基于真實情境的初中化學(xué)微項目學(xué)習(xí)的實踐與思考*
——以“制作硫酸銅晶體玫瑰花”為例

徐文佳

（常州市濱江中學(xué) 江蘇 常州 213034）

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》明確指出要“創(chuàng)設(shè)真實問題情境，倡導(dǎo)‘做中學(xué)’‘用中學(xué)’‘創(chuàng)中學(xué)’，開展項目式學(xué)習(xí)，重視跨學(xué)科實踐活動。”［1］微項目學(xué)習(xí)是依據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)，將核心知識“微分化”，分為幾個微型的項目在1～2個課時內(nèi)完成學(xué)習(xí)，是項目式學(xué)習(xí)的延伸和發(fā)展。以微項目學(xué)習(xí)的方式開展初中化學(xué)復(fù)習(xí)，通過一系列以真實生活為情境，以多元任務(wù)為驅(qū)動，圍繞現(xiàn)實問題展開的形式多樣、開放聯(lián)通的活動，促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)和高階思維的發(fā)展，提升學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、微項目主題的確立

“溶解現(xiàn)象”屬于滬教版九年級化學(xué)下冊第六章，該章節(jié)以溶液為主線，包含了溶液的組成、溶液濃度的表示、配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的溶液、飽和溶液和溶解度的含義、溶解度曲線及其應(yīng)用、結(jié)晶等碎片化的知識，學(xué)生學(xué)完后難以建構(gòu)溶液認知模型。“制作硫酸銅晶體玫瑰花”圍繞硫酸銅溶液的配制、結(jié)晶和應(yīng)用等進行第六章“溶解現(xiàn)象”的復(fù)習(xí)，既能引導(dǎo)學(xué)生自行梳理知識、重構(gòu)溶液知識邏輯，又能在運用溶液相關(guān)知識分析解決問題的過程中提升學(xué)生對知識的理解和綜合運用能力，培養(yǎng)學(xué)生分析評價、反思監(jiān)控、創(chuàng)新思維和審辯式思維等高階思維，融合發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

二、微項目任務(wù)及教學(xué)流程

微項目學(xué)習(xí)是在真實情境學(xué)習(xí)背景下，學(xué)生運用化學(xué)學(xué)科核心知識去解決實際問題，在真實問題解決中發(fā)展化學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力，培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，促進思維向高階方向進階。［2］具體流程如圖1所示。

圖1 項目任務(wù)及教學(xué)流程圖

三、項目實施過程

微項目任務(wù)1：制定制作硫酸銅晶體玫瑰花的方案

學(xué)生活動：（1）賞析《美麗化學(xué)：結(jié)晶過程》視頻和“硫酸銅晶體玫瑰花”（如圖2），感受化學(xué)之美。（2）觀察不同溫度下無水硫酸銅的溶解度表，見表1，小組交流討論硫酸銅晶體玫瑰花的制作方案，建構(gòu)結(jié)晶方法選擇的認知模型（如圖3）。

圖3 結(jié)晶方法的選擇

表1 無水硫酸銅在不同溫度時的溶解度

圖2 硫酸銅晶體玫瑰花

教師支持：（1）播放《美麗化學(xué)：結(jié)晶過程》視頻，展示“硫酸銅晶體玫瑰花”。（2）提供無水硫酸銅在不同溫度下的溶解度表。（3）問題引導(dǎo)：你從表中獲得哪些信息？30℃時，無水硫酸銅的溶解度是24.2g具有什么含義？如何制作硫酸銅晶體玫瑰花？

師生共建：硫酸銅溶解度隨溫度升高而增大，可以采用冷卻硫酸銅熱飽和溶液獲得硫酸銅晶體，在冷卻過程中讓晶體附著在玫瑰花上可制作出硫酸銅晶體玫瑰花，確定制作硫酸銅晶體玫瑰花步驟如下：（1）配制硫酸銅熱飽和溶液；（2）轉(zhuǎn)移硫酸銅熱飽和溶液至燒杯中并將折好的濾紙玫瑰花浸入溶液中；（3）降溫結(jié)晶獲得硫酸銅晶體玫瑰花。

