构建真实情境的项目式学习教学实践

仲小雨 王晓宇

摘 要：新课程标准的实施下，凸显了化学课程的育人价值。本文基于项目式学习，以化学核心素养为导向，以木耳中铁元素价态探究为例，探讨了项目式学习在化学教育中的应用。通过对木耳中铁元素价态的探究，加深学生对知识的理解，让其掌握实验操作技能。最后基于整个项目的实施，对项目式学习进行总结反思。

关键词：项目式学习；真实情境；木耳；铁及其化合物

一、研究背景

《普通高中化学课程标准》（2017年版2020年修订）提出充分挖掘各学科课程教学对全面贯彻党的教育方针、落实立德树人根本任务、发展素质教育的独特育人价值。为全面提升学生核心素养，将化学学习落实于实际，因此真实、具体的问题情境是学生化学学科核心素养形成和发展的重要平

台[1]。化学源于生活，却高于生活，高中生的化学学习不应该局限在教科书和习题上，应改变传统的刷题模式，思考真实情境下的化学知识，形成科学家的思维模式，像科学家一样思考，将知识内化为学生的化学学科核心素养，有助于学生形成终身学习的能力。

以核心素养为导向，打破单一学科壁垒，实现多学科的融合教学，发展学习者终身学习的能力，以化学学科为载体融合项目式学习，落实化学学科核心素养[2]。突破传统“填鸭式”教学的禁锢，教师创设真实情境，以学生已有学习经验为背景，建构新的概念和技能，帮助学生更好地理解知识和技能，从而发展学生终身学习的能力[3]。

北京师范大学桑国元教授提出项目式学习聚焦深度学习与全面育人的价值观[4]。选择项目式学习，将具体的知识融入真实项目之中，让学生思考积极的学习活动，从而发展学生的能力，培养学生“做中学”“做中思”的能力。项目式学习（Project Based Learning）是一种基于实际项目的学习方法，它强调学生通过实践来学习知识和技能。在项目式学习中，学生通常会被分配到一个具体的项目，需要在一定的时间内完成该项目，并且需要在整个过程中不断地进行反思和调整。这种学习方法可以帮助学生更好地理解和应用所学的知识，同时也可以培养学生的创造力、团队合作能力和解决问题的能力。开展项目式学习对学生核心素养的形成和发展具有重要意义，多种形式下的学习方式和教学途径，形成开放性的思维模式，不再局限于一个“答案”，对学生完成知识建构具有指导性作用。

项目式学习的项目驱动以真实情境为载体，项目从构建到实施到最后的结论，都是在潜移默化地帮助学生构建知识框架，把握知识脉络，发展学生新的知识经验，在真实情境中发展学生的核心素养，为学生终身学习能力的养成打下基础。

二、项目式学习内容确立

（一）知识内容确定

真实情境的构建还原了化学学习的真实性和生活性，同时也在最大限度内提升了化学课程实践性，实验的实践性对形成证据推理素养具有重要作用[5]。元素化合物知识的学习基础是透过现象揭露本质，现象是化学实验的显性表示，将基础实验和生活实验相融合，使化学学科知识不再是单一、无趣的，对于认识化学的实际价值有重要意义，有助于建立宏观和微观之间的联系，促进学生对化学知识的深刻理解。

本次课题选取新人教版化学必修一第三章第一节《铁及其化合物》为例，该节课主要是以复习课的形式进行呈现。首先，铁及其化合物作为重要的元素化合物知识，在教材中发挥着重要作用，其一，是对氧化还原反应和离子反应理论模型的更深层次的认识，也是金属元素性质研究的重要补充；其二，学生已经具备铁及其化合物相关知识储备，但是学生的知识是零散的，通过本次项目式学习，以氧化还原反应理论为基，搭建丰富铁元素价态变化的桥梁，是深化学生理解金属元素性质的方式之一。

其次，“铁及其化合物”中不同铁元素价态之间的转化，让学生认识到丰富多彩的铁世界，回顾遥远的“铁器时代”，感慨赫赫有名的丹霞地貌，认识人体中重要的微量元素铁，铁元素的重要性不言而喻。如何将生硬的化学知识与生活常识进行融合，使学生置于真实的生活环境之中，更好地将知识与生活建立联系，使知识不再是“死板”的，让知识具有生活气息。可将生活常识融入课堂之中，使知识富有生活性，不再是冷冰冰的知識点。

最后，选择《铁及其化合物》这一节内容，通过实验掌握“物质决定性质”重要观念，同时通过实验培养学生发现问题、思考问题、解决问题的能力，发展学生“实验探究与创新意识”的化学学科素养。

