張文輝

摘 要：本文以當(dāng)下流行的自熱火鍋為課題，以新型教學(xué)模式——項目式教學(xué)為指導(dǎo)，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和課堂參與感，學(xué)生通過發(fā)現(xiàn)問題，探索問題，解決問題一個具體項目的問題解決培養(yǎng)學(xué)生的主動思考的習(xí)慣、提高學(xué)生的協(xié)作動手能力，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：項目式教學(xué) 自熱包 發(fā)熱原理

一、項目式學(xué)習(xí)（Project-based Learning）

1.項目式學(xué)習(xí)含義：項目式學(xué)習(xí)（Project-based Learning），簡稱PBL，是一種以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為最佳驅(qū)動力，充分調(diào)動學(xué)生熱情去協(xié)力合作，運用各學(xué)科已有知識完成項目式探究的教學(xué)方式。組織學(xué)生以社團(tuán)活動的形式，打破原有班級成員設(shè)置，學(xué)習(xí)內(nèi)容不拘泥于教材，學(xué)習(xí)時間不局限于45分鐘，沒有苦戰(zhàn)題海，拒絕死記硬背，注重學(xué)習(xí)過程中學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。學(xué)習(xí)興趣小組成員通過確定學(xué)習(xí)任務(wù)，提出項目課題，積極探討方案，合作、探究、情景模擬、實驗操作等完成一系列項目式學(xué)習(xí)任務(wù)，就是PBL;學(xué)生通過團(tuán)隊協(xié)作完成項目，在共同學(xué)習(xí)的氛圍中產(chǎn)生思維碰撞的火花，通過目標(biāo)的實現(xiàn)或問題的解決或項目的改進(jìn)，最終呈現(xiàn)可視化成果，并對整個過程進(jìn)行自我反思、自我評價和同伴評價，就是PBL;以項目為主線貫穿，教師為主導(dǎo)激疑，學(xué)生為主體探索的新型教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)促進(jìn)學(xué)生獨立思考，自主探索，注重培養(yǎng)學(xué)生將知識融會貫通，提高解決現(xiàn)實問題的能力，就是PBL。

2.開展項目式學(xué)習(xí)的意義：信息共享時代，學(xué)習(xí)知識借助互聯(lián)網(wǎng)便可輕易完成。處于當(dāng)代的教師除了傳授知識，更應(yīng)讓學(xué)生懂得學(xué)以致用。為解決一系列項目式學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生能融合各學(xué)科知識并主動積極探索實踐，教師會積極思考如何讓學(xué)科內(nèi)容變得密切相關(guān)的發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)意，樹立處處留心皆學(xué)問，奇思妙想的學(xué)習(xí)觀;幫助學(xué)生樹立創(chuàng)造是第一生產(chǎn)力的理念，鼓勵學(xué)生的創(chuàng)新思維。營造富有激情、創(chuàng)意、積極實踐的學(xué)習(xí)氛圍。充滿激情有創(chuàng)意愿意實踐的師生通過分享自己的發(fā)現(xiàn)，設(shè)計項目，并精心設(shè)計課程和解決方案，一起動手操作，開展有針對性的教學(xué)活動，著重培養(yǎng)學(xué)生觀察、感知與實驗的技能，同時更加有趣，更容易讓學(xué)生理解，更能與生產(chǎn)生活實際相結(jié)合;教師經(jīng)常與學(xué)生交流與本學(xué)科密以學(xué)生為中心，注重學(xué)生的協(xié)力合作，匯報展示。以一個個生活中常見的現(xiàn)象為具體的項目，在教學(xué)過程中實現(xiàn)項目問題的逐個解決，從而達(dá)到提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的目的^[1]。

二、項目選定——提出驅(qū)動問題

本節(jié)實錄課從學(xué)生感興趣的生活實例出發(fā)，選取當(dāng)下走紅的自熱火鍋，從化學(xué)的角度探秘為什么不用電不用火就能吃上熱騰騰的火鍋。通過現(xiàn)實問題的提出，引導(dǎo)學(xué)生利用現(xiàn)有知識探索發(fā)熱反應(yīng)原理^[2]。