設(shè)計意圖：利用美麗新奇的“藍色妖姬——硫酸銅晶體玫瑰花”和結(jié)晶過程的視頻，讓學(xué)生對晶體及其形成過程形成感性認知，感受晶體之美，感悟化學(xué)之奇，激起學(xué)生制作欲。同時，讓學(xué)生提煉有效信息從而分析解決實際問題，幫助學(xué)生建構(gòu)結(jié)晶方法選擇的認知模型，促進學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。

微項目任務(wù)2：配制硫酸銅飽和溶液

學(xué)生活動：（1）分析思考用150g水配制60℃時硫酸銅飽和溶液的方案。（2）利用硫酸銅溶解度表，描點作圖，畫出硫酸銅溶解度曲線，獲得60℃時硫酸銅溶解度，確定要稱量的硫酸銅質(zhì)量為60g。（3）動手實驗：稱取60g硫酸銅于燒杯中，將燒杯放置在墊有石棉網(wǎng)的三腳架上；量取150mL水倒入燒杯中，邊加熱邊攪拌至固體恰好完全消失，記錄此時溶液的溫度。

教師支持：（1）問題引導(dǎo)：用150g水配制60℃硫酸銅的飽和溶液有哪些方法？如何得知60℃時硫酸銅溶解度？（2）提供實驗相關(guān)用品，個別指導(dǎo)實驗。

教師評價：點評配制溶液的操作正誤，提示實驗操作的規(guī)范性。

設(shè)計意圖：利用高質(zhì)量問題驅(qū)動學(xué)生思考，讓學(xué)生建構(gòu)對溶解度曲線的認知，利用溶解度曲線解決實際問題，提升學(xué)生的高階思維能力。同時，通過配制硫酸銅飽和溶液，讓學(xué)生掌握配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的溶液的方法，促進學(xué)生科學(xué)探究與實踐素養(yǎng)水平的發(fā)展。

微項目任務(wù)3：獲得硫酸銅晶體玫瑰花

學(xué)生活動：（1）思考剛配制的硫酸銅溶液是否飽和。（2）建構(gòu)不飽和溶液與飽和溶液的轉(zhuǎn)化模型（如圖4）。（3）計算讓剛配制的溶液達到70℃時硫酸銅飽和溶液至少需要加入硫酸銅的質(zhì)量，并分享交流。（4）動手實驗：將硫酸銅熱飽和溶液轉(zhuǎn)移至燒杯中冷卻，并將折好的濾紙玫瑰花浸入溶液中，靜置10min左右（如圖5），當(dāng)紙玫瑰上均勻附著硫酸銅晶體時，把花取出晾干。（5）課外動手實踐：制作“天氣瓶”。

圖4 不飽和溶液與飽和溶液的轉(zhuǎn)化關(guān)系

圖5 獲得硫酸銅晶體玫瑰花

教師支持：（1）問題引導(dǎo)：有哪些方法可判斷溶液是否飽和？如何將不飽和溶液轉(zhuǎn)化為飽和溶液？要讓剛配制的溶液達到70℃時硫酸銅飽和溶液，至少需要加入多少硫酸銅？（2）提供實驗相關(guān)用品。（3）展示微項目成果——硫酸銅晶體玫瑰花。（4）展示“天氣瓶”的資料：“天氣瓶”據(jù)說是由氣象學(xué)家羅伯特·菲茨羅伊發(fā)明的，當(dāng)時他把蒸餾水、乙醇、硝酸鉀、氯化銨和樟腦按一定比例密封在瓶子里，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著天氣的變化，瓶子里的結(jié)晶也會發(fā)生不同的變化。［3］布置課外動手實踐：制作“天氣瓶”。

