基于核心素養培養的初中化學項目式教學實踐
——以“混合物中主要成分含量測定的實驗與計算”教學為例

張聰偉 葉燕珠 黃丹青

（1.長汀縣第二中學，福建 龍巖 366300；2.福建教育學院，福建 福州 350025；3.福建省普通教育教學研究室，福建 福州 350001）

教育部發布《關于加強初中學業水平考試命題工作的意見》要求“取消初中學業水平考試大綱，嚴格依據義務教育課程標準命題”［1］。《意見》明確指出，“要提高命題質量，提升試題科學化水平。試題命制既要注重考查基礎知識、基本技能，還要注重考查思維過程、創新意識和分析問題、解決問題的能力。拓寬試題材料選擇范圍，豐富材料類型，確保材料的權威性。充分考慮城鄉學生學習和生活實際，增強情境創設的真實性、典型性和適切性，提高試題情境設計水平”。［1］初中化學教學落要實“立德樹人”根本任務，發揮課程育人功能，需要優化教學策略。基于核心素養的培養，促進課堂教學的轉型。我們在初中化學總復習教學中，采用項目式教學，把初中化學總復習的內容進行有機整合，在簡單化學實際問題高分析、解決的情境中，體現學科核心素養的培養。

一、項目式復習教學內容的選擇

定性到定量是化學學科發展的重要標志。義務教育課程標準要求初中化學的計算要學習利用相對原子質量、相對分子質量進行物質組成的簡單計算、溶質質量分數的簡單計算、依據化學方程式進行簡單的計算。其中利用相對原子質量、相對分子質量進行物質組成的簡單計算是初中化學計算的基礎。義務教育課程標準在活動與探究中建議讓學生進行依據某種氮肥包裝或產品說明書標示含氮量推算純度。［2］依照這一建議，我們選取混合物中某成分含量的測定作為該項學習內容總復習的課題。以滬教版化學教科書［3］“混合物中主要成分含量的測定”作為的復習主要內容，結合基本的化學計算方法設計復習課。參照汽車部件（輪胎生產、電瓶樁的組成）生產的定量設計思路，開展混合物主要成分含量探究的實驗與化學計算學習。在教師與學生、學生與學生的思維碰撞中形成實驗設計思路，從實驗試劑的選擇使用、儀器裝置的確定、實驗過程的計劃和實施等方面開展課堂學習活動。通過學生的學習活動培養學生基于證據推理的能力和敢于質疑和批判的創新精神。

二、項目式復習教學的設計

（一）課時教學目標

1.在已有的混合物中某成分及成分含量測定認知的基礎上，幫助學生提煉出解決該類化學問題的一般思路，培養遷移能力。

2.參照定量審視汽車部件（輪胎生產、電瓶樁的組成）的生產線索確定測定混合物中某成分含量的兩種常實驗活動思路，培養學生對實驗現象、數據進行加工分析的能力。

3.通過教師與學生、學生與學生的交流討論，培養敢于質疑和批判的創新精神。

4.梳理測定混合物中某成分含量的實驗思路，具體設計實驗方案，培養證據推理與模型認知能力。

（二）“定量審視汽車部件的生產與組成”教學思路

以學生已有的認知出發、以項目活動為載體，參照汽車輪胎生產、電瓶樁的組成的生產線索組織學生活動的基本程序：閱讀資料—回顧認知—提出問題—討論思路—方案制定—實驗操作—數據處理—思維建模。通過活動引導學生在解決真實化學問題的情境中建構知識，培養證據推理與模型認知，科學探究與創新意識等核心素養。

圖1 “定量審視汽車部件的生產與組成”教學思路四線

三、項目式復習教學基本過程

（一）導入新課

展示資料卡片并輔以相關問題，以真實的實際社會問題激發學生對本課的興趣。體會從生活走進化學。

【投影展示】（資料卡片：碳酸鈣在汽車輪胎中的應用）如果加入的碳酸鈣樣品中碳酸鈣的質量分數低于99.4%，將會出現硫化點快，熟料現象，影響汽車輪胎產品的質量！［4］

【問題】現有一批碳酸鈣樣品，這能否用于汽車輪胎生產中呢？

（二）回顧已學知識

依據學生已有的認知為教學起點，設置問題串與活動鏈喚起原有認知作為新課的生長點。在已有的混合物中某成分及成分含量測定認知基礎上，在探究培養基于證據進行分析推理能力，建立解決復雜化學問題的思維框架。

【師】那我們如何來測定碳酸鈣樣品中碳酸鈣的質量分數

【問題】碳酸鈣樣品在物質分類中屬于哪一類？在前面的學習內容中哪里涉及了相關知識？

【生】碳酸鈣樣品在物質分類中屬于混合物。在學習身邊的化學物質—空氣時我們學到了相關知識。

此時師生可以共同回顧怎么研究測定空氣中氧氣的體積分數。

（三）探究碳酸鈣在汽車輪胎中的應用

以定量審視汽車部件（輪胎生產、電瓶樁的組成）為載體，開展相關的實驗活動，培養學生對實驗現象、數據進行加工分析的能力，從而培養科學探究與創新意識。

【師】現在老師想請同學們基于測定空氣中氧氣的體積分數的啟示，一起來思考測定碳酸鈣樣品中碳酸鈣的質量分數思路。

【生】引入過量的稀鹽酸與碳酸鈣反應，通過計算出產生二氧化碳去排水的質量，然后利用質量守恒定律計算出碳酸鈣的質量。

【生】二氧化碳可溶于水，會造成二氧化碳的量測不準。

【師】那有什么辦法解決嗎？

【生】可以在水面鋪上一層油。我還想到可以引入過量的稀鹽酸與碳酸鈣反應，通過反應前后的質量差計算出產生二氧化碳的質量，然后利用依據化學方程式計算出碳酸鈣的質量，最后進行碳酸鈣樣品中碳酸鈣的質量分數的計算。