三、項目實施——解決驅(qū)動問題

1.實驗準(zhǔn)備：自熱火鍋，熱封機(jī)，無紡布袋，生石灰（氧化鈣），鋁粉、活性炭（吸附劑）

實驗器材：鐵架臺，電子天平，試管架和試管，燒杯，漏斗，蒸餾水，玻璃棒，濾紙，錐形瓶，廢液缸，錫紙盒，酒精燈

2.教學(xué)實施

階段一：成分探究

進(jìn)入正式教學(xué)階段，教師先以自熱火鍋和自熱米飯圖片導(dǎo)入：本節(jié)課任務(wù)是探究自熱火鍋的發(fā)熱化學(xué)原理。

隨即教師現(xiàn)場展示自熱火鍋：自熱火鍋都分上下兩層，食用前將食材和底料放在上層，將加熱包放于下層，只需往發(fā)熱包上倒冷水（注意！不能用熱水?。?，便可反應(yīng)發(fā)熱。溫度計測得溫度高達(dá)150℃以上，足以蒸熱食物。加熱蓋子上有一個出氣孔，使蒸汽能夠及時擴(kuò)散，避免自熱火鍋內(nèi)因壓強(qiáng)太大發(fā)生危險。從生活真實情景出發(fā)，激發(fā)學(xué)生的興趣，進(jìn)入到項目學(xué)習(xí)情境。

教師提出第一個問題——“熱從何來”？引導(dǎo)學(xué)生討論：遇水能產(chǎn)生大量熱的物質(zhì)有哪些？學(xué)生將思維集中在不需加熱就能實現(xiàn)的放熱反應(yīng)上，大多數(shù)學(xué)生都會想到生石灰。得到教師肯定后，師生一起剪開加熱包，觀察發(fā)現(xiàn)：加熱包內(nèi)是灰色的粉末狀固體。也就是說并不僅僅只有生石灰，“生石灰遇水反應(yīng)發(fā)熱”是其中之一，應(yīng)該還有其他物質(zhì)。

每個小組分發(fā)加熱包內(nèi)物質(zhì)，各小組取少量該物質(zhì)于試管中，加入適量水，學(xué)生小心觸摸試管底部，感受到明顯發(fā)燙，并發(fā)現(xiàn)試管底部有氣泡出現(xiàn)，產(chǎn)生無色無味的氣體，教師隨即拋出第二個問題“氣體是誰”。學(xué)生猜測有氫氣，氧氣，二氧化碳。教師讓學(xué)生再次討論，普遍認(rèn)為在強(qiáng)堿溶液中二氧化碳被吸收，產(chǎn)生氫氣、氧氣的可能性最大，而氧氣的來源可以是過氧化鈉遇水反應(yīng)，但過氧化鈉本身為淡黃色，與看到的灰色顏色不符，因此初步判斷該氣體是氫氣。隨后學(xué)生通過實驗驗證氫氣的存在。另取少量該物質(zhì)于大試管中重新加水，收集氣體，做氫氣的爆鳴實驗，驗證猜想正確。

在證明是氫氣的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生思考：氫氣是從何而來？學(xué)生對主要成分進(jìn)一步探究，在強(qiáng)堿性溶液氛圍中，哪些物質(zhì)能生成氫氣？有學(xué)生提出鋁、硅能在強(qiáng)堿溶液中產(chǎn)生氫氣。但又有學(xué)生回答硅在自然界中無游離態(tài)只有化合態(tài)，所以鋁粉的可能性最大。除此以外，有學(xué)生回答道還有可能是鐵粉，因為鐵能與水蒸氣反應(yīng)也會產(chǎn)生氫氣。教師引導(dǎo)學(xué)生分析，鐵與水蒸氣反應(yīng)是一個吸熱反應(yīng)，而加熱包是為了給外界提供能量，不希望能量有損耗;那么到底有沒有鐵粉和鋁粉呢？各小組學(xué)生從實驗的角度進(jìn)行積極探究，并匯報如下^[3]：

