高雪 李紹晨

摘要：以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的教學(xué)改革引發(fā)了教學(xué)目標(biāo)的變革，為學(xué)生的終身發(fā)展打好基礎(chǔ)成為基礎(chǔ)教育的根本任務(wù)。項目化學(xué)習(xí)倡導(dǎo)在真實情境中解決問題，利用情境幫助學(xué)生自主建構(gòu)知識體系，通過尋求項目與學(xué)科核心知識的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，幫助學(xué)生實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)和高階學(xué)習(xí)。在“碳及其氧化物”復(fù)習(xí)課教學(xué)中，以“你了解溫室效應(yīng)嗎？”為項目主題，通過“溫室效應(yīng)的產(chǎn)生”“溫室效應(yīng)的利弊”“如何減少溫室效應(yīng)”等話題的討論，幫助學(xué)生重新梳理、整合、應(yīng)用二氧化碳的相關(guān)知識，學(xué)會用化學(xué)思維分析問題、解決問題，增強社會責(zé)任感，實現(xiàn)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);初中化學(xué);項目化學(xué)習(xí);溫室效應(yīng)

文章編號：1008-0546（ 2019） 11-0046-03

中圖分類號：G633.8

文獻標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.11.012

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提出化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)內(nèi)容包括宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識、科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任等五個方面。雖然初中化學(xué)教學(xué)仍在使用《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》，但化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的思想應(yīng)該滲透并指導(dǎo)我們的教學(xué)活動[1]。以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的教學(xué)改革帶來的對于教育目標(biāo)的影響，引發(fā)了對學(xué)生創(chuàng)造性和批判性思維、探究與問題解決、合作等素養(yǎng)的需求。而項目化學(xué)習(xí)所提倡的注重在真實情境中解決問題、注重培養(yǎng)學(xué)生的關(guān)鍵能力和素養(yǎng)等目標(biāo)能很好地提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

所謂項目化學(xué)習(xí)是指在系統(tǒng)的學(xué)科知識學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上的跨學(xué)科應(yīng)用學(xué)習(xí);是在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)科知識基礎(chǔ)之上的對現(xiàn)實生產(chǎn)生活問題的開放式問題解決;是與學(xué)科課程教學(xué)相輔相成的一種課程形態(tài)、一種教學(xué)模式。近年來，隨著國際范圍內(nèi)對素養(yǎng)研究的深入，項目化學(xué)習(xí)（project based learning）作為一種綜合的學(xué)習(xí)和課程形態(tài)，受到了極大的關(guān)注。在項目化學(xué)習(xí)中，學(xué)生所追求的問題、活動、成果和表現(xiàn)都要協(xié)同服務(wù)于真正重要的理智的目的，學(xué)生需要綜合運用多學(xué)科知識完成相關(guān)任務(wù)，這既是學(xué)生深入理解學(xué)科知識獨特價值的過程，也是其理解不同學(xué)科間的相互聯(lián)結(jié)、相互促進的過程。同時，在進行項目化學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生還要學(xué)會如何與他人共同合作、共同承擔(dān)責(zé)任，體現(xiàn)對人類、社會發(fā)展中的核心命題的關(guān)注[2]。

本文以“碳及其氧化物”的復(fù)習(xí)課為例，探討基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)的項目化學(xué)習(xí)視角下的初三化學(xué)復(fù)習(xí)課的教學(xué)實踐與反思。

1.設(shè)計意圖

本節(jié)課以“你了解溫室效應(yīng)嗎？”為主題開展項目化學(xué)習(xí)，通過“溫室效應(yīng)的產(chǎn)生”“溫室效應(yīng)的利弊”“如何減少溫室效應(yīng)”等話題的討論，幫助學(xué)生重新梳理、整合、應(yīng)用CO2的相關(guān)知識，理解“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”的思想，學(xué)會用化學(xué)思維分析問題、解決問題，并能將這一能力應(yīng)用于今后的學(xué)習(xí)中，真正實現(xiàn)化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的提升。

2.學(xué)情分析

學(xué)生已完成了初中化學(xué)所有知識的學(xué)習(xí)，對于化學(xué)學(xué)科已經(jīng)有了一個初步的理解。但是，學(xué)生對于知識的理解尚缺乏系統(tǒng)性，知識之間缺乏聯(lián)系，缺少學(xué)科的脈絡(luò)，需要幫助學(xué)生找尋知識間的聯(lián)系，自主建構(gòu)符合自己認(rèn)知的知識體系，實現(xiàn)有意義的學(xué)習(xí)。

3.教學(xué)目標(biāo)

（1）學(xué)會利用價類二維圖，理解碳及其化合物間的相關(guān)轉(zhuǎn)化的特點，體會化學(xué)學(xué)科中的變化思想。

（2）通過對溫室效應(yīng)的利弊分析，學(xué)會以辯證的角度看待身邊的事物。

（3）學(xué)會從化學(xué)的角度分析如何減少空氣中二氧化碳的含量，培養(yǎng)正確的科學(xué)態(tài)度，樹立社會責(zé)任感。利用數(shù)字化實驗，理解二氧化碳與堿溶液的反應(yīng)，提升實驗探究、數(shù)據(jù)分析和證據(jù)推理能力。

