項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)踐:暖貼的設(shè)計(jì)與制作

田輝鳳

摘要：以“你能制作一個(gè)御寒發(fā)熱的暖貼嗎？”為挑戰(zhàn)性任務(wù)，開展兩個(gè)項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)：“探究暖貼的成分和發(fā)熱原理”和“探究影響暖貼發(fā)熱的因素及制作暖貼”。通過(guò)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，學(xué)生的信息獲取能力和實(shí)踐動(dòng)手能力得到提高，學(xué)生的化

學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)得到全面發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué);項(xiàng)目式教學(xué);暖貼;教學(xué)實(shí)踐

文章編號(hào)：1008-0546（2022）04x-0024-03

中圖分類號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.04x.007

2014年教育部印發(fā)《關(guān)于全面深化課程改革落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的意見》（以下簡(jiǎn)稱《意見》），確定“立德樹人”是發(fā)展中國(guó)特色社會(huì)主義教育事業(yè)的核心所在。以該《意見》為指導(dǎo)，以落實(shí)“立德樹人”為根本任務(wù)，《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中確定：通過(guò)高中化學(xué)課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)該發(fā)展學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念與平衡思想“”證據(jù)推理與模型認(rèn)知“”科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)“”科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)[1]。在高中化學(xué)教學(xué)中，開展項(xiàng)目式教學(xué)是落實(shí)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展行之有效的方法之一。在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，各小組針對(duì)真實(shí)有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題展開深入研究，緊密聯(lián)系社會(huì)生活，在完成項(xiàng)目過(guò)程中，逐步培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)社會(huì)發(fā)展所必需的關(guān)鍵能力和必備品格。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的主題以課標(biāo)和教材為依托，指向高考，在項(xiàng)目完成后，相關(guān)核心知識(shí)和概念被學(xué)生內(nèi)化吸收，轉(zhuǎn)變?yōu)樵J(rèn)知知識(shí)，“立德樹人”與“備戰(zhàn)高考”的雙重目標(biāo)得以同時(shí)實(shí)現(xiàn)。

一、項(xiàng)目準(zhǔn)備

1.項(xiàng)目選擇與目標(biāo)

“暖貼的設(shè)計(jì)與制作”項(xiàng)目選自2019人教版教材《化學(xué)反應(yīng)原理》第四章第三節(jié)“研究與實(shí)踐”欄目[2]，《課標(biāo)》的教學(xué)提示中含有“暖貼的設(shè)計(jì)”學(xué)習(xí)活動(dòng)建議。2019版教材的設(shè)計(jì)和編排非常有利于項(xiàng)目式教學(xué)模式的開展，“研究與實(shí)踐”欄目中有許多項(xiàng)目的學(xué)習(xí)素材，可以按照項(xiàng)目式教學(xué)的“六維度設(shè)計(jì)要?jiǎng)t”將欄目中的內(nèi)容進(jìn)行拆解和補(bǔ)充后進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目以必修教材為基礎(chǔ)，以“暖貼的設(shè)計(jì)與制作”為主題，融合了“鐵及其化合物”“物質(zhì)檢驗(yàn)”“吸氧腐蝕”“影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素”“化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控”等核心知識(shí)。通過(guò)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，學(xué)生的認(rèn)知逐漸從低階向高階過(guò)渡，形成高階思維，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)得到全面發(fā)展。

2.制定項(xiàng)目計(jì)劃

本項(xiàng)目式教學(xué)在高二年級(jí)學(xué)習(xí)選擇性必修1第二章“化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡”時(shí)展開，首先在課堂上提出驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題“冬天天氣寒冷，尤其在東北地區(qū)，室外溫度有時(shí)低至零下三十?dāng)z氏度，暖貼成為人們的出行必備品，你使用過(guò)暖貼嗎？你知道它的發(fā)熱原理和制作方法嗎？請(qǐng)動(dòng)手制作一個(gè)適合出行攜帶，既能御寒又發(fā)熱持久的暖貼。”經(jīng)過(guò)學(xué)生討論，匯總學(xué)生想探究的問(wèn)題，將項(xiàng)目拆解為兩個(gè)項(xiàng)目活動(dòng)：1探究暖貼的成分和發(fā)熱原理2探究影響暖貼發(fā)熱的因素及制作暖貼。制定初步項(xiàng)目計(jì)劃，如圖1所示。以組內(nèi)異質(zhì)，組間同質(zhì)為原則，教師綜合考量學(xué)生的知識(shí)學(xué)習(xí)能力，實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，人際交往能力，匯報(bào)表現(xiàn)能力將學(xué)生均衡分組，每組自己任命組長(zhǎng)，確認(rèn)分工后開展學(xué)習(xí)活動(dòng)。

