基于核心素養發展的項目式教學實踐*
——以“沉淀溶解平衡在化工生產中的應用”為例

田輝鳳

（大慶實驗中學 黑龍江 大慶 163316）

自黨的十九大明確提出：“要全面貫徹黨的教育方針，落實立德樹人根本任務，發展素質教育”后，2013年教育部啟動了普通高中課程修訂工作，2017年出版的《普通高中化學課程標準》中強調：普通高中化學課程是落實立德樹人根本任務、發展素質教育、弘揚科學精神、提升學生核心素養的重要載體；化學學科核心素養是學生必備的科學素養，是學生終身學習和發展的重要基礎。［1］2019人教版高中化學教材內容豐富、涉獵廣泛，具有非常鮮明的時代性和人文性，更符合學生的認知發展。此版教材與項目式教學模式適配度非常高，學生和教師可以從教材中的“科學·技術·社會”“資料卡片”或“研究與實踐”等欄目中選擇一個感興趣的主題進行深入的研究性學習，既能在項目開展過程中發展學生核心素養，又不脫離高考核心知識，達到對科學文化的傳承和高素質人才的培養的雙重目的。［2］

一、項目準備階段

1.項目選擇與目標

本項目選自2019人教版教材選擇性必修一《化學反應原理》第三章第四節《沉淀溶解平衡》，［3］《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課標》）中相關的教學提示有：結合生產實際，組織學生開展分析解釋、方案設計等活動，促進學生認識沉淀溶解平衡對生產、生活和社會發展的作用；查閱資料并討論沉淀溶解平衡在化工生產中的應用，如“侯氏制堿法”的基本原理等。［4］依據《課標》的建議，本次項目式教學的主題確定為“沉淀溶解平衡在化工生產中的應用”。融合了“侯氏制堿法”“海水資源的綜合利用”“化學平衡”“化學反應的調控”“沉淀溶解平衡”等核心知識。教學目標確定為：通過利用沉淀溶解平衡體系中微觀粒子的相互作用解釋宏觀生產中的變化，發展“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”核心素養，通過研究真實化工生產過程，如侯氏制堿和海水提鎂等，復原化工生產流程，了解沉淀的生成、溶解與轉化在工業生產調控中的應用，總結調控方法，發展“證據推理與模型認知”“科學態度與社會責任”核心素養。

2.制定項目計劃

本項目式學習的主體為高二學生，已經完成了必修教材和選擇性必修教材《水溶液中的離子反應與平衡》前三節內容的學習，以組內異質、組間同質的原則將學生均衡分組。課堂上提出驅動性問題“海水中資源豐富，很多化工生產聚焦于海水資源的開發和利用，如侯氏制堿和海水提鎂；化工生產中，如何利用沉淀生成、溶解和轉化調控化工生產呢？”，經過師生討論，設計了三個項目活動，制定了初步項目計劃：①認真研究侯氏制堿和海水提鎂工業，整理兩項生產的工藝流程圖，從中提煉出化工生產工藝流程圖的基本結構。②結合工藝流程圖，采用微觀表征法分析兩項化工生產中沉淀溶解平衡的應用。③結合化工生產實例，總結利用沉淀溶解平衡調控水溶液中化工生產的思路和方法，形成報告。各小組自己任命組長，確認分工后開展學習活動，一周內完成項目活動。

二、項目實施階段

各小組依據分工開展項目活動，并利用學習終端在校內學習平臺“項目化學習圈”內進行交流、研討，合作互助學習，老師在群內隨時給予幫助和評價。

1.繪制化工生產的工藝流程圖，提煉基本結構

學生通過復習必修教材侯氏制堿法和海水資源綜合利用知識，結合文獻認真研究侯氏制堿和海水提鎂工業，整理出兩項生產的工藝流程圖，如圖1所示，并結合其他化工生產，提煉出工藝流程圖的基本結構，如圖2所示。

圖1 侯氏制堿、海水提鎂工藝流程圖

圖2 化工生產工藝流程圖基本結構

2.用微觀粒子的相互作用解釋宏觀生產中的變化

結合項目活動一的成果，尋找侯氏制堿和海水提鎂化工生產中的沉淀溶解平衡的應用，各小組的成果不完全相同，匯總后共有八處，如圖1所示。①②③④⑤⑧處應用了沉淀的生成，⑥處應用了沉淀的轉化，⑦處應用的是沉淀的溶解。引導學生用微觀粒子的相互作用解釋宏觀生產中的變化，以④處氯化銨的生產為例，氯化銨在溶液中存在沉淀溶解平衡：

NH4Cl（s） NH4+（aq）+Cl-（aq）

工業生產中，在析出NaHCO3后的濾液中加入NaCl細粉，增大了Cl-濃度，通NH3增大了NH+4濃度，故NH4Cl的離子積Q增大，同時采取降溫措施，使NH4Cl的溶度積Ksp減小，多項措施同時導致Q＞Ksp，從而氯化銨析出。利用微觀粒子的相互作用解釋宏觀生產中的變化的基本思路如圖3所示。

圖3 利用微觀圖示解釋宏觀生產的基本思路

3.總結水溶液中化工生產調控的思路和方法

在工業生產的除雜、制備、結晶、洗滌等環節都可能應用到沉淀溶解平衡，如何調節外界因素控制化工生產、提高產率，各小組結合多項化工生產進行深入研究，形成總結報告。各組調控思路比較一致，通過改變濃度調節Q和通過改變溫度調節Ksp雙管齊下，調控方法薈萃各組精華，如圖4所示。

圖4 水溶液中化工生產的調控的目標及方法

三、項目評價階段

1.交流與評價

項目結束后，各小組匯總全部項目成果，制作成PPT在課堂上進行展示交流，其他師生依據評價量規（見表1）進行質量驗收。此評價量規既包括過程性評價也包括總結性評價，結合各小組在項目完成過程中的表現和提交的項目成果在相應維度上打分，10分表示最高分，1分表示在這個維度上還有待提高。

表1 項目評價量規

2.修訂與提升

從評價結果看，各小組在不同維度上均有不足之處，繼續進行項目成果的修訂，表2是在成果修訂過程中師生關鍵行為。

表2 項目成果修訂過程中師生關鍵行為

四、教學感悟

在項目式教學過程中，學生有機會體驗多種學習模式，小組內合作學習，互幫互助，培養學生社交能力；在接到具體任務分工時，進行獨立思考與探索，培養學生自主解決問題能力；在完成挑戰任務時，進行深度學習，突破認知壁壘。目前為止，項目式教學模式在義務教育階段嘗試較多，很多人認為項目式教學不適合在高中階段開展，但筆者認為恰恰相反，越是高學段越有利于項目式教學模式的開展，學生的知識儲備較多，項目式教學的開展除了能具有趣味性，還能具有深度和廣度。項目開展的難點在于選題，既要指向核心知識，不能與《課標》和高考脫節，又要吸引學生去挑戰完成，所以授課教師需要多花心思在核心知識與有趣項目的設計融合上。在項目式學習開展過程中，教師要重視教學評價，從項目開始就要將評價細則告知學生，使學生在學習過程中更有方向性。本次項目式教學實踐涉及的知識都屬于教學的重點和傳統教學的難點，將晦澀難懂的化學核心知識融入到有趣的項目研究中，學生在項目驅動下將學習障礙點逐一突破，實現了在高中階段教學的寓教于樂。