（二）生活素材确定

在选择实验材料时，注重实验材料的安全、健康且是生活常见的物质，故选择了木耳。将生活中常见的食品“木耳”搬入化学课堂中，使化学课堂具有生活性的同时变得更加生动，不再是为了实验而实验，打破原有认知误区，化学不是“高高在上”的，化学学科可以是“接地气”的。选取生活中的物品，真正做到将学生素养发展融入课堂教学之中，以学生为本，注重化学课程的实践导向，注重学生思维培养，像科学家一样思考化学的价值。

选择木耳作为本次研究对象的原因，第一，木耳是一种常见的食用菌类，木耳质地柔软，口感细嫩，味道鲜美，富含蛋白质、脂肪、糖类及多种维生素和矿物质，有很高的营养价值，现代营养学家盛赞其为“素中之荤”。第二，木耳中含有极其丰富的铁、维生素K，具有丰富的营养价值和药用价值，木耳中铁元素含量相比较其他蔬菜类含量较高，铁元素是人体必需的微量元素之一，对于维持人体正常的生理功能和健康状态具有重要的作用。因此，探究木耳中铁元素的价态，了解木耳的营养价值和药用价值具有重要的意义。

本次项目式学习设计主要是对黑木耳中铁元素的定性检验，铁作为高中重要的元素化合物知识，铁及其化合物存在形式及价态变化具有十分重要的作用。首先铁价态变化是对氧化还原反应理论的再认识，是知识理解的一次升华；其次铁金属元素的学习是对高中为数不多的过渡金属元素的认识，是完善金属元素学习方法的有效体现；最后通过铁元素的不同物质之间转化实验，掌握基本实验操作方法和理论，锻炼了学生的实践能力。

在整个实践过程中，学生首先掌握Fe2+与Fe3+的转化与检验，借助实验学习深化对物质及其转化的理解，强化氧化还原反应理论学习，学生在学习过程中，逐步形成元素观、物质观的重要化学观点；其次提高实验探究的能力和认识物质的水平，形成物质探究的一般思路，提升宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识的素养水平[6]。

三、项目式学习活动实施过程

（一）基于理论预测铁元素价态

总结铁元素的相关价态，感受同种元素不同价态的知识体验，利用价类二维图构建铁元素的常见化合物知识体系，对木耳中铁元素存在的价态进行预测。

结合铁价态形式和铁的化合物的相关性质，对木耳中的铁元素的价态形成初步概念。

1.有关三价铁离子的性质检验梳理

①Fe3+具有强氧化性，可基于氧化性视角检验三价铁离子，如淀粉KI等。

②氢氧化铁红褐色沉淀，加入氢氧化钠，产生红褐色沉淀，可利用特殊离子沉淀颜色进行分析。

③铁离子络合反应，与硫氰化钾生成血红色配合物，形成血红色溶液，作为三价铁离子检验的一种重要方法。

④显色反应：铁离子可与苯酚形成紫色六苯氧合铁离子，可用于铁离子的定性检验。

2.有关亚铁离子性质检验梳理

①Fe2+具有还原性，利用还原性检验亚铁离子，如氯水、酸性高锰酸钾等。

②氢氧化亚铁沉淀的不稳定性，Fe2+与OH-结合生成不稳定的Fe（OH）2，首先产生白色沉淀，再变为灰绿色，最后变为红褐色沉淀，沉淀颜色变化可作为亚铁离子判断方法之一。

③铁氰化钾检验亚铁离子，产生蓝绿色沉淀，是检验亚铁离子的重要方法。

通过上述性质梳理工作，为更好地实施项目化学习打下基础。

（二）基于项目式学习确定实施方案

素养为导向的项目式学习，旨在实践中发展能力[7]。通过设计项目，构建实验过程和方法的完整思路，训练学生严谨的思维，将项目式学习方案进行细化，有利于学生对知识点进行剖析，根据计划完成整个木耳中铁元素质性分析。项目式学习的具体实施步骤包括以下几个方面：

1.确定项目目标：明确本次活动的主要目标，将目标进行分解，分析本次活动中涉及的相关核心素养的发展，通过项目学习应该获得的能力，掌握的知识，构建思维体系以及学生发展的核心素养。

2.组建小组：和同学进行小组组建，组织和协调小组成员的学习和实践活动，对小组同学进行任务分工，完成实验现象记录汇总，整理成实验报告。该项工作的目的是培养学生的合作意识。

3.制订计划：根据项目目标和任务，制订学习计划和实践计划，明确组员的具体任务和时间节点，把握好项目完成节点。

4.实施项目：小组同学按照计划进行学习和实践活动，每个小组成员负责完成自己的任务，并与组员协作完成完整项目任务，汇总结果。

5.总结评价：项目结束后，组员进行总结和评价，反思自己的学习和实践，对整个实验设计，小组合作工作进行复盘，明确自己的得失，提出改进意见和建议，询问教师意见，对此次活动进行结项。

