题的能力，提升学生的化学核心素养。

二、项目教学目标

1．巩固酸、碱及碳酸盐的化学性质，掌握物质检验的一般思路和方法。

2．通过观察废液颜色和已学的酸、碱、盐相关知识，学会分析废液的酸碱性及猜想废液的成分，学会自主设计实验方案，学会在实验探究的过程中，仔细观察并记录实验现象，学会根据证据推理验证猜想，从而确定废液成分。

3．通过所学化学知识和方法探究物质的成分，体验科学探究的过程，同时体会化学在处理环境问题中的重要作用，增强学生保护环境的意识。以项目式探究的方式开展科学探究实验，培养学生严谨求实的科学态度和创新精神。

三、项目任务

四、项目实施过程及学生学习成果

开课班级共36人，分为六组，每组6人，并进行编号（A组，B组，C组，D组，E组，F组），以下实验均以小组的形式进行，小组成员之间分工合作，共同完成项目。

1．创设情境，引入项目主题

【PPT展示实验情境】图2是我们在上学期第三章研究溶液酸碱性时做过的一个实验。

【情景再现】上课前，老师请两位同学又模拟了当时的实验过程。实验结束后，两位同学分别将三支试管中的溶液同时倒人废液杯中，最终分别得到了无色和红色两种颜色的废液。（如图3所示）

【问题驱动】那么，倒人废液缸中的废液可以直接倒人下水道排放吗？

【教师引导】如果实验室的酸碱性废液直接排放到生活管道中，不仅会腐蚀管道，而且还会对水资源造成污染，危害人体健康。尤其是一些重金属的盐溶液，例如Cu （NO3） 2、AgNO3等，会通过食物链进人人体，由于生物富集作用而引发各种疾病。所以，为了保护我们的环境和身体健康，实验室中必须对废液进行处理后才能排放。若要处理废液，首先要了解废液的成分。清楚了废液的成分，我们才能更合理地对废液进行处理。

【引出课题】那么，今天我们就利用所学过的知识，对实验后得到的这两种颜色的废液成分进行探究。

设计意图：本环节通过创设真实实验情境，激发学生积极思考，让学生感受到解决废液成分问题的重要性，从而引入项目主题。

2．无色废液成分的猜想和确定

【问题驱动】试猜想无色废液中溶质成分可能是什么呢？先在小组内进行讨论，然后再将你们最终的猜想写在学習单上，稍后再请小组同学交流一下想法。

【学生活动】6人一组展开讨论，汇总组员观点，并将其写在学习单上。

【问题驱动】无色废液的成分可能有几种情况呢？你是如何分析的呢？

【B组观点】根据溶液呈无色，推断溶液呈中性或酸性，所以无色溶液成分为①NaCI；②HCI。

【E组补充观点】我们认为NaCl为生成物，一定存在。又根据废液呈无色，推断出无色废液呈酸性或者中性，所以废液中可能存在稀HCl，因此我们小组认为无色溶液的成分有两种情况①NaCI；②NaCI， HCI。

【教师总结评价】在这里，氯化钠为生成物，并且不会与废液中的其他成分继续反应，所以一定存在；又根据无色废液呈中性或酸性，判断废液中可能存在过量的反应物稀盐酸。所以，我们在猜想化学反应后所得溶液成分时，不仅要考虑生成物，还须考虑反应物是否过量。因此，经过分析E组同学的猜想是合理的。

【问题驱动】要继续探究无色废液的成分是第一种，还是第二种情况，关键在于检验哪种物质的存在呢？

【学生回答】稀盐酸

【教师引导】那么，接下来我们的探究目的就是要检验无色废液中是否含有稀盐酸。

【设问】如何检验盐酸是否存在呢？

【学生回答】利用所学过的盐酸的化学性质进行实验探究。

【布置任务】在每个小组的实验桌上，提供了一些你可能会用到的试剂，请大家根据我们实验桌上所提供的试剂，先在小组内讨论确定好实验方案，然后再进行实验，并及时观察记录实验现象和结论。

【学生活动】6人一组形式展开讨论，设计合理的实验方案，进行实验探究，记录实验现象。

【教师活动】拍照汇总各小组的实验方案及实验现象，并组织学生进行交流评价。

【展示交流】选取典型方案展示（如表1和表2所示），请小组代表讨论后互相点评。

【教师引导】表1和表2所示的典型方案都合理吗？

【学生活动】根据已学过的盐酸性质以及物质干扰的原则，典型方案2中的加入硝酸银在这里无法判断盐酸是否存在。因为废液中存在氯化钠，氯化钠和硝酸银也会产生白色沉淀，干扰对盐酸的检验。

