基于真實(shí)問題解決的項(xiàng)目式教學(xué)策略初探

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》明確提出“針對(duì)社會(huì)情境中與化學(xué)相關(guān)的某一真實(shí)問題開展項(xiàng)目研究，并形成項(xiàng)目研究成果，如項(xiàng)目研究報(bào)告、項(xiàng)目產(chǎn)品等；結(jié)合學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)和將要經(jīng)歷的社會(huì)生活實(shí)際，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注人類面臨的與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)問題，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感、參與意識(shí)和決策能力”。同時(shí)，新版高中化學(xué)教材必修第一冊(cè)（山東科技版）章末增加了“微項(xiàng)目”教學(xué)?！拔㈨?xiàng)目”強(qiáng)調(diào)將學(xué)科教學(xué)與社會(huì)生活相聯(lián)系，強(qiáng)調(diào)真實(shí)情境下的真實(shí)問題解決。本文通過微項(xiàng)目“科學(xué)使用含氯消毒劑”，介紹開展真實(shí)問題背景下“微項(xiàng)目”學(xué)習(xí)的可行做法。一、項(xiàng)目式教學(xué)理論依據(jù)基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)是以學(xué)科的概念和原理為中心，在真實(shí)世界中借助多種資源開展探究活動(dòng)，并在一定時(shí)間內(nèi)解決一系列相互關(guān)聯(lián)的問題的一種新型探究性學(xué)習(xí)模式[1]。基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)主要由內(nèi)容、活動(dòng)、情境和結(jié)果四大要素構(gòu)成[2]。在常規(guī)課堂教學(xué)中實(shí)施項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的關(guān)鍵問題和解決對(duì)策如下：（1）讓學(xué)生親歷問題解決過程；（2）注重過程技能的培訓(xùn)和指導(dǎo)；（3）時(shí)間緊張，課上課下任務(wù)要統(tǒng)籌安排；（4）進(jìn)行系統(tǒng)性、針對(duì)性評(píng)價(jià)的設(shè)計(jì)與實(shí)施；（5）突發(fā)事件的應(yīng)對(duì)與處理；（6）教師需要養(yǎng)成實(shí)施項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的教學(xué)觀念和教學(xué)行為[3]。基于“問題解決”的教學(xué)是一種以問題為出發(fā)點(diǎn)和教學(xué)中心來展開的課堂教學(xué)樣態(tài)，由弱結(jié)構(gòu)化、開放性的問題引發(fā)，有明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，但沒有指定達(dá)成目標(biāo)的明確路徑，需要學(xué)習(xí)者通過個(gè)體研究、協(xié)作共享、對(duì)話來解決問題[4]?；谡鎸?shí)問題解決的教學(xué)能提高學(xué)生解決問題的能力，促進(jìn)學(xué)生將知識(shí)遷移到生活實(shí)際中，體驗(yàn)用化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的成就感。本教學(xué)案例以化學(xué)史“84消毒液”的由來為真實(shí)的問題情境，以“如何制得‘84消毒液’”以及“84消毒液為什么能消毒”為真實(shí)問題，以探究NaClO的化學(xué)性質(zhì)為問題解決的主要探究活動(dòng)。在問題解決的過程中，學(xué)生能夠提升預(yù)測(cè)陌生物質(zhì)性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)探究的能力，最終實(shí)現(xiàn)“證據(jù)推理和模型認(rèn)知”及“科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任”化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的提高。