1.探究鋁粉的存在：取自熱包與水反應(yīng)后恢復(fù)常溫下的少量上層清液于試管中，逐滴滴加鹽酸，觀察到先出現(xiàn)了白色沉淀，隨后沉淀逐漸溶解最后消失。即證明有鋁粉存在。

2.探究鐵粉的存在：取自熱包粉末狀藥品少許于濾紙上，用磁鐵貼著濾紙底部移動，發(fā)現(xiàn)并沒有粉末藥品隨著磁鐵的移動而移動。即證明沒有鐵粉。

教師總結(jié)，該發(fā)熱包中含有鋁粉，會通過原電池反應(yīng)緩慢的釋放熱量，類似“暖寶寶”的化學(xué)反應(yīng)原理，結(jié)合生石灰與水反應(yīng)放出大量熱的反應(yīng)，既能保證食物快速煮沸后，又可以保持較長時間的加熱。

生活生產(chǎn)中化學(xué)藥品的用量遵循生產(chǎn)和節(jié)約并重原則，教師提出固相與液相的物質(zhì)如何充分接觸并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)？有學(xué)生回答，需要吸附劑。

教師順勢給學(xué)生介紹常見吸附劑的種類：

（1）物理吸附劑包括非極性吸附劑，如活性炭，紙漿、滑石粉、硅藻土。如活性炭是一種優(yōu)良的吸附劑，其內(nèi)部有大量的微孔和空隙，表面積可達(dá)200-500m2/g。它對色素、細(xì)菌、熱原等雜質(zhì)有很強(qiáng)的吸附能力，并且有助濾作用。極性吸附劑：如硅膠、氧化鋁，可去除親水性色素。

（2）化學(xué)吸附劑則利用化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行吸附

該自熱包中就含有活性炭、硅藻土等典型的吸附劑成分，其疏松多孔的結(jié)構(gòu)有利于各種有效成分附著。

階段二：小組展示

在師生共同探究出加熱包的主要成分后，各小組開始動手自制自熱包，調(diào)動學(xué)生動手操作的積極性。實驗以安全為主，教師要求學(xué)生在藥品的用量上慎重選擇，并要求學(xué)生在試管中先進(jìn)行微量的試驗，以保證合適的比例。各小組分工協(xié)作，利用探究出的主要成分生石灰和鋁粉的不同用量比例去測量產(chǎn)生熱量引起溫度上升的情況。明確溫度不是越高越好，還要考慮到溫度上升的持久性。學(xué)生在動手過程中收獲了知識，實現(xiàn)了實驗探究與創(chuàng)新意識，證據(jù)推理與模型認(rèn)知的教學(xué)目標(biāo)。

階段三：教學(xué)評價

1.整體評價

教師在課堂最后總結(jié)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，將本節(jié)內(nèi)容進(jìn)行間接的回顧和梳理，讓學(xué)生整體體會到本節(jié)課的教學(xué)重點之所在，并對學(xué)生在課堂上的積極表現(xiàn)進(jìn)行及時的肯定和鼓勵。

2.同伴評價與自我互評

在學(xué)生以小組為單位進(jìn)行問題探討時，學(xué)生之間的思維碰撞和觀點交流便實現(xiàn)了同伴互評和自我評價，學(xué)生對問題的認(rèn)知在交流過程中便實現(xiàn)了修正和升華，對自己和同學(xué)的思考問題方式和角度都有所評價。

3.教師評價

在學(xué)生回答問題時，教師對學(xué)生的贊同是對學(xué)生極大的鼓勵，而對學(xué)生思維的引導(dǎo)則是幫助學(xué)生拓寬思維的深度，在學(xué)生展示結(jié)果的過程中實現(xiàn)了教師評價，并且讓學(xué)生對自己的思維方式也有所認(rèn)知，從而實現(xiàn)學(xué)生的自我評價。

