指向深度學習的初三化學項目式復習課例研究
——以“氯化鈉的歡樂之旅”為例

胡 巢 生

(宿遷市蘇州外國語學校，江蘇 宿遷 223800)

以課程標準為核心的項目式學習(Standards-Focused，PBL)是教師精心設計項目作品、規劃和實施項目任務，突出學生的主體地位，使學生面對復雜、真實問題而展開，以培養學生的創新精神和個性特長、發揮學科教學的育人價值、促進學生發展核心素養的過程。學科知識與學科活動是學科核心素養形成的兩翼，真實、有意義的情境是學生核心素養形成發展的重要平臺。[1]因此，指向深度學習的項目式復習，強調基于核心素養的角度對核心知識的深刻理解，利用高階學習帶動低階學習，問題的解決能夠幫助教師進行有效的教與學的活動設計，并且對教學進行持續性和發展性評價(如圖1所示)。

圖1 指向深度學習的項目式學習的目的與特征

一、項目內容主題分析

1.課程標準、教材內容分析

《義務教育化學課程標準(2011年版)》中的“課程內容”多處涉及“粗鹽提純”實驗及相關內容：“科學探究”中的“學生至少要完成的化學實驗活動”中包括“粗鹽中難溶性雜質的去除”。“身邊的化學物質”中的二級主題“金屬和金屬礦物”，提出“可供選擇的學習情境素材”：海水制鹽，海鹽、巖鹽、湖鹽和井鹽。[2]3個版本教材[3-5]都從證據推理的角度涉獵常見鹽的溶解性、進行物質的分離和復分解反應的條件等核心知識(見表1)。

表1 3個版本教材中“鹽”內容呈現方式

《普通高中化學課程標準(2017年版)》中“課程內容”主題1的化學實驗中明確規定“初步學會物質的檢驗、分離、提純和溶液配制等化學實驗基礎知識和基本技能”。在主題1學生必做實驗中明確規定“用化學沉淀法去除粗鹽中的雜質離子”[5]。蘇教版《必修·第一冊》專題3“必做實驗：粗鹽中的雜質離子的去除”的敘述：粗鹽中含可溶性雜質(CaCl2，MgCl2，Na2SO4)，請選擇合適的儀器和試劑，設計實驗操作步驟完成粗鹽提純實驗。[6]可見，初中只是除去粗鹽中泥沙等難溶性雜質，讓學生體驗固體混合物初步提純的實驗過程，學習溶解、過濾、蒸發等實驗操作技能；高中則側重于除去粗鹽中可溶性雜質的任務。

2.項目教學目標

深度學習的教學目標是學生指向對學科核心知識的理解與掌握、學科基本思想的體驗與感悟、學科關鍵能力的培養與形成以及學科高階思維的滲透與提升。[7]據此確定教學目標：

(1)以“再識氯化鈉”為范例，通過課前查閱文獻資料、課上小組合作探究和課后社會實踐等，較為準確地畫出“粗鹽精制”和“侯氏制堿法”流程簡圖。課后興趣小組通過“市面上食鹽的品種和氯化鈉的用途”的調查，提升信息閱讀和提取技能，感受工業生產的價值，對氯化鈉的價值有更深的認識。

(2)通過海水曬鹽、粗鹽提純、自制碳酸鈉等實驗設計，幫助學生進一步理解不飽和溶液向飽和溶液轉化的條件、結晶的方法、物質轉化、分離與提純等化學學科思想和方法。

(3)從氯化鈉的精制到侯氏制堿法的賞析，再到食鹽產品的市場調查等，借助于背景知識和實驗探究來獲取相關信息，讓學生學習與討論以NaCl為原料制備Na2CO3的制堿工業流程，培養學生自然資源的合理開發利用、環境保護、綠色化學思想等。

3.項目評價體系

制定適合學生認知水平和最近發展區的教學評價方式、評價水平和評價目標體系，采取提問與點評等方式進行實時評價是開展深度學習的要素之一。目的在于促進真實問題解決、高階思維能力發展和核心素養提升(見表2)。