二、項(xiàng)目式教學(xué)策略初探（一）拆解項(xiàng)目的策略——有取有舍，設(shè)置梯度，降低難度微項(xiàng)目“科學(xué)使用含氯消毒劑”中設(shè)計(jì)了2個(gè)項(xiàng)目活動(dòng)：（1）解讀“84消毒液”的產(chǎn)品說明；（2）探究消毒劑的使用問題。2個(gè)項(xiàng)目活動(dòng)需解決7個(gè)問題：①NaClO可能具有什么性質(zhì)？②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的預(yù)測(cè)。③產(chǎn)品說明書中哪些注意事項(xiàng)可用NaClO的性質(zhì)解釋？④“84消毒液”為什么不能與潔廁靈混用？⑤“84消毒液”中次氯酸是怎么生成的？⑥選取和使用消毒劑應(yīng)注意哪些問題？⑦如何解決游泳池變綠的問題。在進(jìn)行項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，筆者將課本中的項(xiàng)目活動(dòng)創(chuàng)造性地拆解如下：將項(xiàng)目活動(dòng)（1）拆解成幾個(gè)具體的活動(dòng)任務(wù)，如任務(wù)1按照“84消毒液”的使用說明完成一次家庭消毒實(shí)踐活動(dòng)，如給水果消毒、漂白衣服污漬等；將項(xiàng)目活動(dòng)（2）按學(xué)生認(rèn)識(shí)水平由低到高設(shè)計(jì)成探究活動(dòng)。原項(xiàng)目活動(dòng)要解決的7個(gè)問題可整合如下：在任務(wù)1中，學(xué)生解決了問題⑥；將其余6個(gè)問題糅合到以下任務(wù)中，即按類別梳理含氯物質(zhì)，從類別通性和化合價(jià)的角度尋找制備NaClO原理、預(yù)測(cè)NaClO的性質(zhì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；將問題⑦如何解決游泳池變綠的問題舍去，不在課上做探究，而是改為課下的自主學(xué)習(xí)活動(dòng)，減輕學(xué)生課堂學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。（二）項(xiàng)目目標(biāo)制訂的策略——基于學(xué)情，基于發(fā)展，基于素養(yǎng)在此之前，學(xué)生知道常見含氯物質(zhì)，如Cl2、HCl、NaCl，在必修1第一章學(xué)習(xí)了Cl2的性質(zhì)，學(xué)習(xí)了氧化還原反應(yīng)的核心概念，了解了“84消毒液”是家庭常用的消毒劑之一。但學(xué)生不清楚“84消毒液”的化學(xué)成分，無法主動(dòng)關(guān)聯(lián)使用注意事項(xiàng)背后的化學(xué)知識(shí)。基于學(xué)生水平，項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)如下：（1）梳理含氯物質(zhì)的“價(jià)—類”二維圖，完成已知含氯物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化，建立認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)的角度，并尋找合適的反應(yīng)制取NaClO。（2）從物質(zhì)類別和化合價(jià)角度預(yù)測(cè)NaClO的化學(xué)性質(zhì)，結(jié)合研究物質(zhì)性質(zhì)的思路和方法，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)并驗(yàn)證NaClO的化學(xué)性質(zhì)。（3）通過“84消毒液”的安全使用，分析解釋使用的注意事項(xiàng)及使用過程，體會(huì)化學(xué)知識(shí)在生活中的價(jià)值，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。本課重點(diǎn)發(fā)展學(xué)生“證據(jù)推理和模型認(rèn)知”及“科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，提高學(xué)生運(yùn)用氧化還原反應(yīng)的原理分析和解決問題的能力。（三）項(xiàng)目學(xué)習(xí)的任務(wù)設(shè)計(jì)策略——基于學(xué)情，利于學(xué)生發(fā)展和目標(biāo)達(dá)成1.