【教师评价总结】经过小组讨论分析，同学们给出了五种设计方案，可以帮助我们检验无色废液中是否有盐酸。我们在选择化学方法检验无色废液中是否含有盐酸时，都是利用了盐酸的化学性质，选择一些能产生明显现象的试剂进行实验，并且在检验时还要注意物质的干扰。

设计意图：本环节通过小组合作的方式，学生先根据实验情境和已有化学知识猜想无色废液的成分，教师组织学生交流评价猜想的合理性。接着，小组同学基于合理猜想进行实验方案设计与探究，在实验过程中搜集实验现象证据。最后，在教师引导下对典型方案进行小组交流讨论与评价，从而得出项目结论。本环节通过开放性任务活动，调动学生探究的积极性，利用驱动性问题提高学生对酸、碱、盐知识的整合和综合运用的能力。

3．红色废液成分的猜想和确定

【问题驱动】试猜想红色废液中溶质成分可能是什么？同样，先小组内进行讨论，然后再将你们最终的猜想写在学习单上，一会儿请小组同学交流想法。

【学生活动】6人一组展开讨论，汇总组员观点，并将其写在学习单上。

【教师活动】拍照汇总各小组的实验猜想，并组织学生交流讨论猜想的可行性。

【展示交流】选取典型猜想展示，请小组代表讨论后互相点评。

典型猜想1： ①NaCl，NaOH ②NaCI， Na2CO3③NaCl， Na2CO3，NaOH

典型猜想2： ①NaCI， Na2CO3②NaCl，Na2CO3，NaOH

【教师引导】请其他小组的同学分析一下，这两组同学的猜想合理吗？若不合理，请说出你的想法。

【学生交流评价】我们组认为猜想1中的①NaCI，NaOH不成立。氯化物为生成物，所以一定存在，又根据废液呈红色，判断出废液呈碱性，那么盐酸一定没有，而使废液呈碱性的物质可能是NaOH或Na2CO3或两种同时存在。但是，我们知道溶液中酸碱反应优先发生，既然溶液中都有剩余的NaOH，那么碳酸钠一定存在，所以猜想2成立。

【教师评价】刚刚这位小组代表分析得很完整，看来大部分同学对酸、碱、盐的知识掌握较熟练。

【教师引导】那么，根据我们刚刚对无色废液分析的思路，要继续探究红色废液的成分到底是NaCI，Na2CO3，还是NaCl， Na2CO3， NaOH，关键在于检验哪种物质的存在呢？

【学生回答】氢氧化钠。

【设问】如何检验红色废液中是否含有NaOH呢？

【学生回答】利用NaOH的化学性质，选择一些能产生明显现象的试剂，并且要注意废液中已存在物质（NaCl， Na2CO3）的干扰。

【布置任务】在每个小组的实验桌上，提供了一些你可能会用到的试剂，请大家根据我们实验桌上所提供的试剂，先在小组内讨论确定好实验方案，然后再进行实验，并及时观察记录实验现象和结论。

【学生活动】6人一组形式展开讨论，设计合理的实验方案，进行实验探究，记录实验现象。

【教师活动】拍照汇总各小组的实验方案及实验现象，并组织学生进行交流评价。

【展示交流】展示学生典型错误方案，如表3、表4、表5和表6所示。

【学生评价方案3和4】利用已学过的物质检验的一般方法，评价实验方案。根据刚刚的分析，红色废液中一定存在Na2CO3，而Na2CO3溶液也呈碱性，会使紫色石蕊试液变蓝色，并且也会与CUSO4溶液反应产生蓝色沉淀，所以在这里Na2CO3的存在对溶液中NaOH的检验产生了干扰，因此方案3和方案4均不合理。

【学生评价方案5】滴加Ca（OH）2溶液会引入杂质OH一，干擾对NaOH的检验，所以方案5不合理。

【学生评价方案6】滴加过量稀盐酸，会与NaOH反应，干扰对实验结果的判断，所以方案6也不合理。

【展示交流】学生典型方案展示如表7和表8所示，这两种实验方案有什么不同呢？都能达到实验目的吗？

【学生评价】比较表7和表8两种方案，CaC12的用量不同，但对实验却有很大影响。在这里CaCl2的作用是除尽干扰物Na2CO3，若CaC12加入不足量，废液中仍然存在干扰物Na2CO3，继续干扰对NaOH的检验，无法达到最终的实验目的。因此，方案8合理。