四、以木耳中铁元素探究为例的项目式学习教学过程

（一）确定教学目标

本项目的目标是探究木耳中铁元素的价态，了解铁元素在生物体内的作用和重要性，通过研究明确木耳的营养价值。学习化学分析方法和掌握实验技能，形成证据意识、实验探究能力，能基于理论模型选择合理的实验方案进行实验验证。

（二）确定教学流程

【教师活动】教师将学生按照实验需求进行分组，进行小组编号1，2，3，自荐组长，负责小组的实验安全和实验数据的收集以及小组实验结论汇报，对小组成员进行任务分工，责任到每个组员。

【教师活动】采购分发药品，将从商场采购的50g干木耳分发给学生，学生进行称量。

【教师活动】试剂和仪器提供。试剂：干木耳、氯水、0.1mol/L的盐酸溶液、0.1mol/L硫氰化钾、0.1mol/L铁氰化钾、0.1mol/L硫酸溶液、0.1mol/L酸性高锰酸钾溶液、0.1mol/L氢氧化钠溶液。仪器：电子天平、烘箱、研钵、研杵、滤纸、抽滤装置、量筒、移液管、酒精灯等。

【学生活动】小组同学分别称量10g干木耳，利用研钵进行研磨粉碎，研磨的目的是增加木耳的接触面积，从而增加木耳中铁元素在溶液中溶解的量，缩短溶解时间。

【教师活动】给学生提供纸质资料，学生从材料中寻找答案，有助于培养学生证据意识和归纳信息的能力。

【学生活动】学生通过查阅资料，发现木耳中的铁元素不易溶解在水中，故考虑酸溶，将木耳置于20ml0.1mol/L的盐酸溶液进行浸泡，浸泡时间约10分钟，明确浸泡目的，使木耳中的铁元素充分溶解在盐酸溶液中。

将木耳分为三组，分别标为对照组、实验组若干。将木耳渣和溶液进行过滤，得到滤渣和滤液，将滤液分为三份，分别进行编号1，2，3。

分别向1号试管中加入KSCN溶液，2号试管中加入氢氧化钠溶液，3号试管中加入酸性高锰酸钾做对比实验。

实验现象记录：

现象：1号试管溶液变为血红色，2号试管产生红褐色沉淀，3号试管酸性高锰酸钾溶液褪色。

结论：说明溶液中既存在Fe2+也存在Fe3+。

小组汇报，记录实验现象和实验结论，基于结论分析原因并进行汇报，与已有知识建立联系

【教师总结】对学生活动进行点评，并对学生进行补充和说明，通过价类二维图总结铁元素化合物知識，总结项目式学习成果，突显学科核心素养。

结束语

基于真实情境下的化学项目选择对于深化“铁及其化合物”知识点的理解具有重要意义，选材贴近生活，将化学与生活实际相结合，突出了化学学科的可操作性以及可实践性，同时体现化学学科作为认识科学发展的重要桥梁，着重凸显化学学科育人价值。解决木耳中铁元素价态的问题，通过查阅文献，设计实验方案，是在逐步提升学生学科核心素养，通过真实情境和多样探究，在潜移默化中让学生形成创新精神和实践能力，通过本次实验，也彰显了学科独一无二的育人价值。

项目式学习是将单一的知识点进行拆分，形成系统的知识体系和思维体系。通过项目实施，深化学生知识理解，尊重学生作为课堂教学的主体，彻底打破常规的教师“满堂灌”“填鸭式”的课堂，将分散的知识体系、局限的思维定式通过小组的项目式学习进行整合，形成完整思维过程和思考逻辑。从组队、讨论选材、实验设计、实验记录，到最后结论分析，都是在打破原有的思维壁垒，完善思维体系的过程，深化了知识的理解，并且在学习实践过程中，组员的讨论、教师的指点，也是一步步建构知识体系的过程。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]张紫屏.跨学科课程的内涵、设计与实施[J].课程·教材·教法，2023，43（1）：66-73.

[3]盛群力，何晔.意义学习，理解为先：UbD模式对课堂教学改革提出的新建议[J].课程教学研究，2013（8）：22-31.

[4]桑国元，叶碧欣，黄嘉莉，等.构建指向中国学生发展核心素养的项目式学习标准模型[J].中国远程教育，2023，43（6）：49-55.

[5]季文彭，李智.挖掘真实情境问题实验促成素养发展：以铁盐、亚铁盐的教学为例[J].化学教与学，2023（4）：12-15，76.

[6]张雄鹰.基于大概念的微项目教学设计：以“定性和定量探究黑木耳中的铁元素”为例[J].化学教与学，2021（15）：23-26.

[7]陈婷婷.基于化学核心素养的项目式教学实践：造纸工艺中的化学[J].化学教与学，2022（19）：22-26.

本文系中国校园健康行动2023年重点课题“基于Ubd模式的高中化学教学研究”（项目编号：EDU0509）的研究成果。