將項(xiàng)目活動(dòng)（1）的解讀型任務(wù)設(shè)計(jì)為體驗(yàn)型任務(wù)任務(wù)Ⅰ：按照“84消毒液”的使用說明完成一次家庭消毒實(shí)踐活動(dòng)，如給水果消毒、漂白衣服污漬等。通過親身體驗(yàn)，學(xué)生知道一般用于室內(nèi)消毒和衣物漂白時(shí)的消毒劑和水的配比是不同的，漂白和消毒的時(shí)間也是不同的。2.整合設(shè)計(jì)探究型任務(wù)，搭建問題解決的思維模型任務(wù)Ⅱ：含氯物質(zhì)有哪些？如何有條理地梳理這些物質(zhì)？任務(wù)Ⅲ：以上物質(zhì)相互間是否存在轉(zhuǎn)化，哪些轉(zhuǎn)化可以實(shí)現(xiàn)制備NaClO。任務(wù)Ⅳ：如何預(yù)測(cè)NaClO的化學(xué)性質(zhì)，如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明你的預(yù)測(cè)？三、項(xiàng)目實(shí)施的環(huán)節(jié)展示（一）環(huán)節(jié)一：導(dǎo)入真實(shí)情境資料介紹“84消毒液”的由來：1984年，北京地壇醫(yī)院的前身北京第一傳染病醫(yī)院的醫(yī)護(hù)人員，經(jīng)過3000多次的實(shí)驗(yàn)，研制出一種可以消滅甲肝病毒的消洗液，后來更名為“84消毒液”并走進(jìn)千家萬戶。本節(jié)課的任務(wù)：探尋“84消毒液”的研制原理，研究“84消毒液”的性質(zhì)，并學(xué)會(huì)科學(xué)使用含氯消毒劑。請(qǐng)同學(xué)們分享自己使用“84消毒液”的經(jīng)歷。學(xué)生活動(dòng)：展示視頻或圖片，分享使用的體會(huì)和感受。（二）環(huán)節(jié)二：項(xiàng)目活動(dòng)——探索制取“84消毒液”的反應(yīng)提出問題：“84消毒液”有效成分是次氯酸鈉，請(qǐng)同學(xué)們完成以下任務(wù)：含氯物質(zhì)有哪些？如何有條理地梳理這些物質(zhì)？它們之間是否存在轉(zhuǎn)化？哪些轉(zhuǎn)化可以作為制取NaClO的反應(yīng)？學(xué)生活動(dòng)：梳理含氯物質(zhì)，在二維圖上構(gòu)建轉(zhuǎn)化關(guān)系，找到Cl2與NaOH反應(yīng)可制取NaClO，完成匯報(bào)，總結(jié)解決問題的思路。教師聽取匯報(bào)，適當(dāng)點(diǎn)評(píng)并提供素材“工業(yè)上電解飽和食鹽水獲得NaClO”，引導(dǎo)學(xué)生從原料成本、環(huán)保的角度對(duì)比兩種途徑的優(yōu)劣，樹立社會(huì)責(zé)任意識(shí)。（三）環(huán)節(jié)三：項(xiàng)目活動(dòng)——預(yù)測(cè)NaClO的化學(xué)性質(zhì)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并驗(yàn)證提出問題：次氯酸鈉為什么可以用于消毒，它可能具有什么性質(zhì)？如何預(yù)測(cè)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證呢？學(xué)生活動(dòng)1：分析討論NaClO可能具有的化學(xué)性質(zhì)，并進(jìn)行匯報(bào)交流。經(jīng)小組交流研討，在教師的引導(dǎo)和追問下，匯總學(xué)生的匯報(bào)：（1）根據(jù)本品不適用于鋼和鋁制品的消毒和金屬有還原性，推測(cè)次氯酸鈉腐蝕金屬且NaClO具有氧化性。（2）根據(jù)本品使有色衣物脫色，推測(cè)次氯酸鈉可能具有漂白性。（3）根據(jù)不得將本品與酸性產(chǎn)品如潔廁類產(chǎn)品同時(shí)使用，推測(cè)次氯酸鈉與酸反應(yīng)且有堿性。（4）從氯元素化合價(jià)角度進(jìn)行理論分析：NaClO中氯為+1價(jià)，可降低為0價(jià)或-1價(jià)，表現(xiàn)氧化性。從類別角度分析，NaClO屬于鹽，可能具有鹽的通性。學(xué)生活動(dòng)2：根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)藥品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并進(jìn)行匯報(bào)交流。[實(shí)驗(yàn)1]探究NaClO的氧化性選擇實(shí)驗(yàn)用品：稀釋的“84消毒液”、淀粉碘化鉀溶液、膠頭滴管、培養(yǎng)皿實(shí)驗(yàn)步驟：將2滴淀粉碘化鉀溶液滴在培養(yǎng)皿上，觀察現(xiàn)象，再滴2滴稀釋的“84消毒液”，觀察現(xiàn)象。