師生共建：制作硫酸銅晶體玫瑰花的思維導(dǎo)圖（如圖6）。

圖6 制作硫酸銅晶體玫瑰花的思維導(dǎo)圖

設(shè)計意圖：利用項目生成資源引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)飽和溶液和不飽和溶液轉(zhuǎn)化關(guān)系圖，提升學(xué)生模型認知的能力，促進學(xué)生化學(xué)觀念和素養(yǎng)的發(fā)展。通過硫酸銅晶體玫瑰花的成果展示和“天氣瓶”的介紹讓學(xué)生感受到化學(xué)之美，感悟到化學(xué)之用，促進學(xué)生科學(xué)態(tài)度和責(zé)任意識的發(fā)展。同時，在不斷完善知識體系的基礎(chǔ)上幫助學(xué)生形成較完整的溶液單元知識網(wǎng)絡(luò)，促進學(xué)生模型認知等科學(xué)思維的發(fā)展。

四、微項目教學(xué)反思

1.基于真實性情境開發(fā)微項目

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022版）》在課程內(nèi)容部分針對每一個主題給予了情境素材建議，這些教學(xué)建議體現(xiàn)出真實性情境對于微項目開發(fā)的重要性，指明了微項目開發(fā)中落實化學(xué)核心素養(yǎng)的方向。開發(fā)微項目選擇真實情境時，首先情境要符合課程標(biāo)準(zhǔn)和微項目學(xué)習(xí)目標(biāo)的要求；其次情境要與學(xué)情相契合，情境要基于學(xué)生的基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)需求，貼近學(xué)生最近發(fā)展區(qū)，不能不切實際；最后情境要依據(jù)學(xué)生認知、思維和心理發(fā)展規(guī)律，指向?qū)W生的高階思維，避免出現(xiàn)高于學(xué)生認知的繁雜情境或低于學(xué)生認知的簡易情境。

依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)業(yè)水平要求和學(xué)生經(jīng)驗，精心遴選當(dāng)前科技熱點問題、生活實踐中遇到的問題、傳統(tǒng)文化中蘊含的化學(xué)問題等，創(chuàng)設(shè)真實而有意義的情境，從而進行微項目的開發(fā)，不僅能夠誘發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，引發(fā)驅(qū)動性問題，啟發(fā)學(xué)習(xí)的情意，還能承載化學(xué)核心概念，發(fā)展化學(xué)核心認識，澆筑學(xué)生對化學(xué)知識的理解和應(yīng)用的堅實基礎(chǔ)，激活深度學(xué)習(xí)。例如“制作硫酸銅晶體玫瑰花”微項目中，教師展示硫酸銅晶體玫瑰花，讓學(xué)生感受到化學(xué)晶體魅力的同時，激發(fā)學(xué)生制作硫酸銅晶體玫瑰花的欲望，利用制定制作硫酸銅晶體玫瑰花的方案、配制硫酸銅飽和溶液、獲得硫酸銅晶體玫瑰花等驅(qū)動性任務(wù)，在保證學(xué)習(xí)效率的前提下讓學(xué)生更加積極投入到項目情境中，幫助學(xué)生鞏固溶液知識，了解溶液在日常生產(chǎn)、生活中的重要意義，提升化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

2.精設(shè)驅(qū)動性任務(wù)推進微項目

微項目學(xué)習(xí)是以學(xué)習(xí)者為中心的學(xué)習(xí)模式，將課堂歸還給學(xué)生，讓學(xué)生在親身經(jīng)歷中學(xué)會探究，培養(yǎng)學(xué)科思維。在微項目學(xué)習(xí)中，驅(qū)動性任務(wù)將學(xué)生的學(xué)習(xí)置于他們的生活情境中，將核心知識和關(guān)鍵概念組織起來，并驅(qū)動學(xué)習(xí)活動的開展，促進學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容進行整合，所以教師要深入思考精心設(shè)計驅(qū)動性任務(wù)。首先，驅(qū)動性任務(wù)設(shè)計要體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，基于化學(xué)核心知識和學(xué)科邏輯。根據(jù)學(xué)生不同的認知程度，設(shè)計不同的任務(wù)類型，保證教學(xué)的系統(tǒng)性與層次性，構(gòu)建完整的教學(xué)框架。其次，驅(qū)動性任務(wù)設(shè)計要體現(xiàn)某一化學(xué)核心概念，以及學(xué)生的當(dāng)前認知狀態(tài)與未來預(yù)期狀態(tài)之間的差距。最后，驅(qū)動性任務(wù)設(shè)計要基于微項目學(xué)習(xí)目標(biāo)和微項目主題內(nèi)容，將任務(wù)進行適當(dāng)拆解，設(shè)置由易到難的問題串，以問題為中心開展活動，使得整個任務(wù)的解決邏輯更清晰，思路更明確，操作性更強。驅(qū)動性任務(wù)設(shè)計的一般步驟如下（圖7）：

