項目化學(xué)習(xí)在九年級化學(xué)實驗教學(xué)轉(zhuǎn)型研究中的實踐
——以人教版第四章“水的凈化”為例

陳 娟

(江蘇省南通市海門區(qū)東洲國際學(xué)校 江蘇南通 226100)

華東師大樂翠娣教授認(rèn)為，化學(xué)實驗是最具體、最生動和最直觀的教學(xué)手段，能為孩子們的學(xué)習(xí)提供極其豐富的、典型的感性材料。項目化學(xué)習(xí)（Project-based learning，簡稱PBL）最早由美國的約翰·杜威提出，主張以學(xué)生、活動和經(jīng)驗為中心，讓學(xué)生參與真實情境，思考問題和處理問題，在做中學(xué)。后來他的學(xué)生威廉·克伯屈提出了設(shè)計教學(xué)法，被普遍認(rèn)為是項目化學(xué)習(xí)的前身，主張學(xué)生參與有目的的活動獲得知識，以學(xué)生為主體，結(jié)合學(xué)生已有的知識和經(jīng)驗，制定相應(yīng)的學(xué)習(xí)計劃，經(jīng)過實踐解決實際問題。目前，這種方法在美國的初等教學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用，而我國近年才開始研究。項目化學(xué)習(xí)主要包括以下幾個要素：挑戰(zhàn)性的項目問題；持續(xù)的自主設(shè)計；真實的探究體驗；過程性的小組交流展示、生生和師生的評價與修改；多角度多形式的成果展示。本質(zhì)上與問題鏈、探究類學(xué)習(xí)法也相差不大，也是用問題來驅(qū)動，只是通過連續(xù)的實驗體驗進(jìn)行深入研究的一種學(xué)習(xí)方法。下面筆者以人教版初中化學(xué)第四章“水的凈化”為例，談?wù)劤踔谢瘜W(xué)實驗教學(xué)轉(zhuǎn)型研究中的項目化學(xué)習(xí)。

項目問題：水是生命之源，是地球上最普通、最常見也是最重要的物質(zhì)之一。目前自然界中的天然水還能直接飲用嗎？為什么不能直接飲用？里面又有哪些物質(zhì)不可直接飲用？自來水廠是如何將江河水變成飲用水的？如果你身處野外如何獲得純凈的淡水？

研究材料：江河水是最原始的飲用水。隨著社會進(jìn)步，工業(yè)飛速發(fā)展。江河水已經(jīng)退出直接飲用的舞臺。但人類不生產(chǎn)水，人類只是大自然的搬運工。自來水廠怎樣將長江水經(jīng)過物理化學(xué)處理后繼續(xù)送到千家萬戶被飲用和各種使用的。

研究學(xué)時：合計16-20學(xué)時

項目適合：初一初二的社團(tuán)課

項目學(xué)習(xí)任務(wù)1：河水的初步凈化（4課時）

探究1：觀察河水

1：觀察河水，弄清雜質(zhì)的主要類型

取一杯河水，觀察里面主要存在哪幾類雜質(zhì)，結(jié)合生活經(jīng)驗嘗試思考除去這類雜質(zhì)的主要方法。

實驗操作步驟 現(xiàn)象記錄 雜質(zhì)類型 除去方法1.取一小部分河水或江水，觀察其顏色、狀態(tài)；2.聞一聞河水或江水的氣味；3.……

2：根據(jù)人教版化學(xué)九上P74自來水廠凈水流程示意圖，將各個流程列好表格，在實地參觀時將各個流程的作用記錄在表格內(nèi)。

知識鏈接：明礬是一種絮凝劑，投入河水中會形成膠狀物，從而吸附懸浮于河水中的不溶性雜質(zhì)，使其快速沉降。

設(shè)計目的：利用地域優(yōu)勢，體驗長江水廠凈化水的全過程，感受現(xiàn)在的學(xué)就是將來的用。

探究2：自制簡易凈水器

請以小組為單位仿照書本P75自制簡易凈水器的圖，利用家里的物品，自行設(shè)計制作一個簡易凈水器，并將河水初步凈化。

成果展示：實物帶來展示，比較優(yōu)劣，反思原因。

改進(jìn)提升：__________。

探究3：如何除去色素和異味？

實驗方案設(shè)計和操作：__________。

設(shè)計目的：利用同學(xué)們參觀水廠后，非常想自己動手凈化水的迫切心情，從而極大地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和熱情。

項目學(xué)習(xí)任務(wù)2：河水的深度凈化（4課時）

實驗探究1：探究水中的可溶性雜質(zhì)

問題交流：通過上面的實驗后，某同學(xué)興奮地宣布：“我終于得到純水啦！”你同意他的說法嗎？理由是_______ 。

實驗設(shè)計：__________。

__________。

實驗記錄：加熱過濾所得水的過程中同學(xué)們發(fā)現(xiàn)有氣泡產(chǎn)生，同時還產(chǎn)生了一些黃白色的難溶物，這就是我們在家里的電水壺中見到的水垢。

實驗結(jié)論：______________。

思考交流：燒水的過程中產(chǎn)生的氣泡是什么？加熱過程中為什么會產(chǎn)生水垢？水垢的成分又是什么？

知識連接1：

溶解性 難溶 微溶 可溶 易溶以20℃、101KPa時，100克水中最多溶解的固體質(zhì)量（單位：克）為標(biāo)準(zhǔn)＜0.01 0.01～1 1～10 ＞10實 例 碳酸鈣 氫氧化鈣 小蘇打 食鹽