4．物质检验的一般思路和方法

【教师评价总结】听了同学们的分析和评价，相信大家已基本掌握了物质检验的一般思路和方法。今后，如果需要检验其他的混合物，还可以借鉴刚才探究废液成分的方法进行实验。

（1）设计方案（物质性质）：首先围绕实验目的，根据物质的性质，设计合理的实验方案，逐一进行检验。为了避免对实验可能造成的干扰，加入的试剂不能与待检验的物质具有相同的组成，此外还需考虑试剂加入的先后顺序及试剂用量，并且选择现象明显，操作简单的实验方法。

（2）观察记录（特征现象）：实验中还要仔细观察反应的特征现象，并一一记录。

（3）得出结论（实验证据）：依据实验中获取的证据，进行分析推理，从而得出相应的结论。

（4）反思完善（原理操作）：如果实验中出现了异常情况，可以自己或者和同学一起讨论实验的环节，也可寻求老师的帮助。比如：实验的原理是否科学、有据可循，操作的过程是否规范，有时一些小小的细节，比如试管没洗干净，也可能会导致实验现象的干扰。反思之后，进行总结，再次设计实验方案，开展实验，从而找到合适的方法。

设计意图：此环节通过典型错误方案分析，让学生感知在物质检验时，要注意物质的干扰问题，并且加入的试剂不能与待检验的物质具有相同的组成。通过典型方案的对比讨论，引发学生对多种物质检验时，试剂的滴加顺序以及试剂用量的深度思索。从实际实验操作角度出发，尽量选择现象明显，操作简单的实验方案。此环节通过小组之间的评价交流，引导学生对物质检验的一般思路和方法进行提炼（如图4所示），锻炼在真实情境中解决实际问题的能力。

五、项目教学反思及改进建议

初三进入复习阶段，学生对已学过知识的新鲜感下降，面对复习课的学习往往缺乏兴趣。为了激发学生的学习兴趣，让学生从旧知中获取新的收获，本节复习课采用项目式学习的方式，让学生担任项目的主导者，充分调动学生的主观能动性。本项目中的核心任务是解决实验室废液成分问题，通过真实情境的任务驱动，让学生通过小组合作的方式经历实验探究的过程。首先通过真实情境提出问题，接着对提出的问题进行猜想和假设，基于假设进行实验设计与探究，基于搜集的实验现象证据进行交流讨论与评价，从而得出项目结论。根据学生自主的实验方案设计及评价，大部分学生能设计出合理的实验方案，并能对典型错误方案作出合理的分析，使复习课起到回顾梳理、优化重构与再生长的作用。[4]

本节课的亮点在任务3和任务4上，在实际教学中，任务2大约用了1 5分钟，学生在实验过程中有点拖沓，导致任务3和任务4的时间有点紧张。在红色废液成分分析的方案评价中，来不及展示每个小组的实验方案，以及给足时间让小组间相互评价，讨论的时间和范围均有限。因此，在后续的教学中，建议将任务1压缩到8 mins左右，然后将红色废液分为两种情况，一种含有NaOH，一种无NaOH，将六组同学分为两大阵营，从而得到不同的实验结果，然后针对此实验结果进行充分讨论及评价，使学生在评價过程中不断形成物质检验的一般思路和方法。

节课是项目式学习与初中化学物质检验的首次尝试，从项目的参与度及目标达成度分析，基于项目式学习的复习课，激发了学生的学习热情及主观能动性，从而提升了复习课的教学效率和学科素养。因此，在后续的教学中，我们可以更多地尝试将项目式教学与化学课程相结合，从而提高学生的实验探究能力，进一步提升化学课堂教学的有效性。

参考文献

[1] 史菊英．基于项目式学习的物质分离提纯复习课教学一以初中化学“粗盐提纯”为例[J]．教育，2020（22）：38-44.

[2] 王旭斌，“化学反应与能量转化专题复习”项目式教学一暖身贴的原理探究[J]．化学教与学，2021（04）：73-77.

[3] 李燃，何彩霞．初中化学¨生活中常见的盐’’项目式学习教学实践[Jl.中国现代教育装备，2020（6）：4.

[4] 蔡福东．初中化学¨金属专题复习¨的项目式教学——暖宝宝中的金属[J].化学教育（中英文），202 1，42（15）：5.