4.評價目標(biāo)

（1）借助價類二維圖，診斷學(xué)生對物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化思路的認(rèn)識水平（孤立水平、系統(tǒng)水平）。

（2）通過對溫室效應(yīng)對于人們生活的利弊分析，診斷并發(fā)展學(xué)生對化學(xué)價值的認(rèn)識水平（學(xué)科價值視角、社會價值視角、學(xué)科與社會價值視角）。

（3）通過對二氧化碳與堿溶液反應(yīng)的數(shù)字化實驗數(shù)據(jù)的分析，診斷學(xué)生實驗探究物質(zhì)性質(zhì)的水平（基于經(jīng)驗水平、基于概念原理水平）和實驗探究的水平（定性水平、定量水平）

5.教學(xué)流程圖

教學(xué)流程如圖1所示。

6.教學(xué)過程設(shè)計

（1）話題1：溫室效應(yīng)是如何產(chǎn)生的？

【教師提問】什么是溫室效應(yīng)？

【學(xué)生活動】從物理學(xué)的角度描述溫室效應(yīng)的成因。

【教師提問】哪些氣體會引起溫室效應(yīng)？

【學(xué)生活動】二氧化碳、臭氧、甲烷、氟氯代烷等。

【教師追問】請評述這些氣體對于溫室效應(yīng)的影響。

【學(xué)生活動】結(jié)合當(dāng)前情況，討論分析：二氧化碳是當(dāng)前情況下影響溫室效應(yīng)的主要物質(zhì)，其他三種氣體在空氣中的含量較少，對溫室效應(yīng)的影響不大。但是，可燃冰的開采可能會帶來甲烷氣體的泄露，會加劇溫室效應(yīng);制冷劑——氟利昂的不當(dāng)使用也會加劇溫室效應(yīng)。

【教師提問】關(guān)于二氧化碳，你了解多少？

【學(xué)生活動】從兩個角度梳理二氧化碳相關(guān)性質(zhì)：

角度一：二氧化碳的性質(zhì)（物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)），以思維導(dǎo)圖的形式呈現(xiàn);

角度二：以價類二維圖的形式表示出二氧化碳及其他含碳物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系（如圖2）。

設(shè)計意圖：從原理的角度認(rèn)識溫室效應(yīng)，拓寬對于溫室氣體的認(rèn)識，學(xué)會結(jié)合實際對溫室氣體進行客觀評價。引導(dǎo)學(xué)生將碎片化知識網(wǎng)絡(luò)化;借助價類二維圖，引導(dǎo)學(xué)生從物質(zhì)類別和元素化合價的角度去分析元素化合物的相關(guān)性質(zhì)及轉(zhuǎn)化關(guān)系，體會化合價變化在化學(xué)變化中的意義，體會化學(xué)學(xué)科中的變化思想，幫助學(xué)生建立相關(guān)的認(rèn)知模型，使學(xué)生對物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化思路的認(rèn)識水平更趨系統(tǒng)化，為進一步的研究、學(xué)習(xí)做好鋪墊。

（2）話題2：溫室效應(yīng)的利弊

【教師提問】如果沒有了溫室效應(yīng)，地球會怎樣？

【學(xué)生活動】根據(jù)溫室效應(yīng)的發(fā)生原理，分析得出：如果沒有溫室效應(yīng)，地球上的晝夜溫差會變得很大，夜晚會變得非常寒冷，將不適合人類居住。

【教師提問】為什么近年來溫室效應(yīng)會成為一件讓人苦惱的事情？

【學(xué)生活動】結(jié)合溫室效應(yīng)的成因，分析得出：地球上的溫室效應(yīng)主要是由二氧化碳引起的，正常情況下，二氧化碳的產(chǎn)生和消耗達到平衡，地球上二氧化碳的總量保持穩(wěn)定。但是，由于近年來，化石燃料的過度使用及森林面積的驟減，導(dǎo)致二氧化碳的產(chǎn)生量遠(yuǎn)大于消耗量，地球上二氧化碳的含量在不斷增大，導(dǎo)致溫室效應(yīng)加劇，地球表面的溫度越來越高，從而引發(fā)了一系列的環(huán)境問題。

設(shè)計意圖：通過溫室效應(yīng)對于人們生活的利弊分析，學(xué)會從事物的本質(zhì)入手進行客觀分析，理解事物的兩面性，幫助學(xué)生學(xué)會以辯證的角度看待身邊的事物，樹立正確的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感。