固體溶解性：受本身和溫度等因素的影響，一般隨溫度的升高而增大。

氣體溶解性：常以20℃、101KPa時，1體積水中最多溶解的氣體體積為標(biāo)準(zhǔn)。一些常見氣體的在室溫（20℃）常壓（101KPa）下的溶解度是：氧氣不易溶于水，1體積水能溶解0.031體積；二氧化碳能溶于水：1體積水能溶解1體積。

可見，氣體的溶解度受本身及溫度和壓強等內(nèi)因和外因的影響。同種氣體一般隨溫度的升高而減小，隨壓強的增大而增大。

知識連接2：

硬水：含有較多可溶性鈣、鎂化合物的水。

軟水：不含或含較少可溶性鈣、鎂化合物的水。

水的總硬度：水的總硬度指的是水中鈣離子、鎂離子的總量。是衡量自來水是否符合標(biāo)準(zhǔn)的條件。

硬水的危害：長期使用硬水會給生活和生產(chǎn)帶來很大麻煩，如用硬水洗衣服，既浪費肥皂又洗不干凈。鍋爐用水若長期用硬度高的水會十分危險，因為鍋爐內(nèi)結(jié)垢后，不僅浪費燃料，還會造成管道變形和損壞，嚴(yán)重時還會引起爆炸。

設(shè)計目的：通過生活中電水壺?zé)_水出現(xiàn)的氣泡和形成水垢的常見現(xiàn)象，喚醒學(xué)生已有的生活經(jīng)驗，體驗河水中可溶性雜質(zhì)的真實存在，通過超鏈接學(xué)習(xí)了解固體和氣體物質(zhì)的溶解性及溶解度受外界因素的影響，硬水、軟水、水的硬度、硬水危害等生活常識。

實驗探究2：檢驗硬水、軟水

實驗材料：肥皂水、蒸餾水、實驗中初步凈化的水、兩只試管、膠頭滴管等

設(shè)計實驗方案：______________。

現(xiàn)象記錄：______________。

得出結(jié)論：______________。

思考交流：長期使用硬水會給生活和生產(chǎn)帶來什么麻煩？

實驗探究3：測定水的硬度

實驗材料：實驗中初步凈化的水、燒杯、水質(zhì)硬度測試筆

實驗結(jié)論：______________。

操作技能：水質(zhì)硬度測試筆的使用

（圖片來自淘寶）

打開電源開關(guān)，取下測試筆頭的保護(hù)套，將測試筆頭在水中攪一攪，待數(shù)字顯示穩(wěn)定讀出水的硬度GH的值，測量完畢后及時關(guān)閉電源開關(guān)，套上保護(hù)套，放進(jìn)皮套內(nèi)。并做好數(shù)據(jù)記錄和對圖中標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行好換算和水質(zhì)優(yōu)劣的比較和判斷。

設(shè)計目的：了解水垢在實際生活和生產(chǎn)中的影響和危害，認(rèn)識到區(qū)別硬水和軟水的必要性，學(xué)習(xí)水的硬度測定的重要性及飲用水硬度過大的預(yù)防。

實驗探究4：自制少量蒸餾水并檢驗硬度的變化

探究問題：利用生活中掀起燒開水的鍋蓋會有噠噠的水滴落的現(xiàn)象。尋找家中材料設(shè)計實驗來除去或減少硬水中的鈣、鎂化合物，可以使硬水軟化成軟水。生活中最常見的就是通過____來降低水的硬度。但科學(xué)實驗中對水的要求比較高，常使用的是蒸餾水。目前凈化水的程度最高的方法就是____。

實驗材料：實驗中經(jīng)初步凈化的河水、小奶鍋、碗、蒸屜、酒精燈、三腳架、量筒等

實驗設(shè)計：根據(jù)提供的實驗物品進(jìn)行設(shè)計蒸餾裝置，自制10ml蒸餾水，然后將所得蒸餾水一分為二，分別用肥皂水和硬度檢測筆比較水蒸餾前后硬度的變化。

設(shè)計目的：利用生活中的現(xiàn)象，喚醒學(xué)生的生活經(jīng)驗，尋找和搭建簡易的蒸餾裝置，水到渠成地進(jìn)行水的深度凈化，得到凈化程度最高的水——蒸餾水。

項目化學(xué)習(xí)的成果展示、評價與修改（8-12課時）

成果初展：______________

交流分享：______________

評價修改:________

成果終展：________

通過“水的凈化”實例，項目化學(xué)習(xí)可總結(jié)為教師根據(jù)生活情境和現(xiàn)象，師生共同發(fā)現(xiàn)一些真實的、復(fù)雜的生活問題，教師提供一些實驗素材，學(xué)生自行合作、自行設(shè)計方案、自主探究并解決多個一系列的真實的、復(fù)雜的開放式的問題，以小組合作的方式實施項目，層層推進(jìn)。從而獲得知識和技能。在實踐過程中，學(xué)生始終是主體，主動探索并尋求解決問題的方案，最終獲得知識。而教師只起指導(dǎo)和監(jiān)督。化學(xué)知識的學(xué)習(xí)離不開真正的實驗，尤其是連續(xù)性的項目化的實驗體驗。也是flash、仿真實驗室或視頻實驗等虛擬世界無法替代的。而只能作為化學(xué)學(xué)習(xí)的補充。因為化學(xué)本身貼近生活，真實體驗是學(xué)習(xí)化學(xué)的靈魂和永久動力。