表2 教學評價目標、評價方式及評價水平

二、項目流程

該項目以“海水曬鹽→粗鹽精制→物質的分離與提純→氯化鈉制堿→氯化鈉的用途”作為教學主線，利用真實、有意義的情境和任務化的活動驅動、展開與推進學與教的進程，幫助學生調用溶解、過濾、蒸發結晶、化學方法除雜等必備技能和知識，經歷實驗探究、模型建構與優化等系列活動，使知識的學習意義化、功能化；同時，以評價為抓手，運用文獻和實驗、調查研究等多種手段對捕捉、發現的問題進行研究，使任務完成的過程同時成為學習目標達成、學習結果評估、學習效果衡量的過程。[8]從而，將學科思維、學科知識和問題解決交互—融合，在“化學學科核心素養—情境—問題—任務—活動”間的不斷互動和觀照的實踐過程中實現教師教學理念轉變，學生發展訴求得以滿足，使學科思維有深度、學科知識有寬度、問題解決有高度[9](如圖2所示)。

圖2 “氯化鈉的歡樂之旅”教學流程

三、教學過程

1.任務一：海水曬鹽——提升“科學精神與社會責任”等學科核心素養

【教師支持】生活在鹽堿湖附近的人們習慣“夏天曬鹽、冬天撈堿”。你能結合兩者的溶解度曲線說出其中的道理嗎？

【學生表現】 觀察并討論：純堿的溶解度隨溫度變化影響較大，冬天溫度低，大量結晶析出，即降溫結晶，利用過濾的方法“撈堿”。夏天氣溫高，水分蒸發結晶可獲得粗鹽。

【教師支持】工業上，將海水引入蒸發池，經風吹、日曬，蒸發水分到一定程度時再引入結晶池，繼續風吹、日曬，得到粗鹽和母液。

【設計意圖】回顧海水曬鹽的原理、飽和溶液、結晶等概念。培養學生分析、加工圖像信息的能力，鍛煉學生的表達能力。

2.任務二：難溶性雜質的去除——提升“科學探究與創新意識”等學科核心素養

【學生表現】至少可以組合成8種鹽。

【師】含量較高的鹽分別是NaCl、MgCl2、CaCl2、Na2SO4，還有泥沙等難溶性雜質。如何提純得到精鹽？請設計方案。

【學生表現】設計實驗方案，教師巡回視察，參與討論，為學生提供指導(見表3)。

表3 粗鹽中難溶性雜質的去除

3.任務三：粗鹽精制——提升“宏觀辨識與微觀探析”等學科核心素養

表4 部分酸、堿、鹽的溶解度表(20℃)

【教師支持】除雜過程所加試劑的順序要求是：Na2CO3必須在BaCl2之后加；過濾后，再加稀鹽酸。反推該流程，引導學生從離子相互結合的角度認識酸堿鹽之間的反應，結合之前學習的復分解反應，得出離子對關系思維導圖(見圖4)。

圖4 離子對關系思維導圖

【總結】通過三重表征學習，學生可以從宏觀、微觀、符號及其聯系的視角理解化學知識，通過構建模型，形象且富有意蘊與內涵，讓學生既了解試劑過量的用處，又理解除雜過程發生的多個反應原理。