預(yù)期現(xiàn)象：先無明顯變化，后變藍(lán)[實(shí)驗(yàn)2]探究NaClO的漂白性選擇實(shí)驗(yàn)用品：稀釋的“84消毒液”、紅色紙條、膠頭滴管、培養(yǎng)皿實(shí)驗(yàn)步驟：將紅色紙條放在表面皿上，用玻璃棒蘸取稀釋的“84消毒液”，點(diǎn)在紙條上，觀察現(xiàn)象。預(yù)期現(xiàn)象：紙條褪色小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，匯總實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)果與預(yù)期相似?？偨Y(jié)NaClO的性質(zhì)如下：（1）次氯酸鈉具有氧化性，可以氧化I-生成I2：（2）次氯酸鈉具有漂白性。針對(duì)84消毒液不得與潔廁類產(chǎn)品同時(shí)使用，學(xué)生產(chǎn)生疑問，不得其解。教師提供資料：潔廁靈的主要成分是鹽酸，并引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合“價(jià)—類”二維圖分析存在哪些可能的反應(yīng)？[學(xué)生觀點(diǎn)1]認(rèn)為次氯酸鈉與酸反應(yīng)屬于類別間的轉(zhuǎn)化，反應(yīng)得到的次氯酸起到消毒殺菌的作用。[學(xué)生觀點(diǎn)2]因?yàn)辂}酸中氯元素為-1價(jià)，次氯酸鈉中氯元素為+1價(jià)，二者可能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，得到氯氣。教師提供實(shí)驗(yàn)視頻：將“84消毒液”和潔廁靈混合的實(shí)驗(yàn)視頻。學(xué)生通過視頻看到二者混合產(chǎn)生劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生刺激性氣味的有毒氣體——氯氣。教師點(diǎn)撥：次氯酸可以消毒殺菌，但見光易分解，不易保存，故一般用次氯酸鈉殺菌消毒。（四）環(huán)節(jié)四：項(xiàng)目總結(jié)，布置項(xiàng)目作業(yè)本節(jié)課通過追尋“84消毒液”的消毒原理，將真實(shí)問題轉(zhuǎn)化為學(xué)科問題，用學(xué)科知識(shí)解決生活問題，從而建立通過研究物質(zhì)性質(zhì)來解決實(shí)際問題的思路與方法，體驗(yàn)項(xiàng)目學(xué)習(xí)的思路。項(xiàng)目作業(yè)：課下整理項(xiàng)目活動(dòng)成果（1）編輯一份口袋書，介紹“84消毒液”，內(nèi)容不限于制備原理、使用注意事項(xiàng)，呈現(xiàn)形式豐富多樣。（2）上網(wǎng)查2016年的里約熱內(nèi)盧奧運(yùn)會(huì)期間，游泳池變綠的事件，并展開小組分析，探究背后的化學(xué)問題，經(jīng)教師審核后附在口袋書后。四、關(guān)于實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)的建議和思考第一，真實(shí)的情境要密切結(jié)合學(xué)生的生活。次氯酸鈉是家庭常用的消毒劑，“84消毒液”為什么能消毒呢？通過該項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，學(xué)生初次嘗試用化學(xué)知識(shí)和學(xué)科理論解決生活中的實(shí)際問題，做到學(xué)以致用。第二，項(xiàng)目活動(dòng)的設(shè)計(jì)要合理規(guī)劃。課下任務(wù)要提前布置，給學(xué)生充足的時(shí)間。在本次項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生使用84消毒液的活動(dòng)在課下以小組為單位進(jìn)行展示，課上教師選取一組代表展示。課上的項(xiàng)目教學(xué)重點(diǎn)放在預(yù)測(cè)NaClO的化學(xué)性質(zhì)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并驗(yàn)證以及實(shí)驗(yàn)匯報(bào)上。第三，教師要了解學(xué)生的探究情況并給予指導(dǎo)，為學(xué)生提供解決方法，不直接告訴答案，讓學(xué)生體驗(yàn)獲得。課上教師還要關(guān)注學(xué)生是否自主地運(yùn)用