圖7 微項目學(xué)習(xí)中驅(qū)動性任務(wù)設(shè)計一般步驟

通過解讀《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022版）》，提煉出溶液、溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)、溶解度和結(jié)晶等核心概念以及配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的溶液、飽和溶液和不飽和溶液的區(qū)別與轉(zhuǎn)化、溶解度及其應(yīng)用等本質(zhì)問題，結(jié)合學(xué)生具有一定的探究能力，能進行溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的初步計算，了解飽和溶液和溶解度的含義等學(xué)情，結(jié)合“制作硫酸銅晶體玫瑰花”微項目主題，設(shè)計制定制作硫酸銅晶體玫瑰花的方案、配制硫酸銅飽和溶液、獲得硫酸銅晶體玫瑰花等驅(qū)動性任務(wù)，讓學(xué)生在不斷探究中自我建構(gòu)溶液認知模型，掌握配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的溶液的方法，發(fā)展學(xué)生分析解決問題、協(xié)作溝通的能力，促進學(xué)生證據(jù)推理、建模并運用、新情境下問題解決等化學(xué)高階思維的發(fā)展，讓學(xué)生初步感受定量研究的意義，感悟化學(xué)的學(xué)科價值。

3.利用全程性評價優(yōu)化微項目

微項目學(xué)習(xí)的評價指向?qū)W習(xí)目標(biāo)，具有“目標(biāo)—實踐—成果—評價”的一致性和以終為始逆向設(shè)計并貫穿項目始終的特點。系統(tǒng)多元化的評價不僅能幫助學(xué)生有效自我調(diào)控和改進學(xué)習(xí)，引發(fā)學(xué)生自我反思，引導(dǎo)學(xué)生更深層次地探索、創(chuàng)造與合作，提升學(xué)習(xí)效果，促進思維向高級進階，而且能讓教師自我反思微項目設(shè)計和實施中的不足，進而改進和進一步優(yōu)化微項目。我們在設(shè)計微項目學(xué)習(xí)評價時，應(yīng)綜合分析微項目學(xué)習(xí)的各大核心要素，讓評價指向驅(qū)動性任務(wù)、著眼于學(xué)生的探究過程、聚焦核心知識再建構(gòu)、關(guān)注微項目成果展示，最終形成貫穿整個微項目學(xué)習(xí)的全程評價體系。

“制作硫酸銅晶體玫瑰花”項目采用表現(xiàn)性評價和結(jié)果性評價相結(jié)合的方式來推進，設(shè)計多主體、多途徑評價體系，如師本評價、生本評價、同伴互評、家長評價等。項目實施過程中，學(xué)生充分利用硫酸銅溶解度表，畫出硫酸銅溶解度曲線，配制硫酸銅飽和溶液，最終形成實驗方案，制得硫酸銅晶體玫瑰花，并進行展示，以小組互評的形式進行結(jié)果性評價；同時將學(xué)習(xí)過程中形成的實驗方案、溶液知識的思維導(dǎo)圖等資料匯總，進行自我評價，促進學(xué)生自我反思，重構(gòu)核心知識，提升化學(xué)學(xué)科的關(guān)鍵能力。教師結(jié)合匯總的資料改進優(yōu)化微項目，如玫瑰紙花提前用濾紙折疊好便于晶體附著，冷水冷卻時間太長改為冰水加速冷卻等。