4.任務四：自制碳酸鈉與學生成果展示——提升“證據推理與模型認知”“變化觀念與平衡思想”等學科核心素養

【實驗探究】向注入5 mL飽和氨鹽水的燒杯中持續通入CO2氣體，并用手持pH計測定反應過程中pH、溫度變化情況(見圖5)。

圖5 學生實驗成果

【學生表現】測得pH、溫度的最大值分別為8.92和30.9℃。

【問題串】

①結合表5資料，猜想產生白色晶體可能是什么物質？

表5 四種鹽在不同溫度下的溶解度

②請從酸堿反應的角度分析：在用氨堿法生產純堿的過程中，為什么要先向飽和食鹽水中通入氨氣，制成飽和氨鹽水，再向其中通入二氧化碳？

③氨鹽水吸收二氧化碳后生成的碳酸氫鈉和氯化銨，哪種物質首先結晶析出？為什么？

④如何理解“以氨為媒介”的含義？

⑤對于復分解反應中生成“沉淀”，你有什么新的理解？

【學生成果】結合溶解度及測得的pH和溫度，學生推知白色晶體是NaHCO3，再將白色晶體取出，置于坩堝中加熱，得到白色粉末狀固體(見圖6)。

圖6 學生自制的碳酸鈉

【教師支持】通過問題串的解決，學生學會從元素守恒的角度思考“原料選擇的問題”，樹立元素守恒觀。復分解反應實質上是酸、堿、鹽在水溶液中解離出的離子相互結合，向著離子數目減少的方向發生，生成沉淀、氣體或水的過程。“生成沉淀”應既包括生成難溶性物質，也包括生成常溫下產量高、溶解度較小、溶液達到飽和狀態后析出的晶體[10]，從而初步建構“物質分離與提純模型”[11](見圖7)。

圖7 物質的分離與提純模型

5.任務五：賞析侯氏制堿法的流程——提升“證據推理與模型認知”“科學思想與社會責任”等學科核心素養

侯德榜創建的循環生產過程，不僅使原料得到最有效利用，在制得純堿的同時還可以產出幾乎等質量的NH4Cl(這為當時的農業生產所急需)，與此同時，其母液又基本上被NaCl飽和，可重新作為氨堿法的制堿原料，充分體現“綠色化學”所倡導的原子節約性原則。因此，侯德榜制堿法的創立，不僅為我國民族工業的成長做出巨大貢獻，更為世界進步貢獻中國人自己的聰明智慧。

四、課外拓展調查研究

作為課堂教學的延伸，興趣小組設置了3個主題進行拓展研究，不同的研究主題采用不同的實施路徑(見表6)。學校采用“請進來，走出去”的方式，邀請鹽業專家、專業人士、教師和家長共同參加項目，取得較好的教學效果。

表6 “氯化鈉”的拓展研究

【學生表現】通過查閱資料得知：《天工開物》將鹽的來源分作“海、池、井、土、崖、砂石”等六種，發現和食用自然生成的天然海鹽、池鹽、巖鹽、鹽泉、土鹽等是人類食用鹽的開端。我國古代鹽業生產技術所生產大多數是粗鹽。近代，以范旭東創辦的久大鹽廠為代表的化工企業開始引進西方“新的”化工技術，以粗鹽為原料生產精鹽。1940年以后，我國開始廣泛采用先進的真空制鹽工藝生產精鹽。該工藝不受風力和陽光等氣候的影響，可以節能、高效地生產各種食用精鹽和工業用鹽，充分滿足不同需求。[12]

通過走訪鹽業公司發現，食鹽分為海鹽、湖鹽、井鹽和礦鹽。市售的鹽有原鹽、精鹽、低鈉鹽、加碘鹽、加硒鹽、加鋅鹽、補血鹽(即加鐵鹽)、加鈣鹽等。其在生活中作調味品、防腐劑；農業上通常用16.0%的溶液選種；醫療上生理鹽水是0.9%的氯化鈉溶液；交通上利用氯化鈉作融雪劑；工業上利用其制取燒堿、氯氣、鹽酸和純堿……

五、教學效果和反思

項目式教學在實現學生學科知識、認識思路、學科觀念結構化方面具有獨特價值，必須遵循學科核心素養發展的教學邏輯加強對核心知識的深刻理解，將知識與真實的情境聯結起來，通過真實問題解決任務進行“身心投入”的深度學習。同時，將評價持續且實時地鑲嵌于過程之中，以各種正式與非正式的方法收集關于學生理解與表現的證據，用來判斷學習任務與活動是否在為達成目標服務、達到目標的程度如何及如何最有效地實現目標等。[13]這對教師的教學能力提出很高的要求，既需要發揮教師的整理規劃、設計和協調能力，又需要發揮教師項目設計者和支持者的作用；既需要精通專業知識，又需要掌握跨學科知識和現代教育技術；既需要很好地駕馭基于項目的課堂，又需要明確學生的主體合作意識。因此，教師需要不斷地學習，以提高自己的思想品味、人文修養、專業能力和創新素養。