（3）話題3：如何減少溫室效應(yīng)？

【教師提問】可以通過哪些途徑來減少溫室效應(yīng)？

【學(xué)生活動】結(jié)合溫室效應(yīng)的成因，分析得出：減少溫室效應(yīng)的主要途徑即減少空氣中二氧化碳的含量;結(jié)合二氧化碳的相關(guān)性質(zhì)（碳元素的價類二維圖中關(guān)于二氧化碳的轉(zhuǎn)化關(guān)系），可以從兩個角度考慮：①減少二氧化碳的產(chǎn)生，主要方法有減少化石燃料的使用，使用清潔能源;②增大二氧化碳?xì)怏w的消耗，主要方法有植樹造林及使用人工方法吸收二氧化碳。

【教師提問】有哪些人工吸收二氧化碳的方法？

【學(xué)生活動】結(jié)合碳元素的價類二維圖分析，得出二氧化碳在高溫條件下可以與碳單質(zhì)反應(yīng)生成一氧化碳，由于該反應(yīng)條件苛刻、產(chǎn)物有毒，所以不太適合用于吸收二氧化碳;在常溫下，二氧化碳可以與水、堿等反應(yīng)，反應(yīng)條件溫和，可以考慮利用其來吸收二氧化碳。

【教師提問】設(shè)計實驗，利用數(shù)字化實驗儀器，探究NaOH等對于二氧化碳的吸收效果。

【學(xué)生活動】利用二氧化碳傳感器（如圖3），測定NaOH溶液對于二氧化碳的吸收效果，實驗結(jié)果見圖4。

學(xué)生提出疑問：澄清石灰水也是一種堿溶液，它吸收二氧化碳的效果如何？

設(shè)計實驗：利用澄清石灰水代替NaOH溶液，觀察它吸收二氧化碳的效果，并將得到的圖像進行對比。實驗結(jié)果如圖5所示。

【教師追問】從實驗結(jié)果可以看出，無論是吸收的速度還是吸收的效果，NaOH溶液都優(yōu)于澄清石灰水，為什么？能否設(shè)計實驗驗證你的猜想？

【學(xué)生活動】從二氧化碳與堿反應(yīng)的實質(zhì)入手分析：該反應(yīng)實質(zhì)上是二氧化碳與溶液中的OH-離子反應(yīng)，氫氧化鈣在水中的溶解度遠(yuǎn)小于氫氧化鈉，即使飽和石灰水，其中OH-的濃度也遠(yuǎn)小于5%NaOH溶液，因此澄清石灰水的吸收速度和效果均不如5%NaOH溶液。

【學(xué)生活動】設(shè)計實驗，驗證猜想是否正確：稀釋NaOH溶液，使其中OH-的濃度與飽和石灰水中OH-的濃度相同，進行實驗。

學(xué)生提出質(zhì)疑：二氧化碳不但能與堿溶液反應(yīng)，還可以與水反應(yīng)，該實驗中是否要考慮水對于二氧化碳的吸收？

設(shè)計實驗：利用純凈水進行相關(guān)實驗，分析實驗結(jié)果中水的影響。

設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生借助所學(xué)知識從化學(xué)的角度分析如何減少空氣中二氧化碳的含量問題，學(xué)會利用化學(xué)知識尋找問題解決的方法，樹立正確的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感。在探究過程中，引導(dǎo)學(xué)生用實驗手段研究社會問題，既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，又突出了化學(xué)學(xué)科的嚴(yán)謹(jǐn)性，同時鼓勵學(xué)生不斷地提出大膽有趣的開創(chuàng)性問題，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。數(shù)字傳感器的利用將實驗結(jié)果具體化、圖像化，提高了學(xué)生的感知度。這一過程，發(fā)展學(xué)生從基于概念原理的水平進行化學(xué)反應(yīng)的探究的能力，提升學(xué)生的圖像識別與分析能力，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和數(shù)據(jù)分析能力。

項目化學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ)是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，它是在學(xué)科知識學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，以具體真實的項目為載體，驅(qū)動學(xué)生去面對學(xué)科巾的核心概念[3]，建立起項目活動和隱藏其后的、希望學(xué)生掌握的概念性知識之間的關(guān)聯(lián)，幫助學(xué)生實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。本節(jié)教學(xué)設(shè)計中，以“溫室效應(yīng)”為項目載體，通過對溫室效應(yīng)的成因、現(xiàn)狀與解決方案的設(shè)計討論，幫助學(xué)生實現(xiàn)了“碳及其化合物”相關(guān)性質(zhì)的深度學(xué)習(xí)，學(xué)生的批判性思維、發(fā)散性思維和可能性思維得到了發(fā)展，提升了學(xué)生的核心素養(yǎng)，幫助學(xué)生“學(xué)會學(xué)習(xí)”。

參考文獻

[1]王鋒.核心素養(yǎng)的達成需要教學(xué)的整體規(guī)劃與設(shè)計——以初中化學(xué)學(xué)科為例[J].基礎(chǔ)教育課程，2019（10）：60-66

[2]郭華.項目學(xué)習(xí)的教育學(xué)意義[J].教育科學(xué)研究，2018（1）：25-31

[3]夏雪梅.在學(xué)科中進行項目化學(xué)習(xí)：學(xué)生視角[J].全球教育展望，2019（2）：83-94