以項目式學習活動引領化學實驗高考復習教學

林偉 黃丹青

摘要：采取項目式學習的教學理念引領高三化學實驗專題復習，設計出以硫代硫酸鈉為情境素材的項目式實驗活動。通過真實且富有挑戰性的項目式實驗活動，改變了以往以紙筆練習為主的高考實驗復習教學模式。讓學生在項目式實驗活動中，提升在真實復雜情境的實驗探究能力，發展化學核心素養。

關鍵詞：項目式學習;高考復習;化學實驗;硫代硫酸鈉

文章編號：1008-0546（2021）06-0055-04 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.06.015

一、問題的提出

化學實驗在化學教學中的地位無需多言，既是課程標準的核心內容，更是高考考查的重點，但是傳統化學實驗高考復習往往效果一般，究其原因是傳統實驗模塊的復習是通過大量的實驗典型習題，進行反復訓練，企圖通過大量紙筆練習來鞏固實驗知識、技能。也有學校通過組織學生走進實驗室，以重做教材必做實驗的方式進行復習，但是此種“炒冷飯”式的做法存在著學生興趣不高，復習教學活動缺少針對性的問題。

項目式學習（project-based learning簡稱PBL），以小組合作方式解決項目任務的學習模式，學生圍繞具體的學習項目，選擇學習資源，通過學生自主探究和自主學習進行實踐體驗、分析討論、探索創新等環節，獲得具體知識、形成專門技能、發展個人能力川。而對于高三學生而言，在復習階段開展基于真實情境的項目式實驗活動，讓學生在完成項目式的分組實驗中，復習學科實驗知識與實驗技能，同時感受實驗與理論之間的聯系與區別，體驗實驗問題的復雜性及綜合性，其復習效果遠非單純的紙筆訓練所能達到。其次，基于真實情境的項目式實驗，將學生帶入真實情境，解決實際問題，較之單純的重做必做實驗，更能把已有實驗知識和技能有效遷移應用到解決真實問題中去。

本案例“硫代硫酸鈉的制備與性質探究”，就是采取項目式學習模式，探究硫代硫酸鈉這一重要的化工原料，將真實素材貫穿課堂教學，引領實驗模塊的高考復習。

二、項目教學課時劃分與教學思路

硫代硫酸鈉在現行教材并未詳細介紹相關性質，更多的是在相關的試題中出現，屬于學生“既熟悉又陌生”的物質。通過對“硫代硫酸鈉的制備與探究”這一項目式的實驗活動，可以覆蓋中學階段中關于物質制備、分離提純、定性定量分析、控制變量、實驗方案設計等多種實驗相關知識與技能，多維度發展學生的實驗探究能力。具體來看，我們將本項目式學時活動分三個課時。整個項目的課時劃分與教學思路如圖1所示，我們從整體規劃整個單元的教學，實現了“教、學、評”的一體化。

課時1硫代硫酸鈉的制備與提純。以工業上制取硫代硫酸鈉的真實情境，在教師指導下，學生設計實驗并在實驗室中進行模擬。利用對化工生成流程進行復原與模擬，在提升學生實驗探究能力的同時，也可以發展學生解決綜合問題的能力，本節課我們采用兩種不同的方法來制備硫代硫酸鈉，讓學生分成兩組進行實驗。通過實驗結果來分析兩種路線的優劣，引導學生從經濟效益與綠色化學等多方面、多角度進行思考。同時通過此課時，可以相對完整地將中學階段中需要掌握的物質分離方法，如過濾、蒸發、結晶等操作逐一呈現，有利于學生復習鞏固。

課時2硫代硫酸鈉的定性、定量分析。硫代硫酸鈉中硫酸根的檢驗實驗屬于定性分析實驗，讓學生們利用提供的信息，設計方案并進行實驗。實驗方案的設計是學生實驗探究能力的集中體現，學生需要綜合運用所學化學知識，思考化學實驗的具體實施方法，初步設計并不斷優化實驗方案，最終完成實驗。該過程既能加深學生對所學化學知識的理解，又能讓其體驗實驗探究的過程，有利于核心素養的建構。碘量法作為重要的氧化還原滴定方法，在各類試題中經常涉及，通過碘量法測定自制硫代硫酸鈉的含量，相當于將試題搬到了實驗室，有助于建構定量測定物質組成的常見思維模型。

