基于真實情境的項目式教學

馬育谷

摘要：以“銅礦污水的處理”為項目，從理論分析和實驗探究兩個角度引導學生深入理解沉淀反應在實際生產生活中的應用，在此過程中培養學生利用化學原理解決實際問題的能力及批判性思維能力，提升學生的化學核心素養。

關鍵詞：沉淀反應;污水處理;真實情境;項目式教學

一、設計思想

《普通高中化學課程標準2017年版）》指出：真實具體的問題情境是學生化學學科核心素養形成和發展的重要平臺，為學生化學學科核心素養提供了真實的表現機會[1]。項目式教學通過真實的情境和具有挑戰性的任務，讓學生在真實問題的解決過程中建構知識、技能體系，發展學科核心素養，引導學生感受化學學科價值魅力。

本節課將化學學科知識“化學選修4第三章第四節第2課時——沉淀反應的應用”與真實問題情境進行整合，以“銅礦污水的處理”為項目，圍繞污水處理方案的設計和優化設置連續性問題，引導學生對沉淀的形成、轉化與應用等方面展開探究，重在促進學生對知識的深入理解，提升學生解決實際問題的能力。

二、教學目標

三、教學過程

1.環節一：創設情境，提出問題

[情境引入]播放銅礦污水排入江中造成魚類死亡、水體污染的危害的新聞視頻。

[問題驅動]如何處理含銅酸性廢水，達到排放標準？展示廢水和達標水中Cu2+ 和H+ 濃度。

（設計意圖：創設工程問題情境，引入數據，為后續理論分析做鋪墊，激發學生社會責任感，正確理解科學、技術與社會的關系。）

2. 環節二：分析數據，討論方案

[問題驅動]選擇哪種堿中和？為什么？展示相關堿的價格。

（設計意圖：認識到控制成本在解決生產問題中的重要性。）

[引導反思] 25℃時，Ksp[Cu（OH）2]為2.2×10-20，若將廢水處理為中性水，Cu2+ 排放可否達標？

[學生活動]計算中和沉淀法處理后污水中Cu2+ 濃度，判斷是否符合排放標準。

[問題驅動]如何使Cu2+ 排放達標？展示25℃時常見含銅難溶電解質的溶解度。

[學生活動]結合數據，分組討論，選擇合適的沉淀劑。

（設計意圖：發展學生定量分析問題思維，培養證據推理能力。）

[引導反思]用硫化物處理含銅酸性廢水，有無二次污染？如何改進？

[學生活動]結合信息，優化方案。

（設計意圖：培養學生分析問題能力，進一步形成“工程思維”。）

3. 環節三：實驗探究，認知建模

[學生實驗]取 2mL 模擬廢水，加入1mL 0.2mol/L NaOH 溶液;繼續滴加1mL 0.1 mol/L Na2S 溶液，振蕩，觀察現象。

[交流評價]從“宏觀辨識”“微觀探析”“符號表征”三個角度討論分析實驗原理。

[引導反思]沉淀轉化的實質是什么？這類反應進行的方向具有怎樣的特點？

[學生活動] 小組討論交流，提煉沉淀轉化理論模型。

（設計意圖：學生在探究活動中體驗知識的生成過程，全面發展學生核心素養。）

[問題驅動]展示常見硫化物價格和Ksp，能否選擇其它硫化物作沉淀劑？

[學生活動]理論分析，計算反應的K值。

[演示實驗]教師展示FeS 與模擬廢水反應兩小時前后的溶液顏色對比，驗證猜想。

（設計意圖：應用沉淀轉化理論模型解決新問題情境，進一步發展證據推理與模型認知核心素養）

4. 環節四：反思總結，整合提升

[問題驅動]處理后的廢水如何綜合利用，提升經濟價值呢？結合綠色化學“5R”原則，討論方案。

[學生活動]學生分組討論含銅酸性廢水綜合處理方案。

[交流評價]設計完善含銅酸性廢水綜合處理方案，結論如圖1所示。

（設計意圖：引導學生初步形成綜合利用的思想，認識工程問題中循環利用的重要性。）

[觀看視頻]播放工業實際生產中銅礦污水的處理過程。

（設計意圖：體會理論知識在工業生產中的指導意義，感受化學學科價值，發展科學精神與社會責任核心素養。）

5. 環節五：學以致用，拓展延伸

[學以致用]鍋爐水垢中含有 CaSO4，會降低燃料的利用率，也會影響其使用壽命。如何除垢？設計實驗方案。

[學生活動]討論交流，提出方案。

（設計意圖：將知識模型遷移應用于解決新情境，提升學生解決實際問題能力。）

四、教學反思

約翰·杜威在《民主主義與教育》一書中說：教育不能脫離現實環境，不能孤立地、抽象地訓練學習者的思維力。學生核心素養的發展需要精選學科知識并置于真實的學習情境中，通過學生的自主學習活動，在持續建構和螺旋式上升中形成和發展[2]。本節課將抽象、孤立的知識在真實問題情境中整合，設計驅動型問題，激發了學生的探究熱情，學生從理論和實驗兩個方面設計和改進銅礦污水處理方案，逐步建構完善“沉淀反應的應用”理論模型，體會化學學科價值，最終實現讓學生的核心素養在真實情境中自然生長。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部制定. 普通高中化學課程標準（ 2017 版） [S]. 北京： 人民教育出版社， 2018.

[2]韓曉， 江合佩， 王朝暉. 基于真實情境的項目式教學——以“粗硅的提純及其原理”為例[J]. 化學教學， 2020（4）：46-50.

（陜西省西安中學 ?陜西西安 ?710016）