二、項(xiàng)目實(shí)施

各小組分工實(shí)施項(xiàng)目活動(dòng)，每個(gè)成員完成各自部分后，在“美師優(yōu)課”項(xiàng)目化學(xué)習(xí)平臺(tái)“學(xué)習(xí)圈”內(nèi)給組內(nèi)成員分享自己的成果，方便其他成員學(xué)習(xí)和開展后續(xù)任務(wù)，在“學(xué)習(xí)圈”內(nèi)各成員可隨時(shí)進(jìn)行交流討論，教師在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中及時(shí)提供指導(dǎo)意見。

1.探究暖貼的成分和發(fā)熱原理

首先進(jìn)行資料研究，學(xué)生通過(guò)觀察實(shí)物包裝或查閱文獻(xiàn)等方式對(duì)暖貼組成、發(fā)熱原理、使用方法等進(jìn)行初步了解，然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究暖貼內(nèi)容物的化學(xué)成分和發(fā)熱產(chǎn)物進(jìn)而確認(rèn)發(fā)熱原理。表1是“探究暖貼的成分和發(fā)熱原理”實(shí)施過(guò)程。

2.探究影響暖貼發(fā)熱的因素及制作暖貼

根據(jù)文獻(xiàn)資料和對(duì)市售暖貼成分的探究，各項(xiàng)目組以鐵粉、活性炭粉、氯化鈉、水、蛭石、吸水性樹脂為原料制作暖貼。原料的選擇、用量和配比，都使暖貼的發(fā)熱情況不同，所以首先研究影響暖貼發(fā)熱的因素，再利用最佳的原料配比制作暖貼。

（1）探究影響暖貼發(fā)熱的因素暖貼發(fā)熱源自吸氧腐蝕的兩個(gè)放熱反應(yīng)：

發(fā)熱溫度和持續(xù)時(shí)間主要取決于以上兩個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)速率，學(xué)生經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)速率的學(xué)習(xí)，知道在不改變發(fā)熱原理的基礎(chǔ)上，可以通過(guò)改變反應(yīng)物狀態(tài)和外界條件來(lái)調(diào)節(jié)反應(yīng)速率，例如：將粒狀反應(yīng)物變粉狀或改變濃度、溫度、壓強(qiáng)和加催化劑等手段。暖貼的使用主要在低溫環(huán)境中，所以有的項(xiàng)目小組認(rèn)為應(yīng)該模擬暖貼的使用環(huán)境，選出低溫條件下發(fā)熱效果最好的原料組成來(lái)制作暖貼。經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，環(huán)境溫度對(duì)暖貼發(fā)熱影響不大，只是低溫條件下暖貼散熱快會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱時(shí)間變短，所以評(píng)價(jià)暖貼性能時(shí)要在相同溫度下進(jìn)行。考慮暖貼的使用大部分在常壓下，故不研究壓強(qiáng)的影響;各小組將研究重點(diǎn)放在原料的選擇和配比上，如圖2所示。通過(guò)實(shí)驗(yàn)選擇發(fā)熱溫度較高，最好在50-60°C左右，發(fā)熱持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的原料配比進(jìn)行暖貼制作。經(jīng)過(guò)調(diào)控，反應(yīng)速率已經(jīng)適合暖貼的使用，故不須尋找高效催化劑。

（2）實(shí)踐制作暖貼

由于項(xiàng)目成果與市售商品具有對(duì)標(biāo)性，學(xué)生興趣很足，具有很大內(nèi)驅(qū)力，好奇自己制作的產(chǎn)品能否與市售商品產(chǎn)生相似的效果。各組同學(xué)首先按照實(shí)驗(yàn)探究的最佳配比將鐵粉、炭粉、氯化鈉、水、蛭石、吸水性樹脂混合，然后從內(nèi)到外依次包裝透氣膜、無(wú)紡布袋（背面含明膠層）、不透氣塑料膜。為保證外包裝的密封性，嚴(yán)密隔絕外界空氣，防止暖貼自放熱，部分小組采用真空抽氣機(jī)進(jìn)行外膜包裝;也有小組為了外表美觀，在塑料膜上添加手繪;還有小組為了使用安全，將暖貼的使用方法和注意事項(xiàng)粘貼在包裝外表面。通過(guò)暖貼制作活動(dòng)，學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、溝通交流能力、解決問(wèn)題能力都得到了提高。

三、項(xiàng)目評(píng)價(jià)