課時3硫代硫酸鈉與酸的反應影響因素探究，本實驗屬于經典的變量控制實驗，教材中實驗數據的采集是通過肉眼觀察實驗現象，僅僅是半定量的方法，存在較大誤差。本案例通過手持技術，利用渾濁度傳感器實現了定量分析，通過手持技術可以相對準確地記錄實驗數據，能認識到比較、歸納、分析等方法在分析實驗數據上，推理實驗結論中的應用。

三、基于項目式學習的案例實施

本案例包含3課時9個活動項目，本文挑選其中的3個活動項目介紹本案例的實施過程。

1.分析硫代硫酸鈉的工業制法并設計實驗方案

此環節是第一課時的核心環節，學生在真實情境下，在實驗室模擬硫代硫酸鈉的制備為項目任務，并以此設計和優化實驗方案，完成實驗操作，教學活動線索如圖2所示。在本環節中，重點學習在實驗室模擬工業流程的實驗設計，體會到化學原理轉化為實驗方案需要從綠色化學、安全性、條件控制、操作難度等多個角度進行考慮，以及體驗物質制備實驗的一般流程，多方面發展學生化學學科素養。

2.硫代硫酸鈉中雜質離子（SO42-）的檢測

此環節是第二課時的核心環節，教學活動線索見圖3。從真實問題情境出發，學生在實踐中學習物質檢驗的方案設計，需要考慮其他物質對待檢物質的干擾，如何利用物質性質的差異排除干擾。該過程中，教師應引導學生發散思維，思考并創造性地提出對方案的修改意見。

3.利用手持技術探究硫代硫酸鈉與酸的反應影響因素

此環節是第三課時的核心環節，學生在真實情境下針對原探究方案的不足，能利用數字化的手持技術對原有實驗進行優化，并完成實驗操作，教學活動線索如圖4所示。在實驗中，通過使用渾濁度傳感器，學生對實驗結果的處理由定性上升到定量，并且需要綜合實驗現象和圖表數據進行分析處理從而獲得結論。同時課堂的探究活動并不止步于此，學生提出“為什么硫代硫酸鈉溶液濃度的改變對化學反應速率的影響更大？”的問題，為下一階段的實驗探究提供方向。在本環節中，學生復習控制變量法的實驗思維，體驗利用手持技術改進傳統實驗方案的不足，并能從實驗探究和數據分析處理角度來解決化學問題。

四、反思與提升

1.項目的真實性

項目式學習中項目情境的真實性是開展此類教學活動的先決條件，2020版的普通高中化學課程標準中明確指出：“創設真實問題情境，促進學習方式轉變”“以主題為引領，使課程內容情境化，促進學科核心素養的落實”[2]，新課程標準中提倡真實問題情境的創設，提倡基于綜合問題解決的主題式教學，這充分說明了基于真實情境開展教學的重要性。

本案例以貼近學生知識背景的“陌生物質”——硫代硫酸鈉為項目，三個課時中所涉及的活動項目皆來自真實的生產生活實際、科研論文或者高考往年試題，讓學生在真實的情境中分析問題，深入思考和交流，進而解決問題。擺脫了以往高三復習中常見的“紙筆實驗題”，將化學實驗探究實施具體化、實際化。

2.項目的綜合性

一個完整的項目式教學應是一個單元整體教學。作為一個高三實驗復習的項目式學習活動，需要將孤立、碎片化的化學實驗知識在真實復雜的情境下重整為一個主題明確、邏輯清晰的項目式活動。而且在選擇實驗情境素材時，教師還考慮到該素材能否盡可能地囊括學生需要掌握的高中化學實驗核心內容，以及該素材能否幫助學生形成實驗思維，發展學生科學探究與創新意識的素養。

本案例通過與三個與主題硫代硫酸鈉緊密關聯且層層遞進的實驗任務展開。將物質的制備、分離提純、定性與定量分析、性質探究等內容整合為一體，還從工業生產實際、手持技術等多個視角引導學生分析解決問題，從而提升學生深度思維能力以及在真實復雜的情境中實驗探究能力。

參考文獻

[1]江合佩.促進學生核心素養發展的項目式學習研究與實踐——以“廢舊握離子電池回收利用”為例[J].教育與裝備研究，2019（9）：60-67

[2]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2020年版）[S].北京：人民教育出版社，2020：2

本文系福建省“十三五”中學化學學科帶頭人培養對象專項課題“基于項目式學習的高中化學實驗校本課程開發”（課題號：ZHHX-2019004）項目研究成果。

通訊聯系人，E-mail：13599437946@126.com