階段四：補充說明

1.自熱包主要原理

（1）氧化鈣遇水后，會釋放出大量的熱量，容易發(fā)生暴沸，所以應(yīng)進(jìn)行防護(hù)。

（2）加熱包的兩種主要成分為氧化鈣和鋁粉，含量均在40%左右，屬于“遇水放出易燃?xì)怏w的物質(zhì)和混合物”，根據(jù)聯(lián)合國關(guān)于《危險貨物運輸?shù)慕ㄗh書·規(guī)章范本》^[1]的分類標(biāo)準(zhǔn) ，自熱火鍋在運輸中屬于“危險化學(xué)品”，在轎車等密閉的空間里或在使用過程中釋放的氫氣一旦遇到火源，如點煙，開空調(diào)，發(fā)動機(jī)等，都有爆燃隱患。使用時一定要注意安全。

（3）發(fā)熱包通常還有氫氧化鈉或碳酸鈉、氯化鈣、硫酸鎂等鹽分，主要是用來吸收滲入包裝內(nèi)的微量水分，防止氧化鈣逐漸失效，同時在化學(xué)反應(yīng)中起到輔助作用。

有的加熱包成分還含有鐵粉、利用鐵粉為負(fù)極碳粉為正極發(fā)生原電池原理以保證發(fā)熱的持久性。還有的加熱包為了使溫度能夠持續(xù)更長，使用了礦物材料蛭石來保溫。

2.使用注意事項

（1）自熱火鍋塑料包裝在盒身（多為盒底）循環(huán)的小三角里寫著數(shù)字5。使用的都是這種耐高溫的PP5塑料。要是沒有這標(biāo)識，安全起見，建議同學(xué)們不要買。

（2）往發(fā)熱包上只能加冷水，不能加熱水。

（3）“自熱火鍋”包裝盒的蓋子上有一個透氣孔，加熱時要注意透氣孔敞開。

（4）加熱時，包裝底部溫度極高，整個過程注意安全，避免燙傷。

（5）自熱火鍋不能放入微波爐、烤箱加熱。

四、項目反思

項目式教學(xué)和傳統(tǒng)的照本宣科教學(xué)非常不同，學(xué)生處在現(xiàn)實的情景學(xué)習(xí)中產(chǎn)生興趣好奇，通過動腦動嘴動手思考交流合作探究等一系列項目式學(xué)習(xí)過程的推進(jìn)去解決主題實施教學(xué)，從中學(xué)會表達(dá)和展示，最終有可呈現(xiàn)的作品能夠深刻理解主題。在這個過程中，學(xué)生需要搞清楚他們已經(jīng)知道的、需要知道的以及如何獲得有助于解決問題的相關(guān)信息，學(xué)會協(xié)作完成項目的計劃和實施。項目式教學(xué)看重的是學(xué)生不僅僅能夠應(yīng)用所學(xué)的學(xué)科知識，還要懂得如何在現(xiàn)實生活中將這些知識學(xué)以致用^[2]。老師要建立學(xué)生們敢于接受難題的自信心，并且在必要時拓展他們對問題的理解，同時鼓勵學(xué)生積極參與，肯定所有的思考和探索以及動手實踐都是有意義的。無論項目最終是否成功突破，對于學(xué)生來說都是一種寶貴的體驗和經(jīng)歷。告訴學(xué)生沒有什么是唯一正確答案。在項目教學(xué)收尾時，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度反思也是提升學(xué)生思維縝密性的一個非常重要的環(huán)節(jié)。

參考文獻(xiàn)

[1]陳健.項目式學(xué)習(xí)漸成課改趨向[J].《教育》.2018，44.

[2]唐智松.探究式教學(xué)的基本原則[J].中國教育學(xué)刊，2001，（05）：16-19.

[3]劉力.探究式教學(xué)的探討[J].學(xué)科教育，2003，（10）：37-39+46.