1.分享交流

各小組暖貼制作完成后，匯總整個(gè)過(guò)程中的文本資料、照片和視頻素材，制作成PPT在課堂上展示交流，同時(shí)對(duì)各小組制作的暖貼進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收。對(duì)于項(xiàng)目活動(dòng)一“探究暖貼的成分和發(fā)熱原理”，不同小組的探究過(guò)程和結(jié)果比較統(tǒng)一，一致認(rèn)為是鐵粉和炭粉在潮濕環(huán)境中發(fā)生吸氧腐蝕導(dǎo)致暖貼發(fā)熱。但是對(duì)于項(xiàng)目活動(dòng)二“探究影響暖貼發(fā)熱的因素及實(shí)踐制作暖貼”不同小組的探究結(jié)果差異很大，各小組針對(duì)暖貼制作過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)展開交流。有的選擇鐵粉和炭粉粒徑較小的，目的是加快放熱速率，提高發(fā)熱溫度;有的選擇粒徑較大的，雖然放熱速率慢，但持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。透氣膜的選擇也出現(xiàn)了不同孔徑。吸水性樹脂各小組統(tǒng)一選擇高效吸水樹脂，水的使用量對(duì)暖貼的發(fā)熱效果產(chǎn)生非常大的影響，水太多容易導(dǎo)致鐵粉和炭粉被湮滅，和氧氣接觸不充分不能產(chǎn)熱，水太少又會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱不持久。另一個(gè)導(dǎo)致暖貼發(fā)熱效果大不同的因素是鐵粉、炭粉比例，雖然炭粉不是吸氧腐蝕反應(yīng)物，但它具有導(dǎo)電性和強(qiáng)吸附性，在暖貼發(fā)熱中起到至關(guān)重要的作用，所以炭粉比例高些發(fā)熱效果更好，發(fā)熱效果最好的項(xiàng)目組，鐵粉和炭粉質(zhì)量比為1∶2。

2.評(píng)價(jià)反饋

項(xiàng)目評(píng)價(jià)包括過(guò)程性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)。過(guò)程性評(píng)價(jià)主要參考各組在“學(xué)習(xí)圈”內(nèi)的學(xué)習(xí)軌跡和項(xiàng)目開展過(guò)程中成員的參與率、默契度和交流溝通效率進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括師評(píng)、自評(píng)和小組互評(píng)。總結(jié)性評(píng)價(jià)既包括對(duì)暖貼本身的評(píng)價(jià)，也包括成果匯報(bào)的評(píng)價(jià)。暖貼產(chǎn)品的評(píng)價(jià)量規(guī)主要包括暖貼發(fā)熱的最高溫度、發(fā)熱的持續(xù)時(shí)間、外表的美觀度和使用的舒適度，在每個(gè)維度上打分評(píng)價(jià);成果匯報(bào)的評(píng)價(jià)聚焦在匯報(bào)內(nèi)容是否全面，語(yǔ)言表達(dá)是否流暢，課件制作是否精美。依次進(jìn)行打分，將各項(xiàng)得分匯總作為項(xiàng)目總成績(jī)。各小組根據(jù)交流和評(píng)價(jià)結(jié)果，總結(jié)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化項(xiàng)目成果。

四、教學(xué)感悟

項(xiàng)目式教學(xué)的設(shè)計(jì)和實(shí)施雖然比傳統(tǒng)教學(xué)模式復(fù)雜，但學(xué)生的核心素養(yǎng)可以得到快速發(fā)展，從而落實(shí)“立德樹人”根本任務(wù)。從開始制定項(xiàng)目計(jì)劃，到項(xiàng)目實(shí)施，再到項(xiàng)目交流與評(píng)價(jià)，每個(gè)學(xué)生都有表現(xiàn)機(jī)會(huì)。參加一個(gè)項(xiàng)目活動(dòng)，學(xué)生的能力提升甚至比學(xué)一本書更有效。當(dāng)然對(duì)于教師而言，確實(shí)需要準(zhǔn)備的更多。項(xiàng)目式教學(xué)模式的推進(jìn)難點(diǎn)主要在于項(xiàng)目的選擇，確定了核心知識(shí)和設(shè)計(jì)好了驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，后續(xù)實(shí)施過(guò)程相對(duì)容易，教師只需及時(shí)給予指導(dǎo)和評(píng)價(jià)即可。以本次教學(xué)實(shí)踐為經(jīng)驗(yàn)，項(xiàng)目式教學(xué)完全可以在高中化學(xué)課堂中展開，無(wú)需另尋課外項(xiàng)目，參考教材中的“研究與實(shí)踐”欄目，利用項(xiàng)目學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)和社會(huì)本領(lǐng)，課堂不止熱鬧，還更有質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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[2]人民教育出版社，課程教材研究所，化學(xué)課程教材研究開發(fā)中心.普通高中教科書（化學(xué)選擇性必修1）[M].北京：人民教育出版社，2019.