【師】現在同學們依據投影出的實驗試劑與實驗儀器，結合剛才的思路，制定出實驗方案。

【投影展示】實驗試劑：2g 粉末狀碳酸鈣樣品、10%稀鹽酸；實驗儀器：電子天平、燒杯、藥匙、玻璃棒

【生】實驗步驟

1.在電子天平上稱2 個燒杯（100ml）的質量并記錄數據m1。

2.在燒杯1 中加入碳酸鈣樣品，稱其質量m2（取碳酸鈣樣品質量為2g）。

3.在燒杯2 中加入過量的稀鹽酸質量，記錄此時的數據m3。

4.將燒杯2 中的稀鹽酸倒入燒杯1 中，并將燒杯2放回電子天平上。

5.待燒杯1 中的混合溶液充分反應，至電子天平示數不在變化時，記錄此時的數據m4。

【生】分組實驗

（四）研究黃銅在汽車電瓶樁中的應用

參照汽車部件（電瓶樁的組成）生產的規劃，在教師與學生、學生與學生的思維碰撞中形成實驗設計思路，確定實驗方案。在活動中培養學生基于證據推理的能力和敢于質疑和批判的創新精神。

依據待檢樣品標簽聲稱的乳酸菌類別和含量，估算待檢樣品中是否含有嗜熱鏈球菌及其數量，選擇（2～3）個合適的連續稀釋度，每個稀釋度吸取1 mL樣品稀釋液置于無菌培養皿內，每個稀釋度做兩個平行。同時分別吸取1 mL空白稀釋液加入兩個無菌平皿內作空白對照。然后注入約15 mL冷卻至（48±1）℃的MC培養基，轉動培養皿使之混合均勻。待培養基凝固后置于（36±1）℃培養箱中需氧培養（72±2）h，培養后計數與計算。

【投影展示】（資料卡片：黃銅在汽車電瓶樁中的應用）在黃銅用于汽車電瓶樁電源開關時，若黃銅中銅的含量低于65%，將會影響電流穩定，不利于預防放電，起不了保護電瓶的作用。［5］

【師】如何測定汽車電瓶樁電源開關黃銅中銅的質量分數不低于65%呢？請談談你的思路。查閱資料：銅和鋅的某些化學性質2Cu+O2=2CuO、2Zn+O2=2ZnO、Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑、Cu 與稀鹽酸不反應。

【生】引入過量的稀鹽酸與鋅反應，通過反應前后的質量差計算出產生氫氣的質量，進而依據化學方程式計算出鋅的質量，然后用黃銅總量與計算出鋅的質量進行求差得到銅的質量，最后進行黃銅中銅的質量分數計算。

（五）總結梳理（思維建模）

通過定量審視汽車部件（輪胎生產、電瓶樁的組成）活動，幫助學生梳理測定混合物中某成分含量的兩種常見思路，培養證據推理與模型認知能力。

【師生共同總結】通過對碳酸鈣在汽車輪胎中的應用與黃銅在汽車電瓶樁中的應用的項目活動我們總結出混合物中某種成分測定的一般思路（見圖2）：先明確待測物進而加入某種試劑，若待測物會參與反應則通過消耗待測物來測定生成物的質量，再依據質量關系進行計算。若待測物不會參與反應則通過消耗其他成分來測待測物的質量，再依據質量關系進行計算。

圖2 混合物中某種成分測定的一般思路

（六）拓展升華

體會化學源于生活、生產，服務于生活、生產。

四、教學反思

（一）關注教師教學模式的轉變

基于核心素養培養的初中化學課堂教學轉型下的項目式教學對教師提出了新的要求。教師應改變傳統的教學模式將講授式變為對話式，提升學識水平，拓寬知識視野，增進學科理解。穿越各學科的邊界，用素養培育素養。這樣的教師才能靈活地將課標、教材內化后打破章節、模塊結合項目式教學的特點，進行復習內容重構，以項目式教學為載體，在學生已有認知為教學的起點，找到復習教學的生長點，讓講臺真正變為平臺。

（二）關注教材欄目功能與定位

基于核心素養培養的初中化學課堂教學轉型下的項目式教學應重新審視教材中“交流討論”“拓展視野”“實驗探究”等欄目，理解編排教材思路意圖的前提下挖掘各欄目文本背后的價值性知識內容，讓教材在傳遞事實性知識、概念性知識的同時傳遞方法性知識、價值性知識；關注單元整體教學設計，關注知識橫向關聯和縱向深入；將來知識取向轉向素養取向。

（三）關注學生共性與差異

基于核心素養培養的初中化學課堂教學轉型下的項目式教學應站在多元智能的視角去審視關注學生的共性與差異性。由于項目式教學主題的選取常常伴隨著跨知識模塊、跨學科領域，不同的孩子對不同的知識與學科有著不同的偏向，因此在項目式教學設計中兼顧個體差異，優化分組，讓孩子們在不同層面都有所收獲。

總之，基于核心素養培養的初中化學課堂教學轉型下的項目式教學打破傳統的“講、練、測、考”的模式，［6］將課程標準下的復習內容轉化為項目式，通過項目式教學設計解決真實的具有學科價值的社會問題，切身體會化學與生產、生活、技術、環境的有機融合，同時在問題解決中培養學生的核心素養。