核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)踐
——以“減少大氣污染物二氧化硫排放的方法”為例

李 妍

（大慶實(shí)驗(yàn)中學(xué) 黑龍江 大慶 163316）

2014年，我國開始啟動新一輪高中課程標(biāo)準(zhǔn)的修訂工作，本次課程改革以發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)為主旨，堅(jiān)持“素養(yǎng)為本”的課程改革理念，全面貫徹黨的教育方針、落實(shí)立德樹人根本任務(wù)［1］。隨著“素養(yǎng)為本”課程改革的貫徹落實(shí)，化學(xué)教育的根本目標(biāo)不再只是單純關(guān)注學(xué)科知識的教育功能，更多地應(yīng)該關(guān)注學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展［2］，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)引導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)情境中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，又在解決問題過程中去發(fā)現(xiàn)問題，形成對核心知識和學(xué)習(xí)歷程的深刻理解，能夠在新情境中進(jìn)行遷移，是落實(shí)核心素養(yǎng)的重要且有效的方法和手段。

一、項(xiàng)目的準(zhǔn)備階段

1.項(xiàng)目主題的選擇

元素化合物知識是高中化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分，而硫及其化合物的相關(guān)內(nèi)容又是元素化合物知識的重點(diǎn)內(nèi)容，考綱中對該部分內(nèi)容的要求為掌握硫及其重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用，了解硫的氧化物對環(huán)境的影響。

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，城市化進(jìn)程和工業(yè)化進(jìn)程的不斷增加，環(huán)境污染問題日漸凸顯，習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)，要像保護(hù)眼睛一樣保護(hù)生態(tài)環(huán)境，像對待生命一樣對待生態(tài)環(huán)境。環(huán)境保護(hù)問題是當(dāng)下重中之重的問題。這一問題也是近年來高考中的高頻考點(diǎn)，其中二氧化硫的污染治理問題在工業(yè)流程題、化學(xué)反應(yīng)原理等題型中均有所涉及。

本節(jié)課的學(xué)習(xí)中，學(xué)生首先通過網(wǎng)絡(luò)了解了二氧化硫?qū)θ祟惣碍h(huán)境的影響，對二氧化硫的污染問題有了初步的了解，通過網(wǎng)絡(luò)查閱了解二氧化硫的來源并利用二氧化硫傳感器對部分可能污染較為嚴(yán)重的環(huán)境進(jìn)行測定，此后通過微課學(xué)習(xí)、組內(nèi)交流溝通、整合高考題等方式尋找減少二氧化硫排放的脫硫劑，并通過實(shí)驗(yàn)、查閱文獻(xiàn)對提高脫硫效率的方法進(jìn)行探究。學(xué)生通過完成本項(xiàng)目的各個(gè)任務(wù)，掌握了二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)這一核心知識內(nèi)容，并理解了二氧化硫的治理及提高脫硫效率的方法，發(fā)展了科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任的核心素養(yǎng)，逐步形成可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學(xué)觀念，體會化學(xué)在環(huán)境污染治理方面的重要作用。

2.項(xiàng)目目標(biāo)制定

①必備知識:掌握二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)及減少二氧化硫排放的方法，理解提高脫硫效率方法的原理。

②關(guān)鍵能力:通過尋找脫硫劑、探尋提高脫硫效率的方法，發(fā)展系統(tǒng)分析問題、解決問題的能力及實(shí)驗(yàn)探究能力。

③核心素養(yǎng):發(fā)展科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任的核心素養(yǎng)，逐步形成具有可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學(xué)觀念，體會化學(xué)在環(huán)境污染治理方面的重要作用。

3.項(xiàng)目任務(wù)及教學(xué)流程（見表1）［3］

表1 項(xiàng)目任務(wù)

二、項(xiàng)目的實(shí)施階段

1.探尋大氣污染物二氧化硫的來源

學(xué)生通過實(shí)地探查利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)測定環(huán)境中二氧化硫的含量發(fā)現(xiàn)校園周邊燒烤攤附近、放學(xué)期間車流量較大的路邊和燃放鞭炮后的空氣中二氧化硫含量大大高于校園內(nèi)的環(huán)境（如圖1所示），進(jìn)一步結(jié)合文獻(xiàn)的查閱，確定大氣中二氧化硫的主要來源為工廠廢氣、化石燃料燃燒等。

圖1 學(xué)生測量周邊環(huán)境中二氧化硫含量

2.尋找可用于減少二氧化硫排放的脫硫劑

（1）任務(wù)引導(dǎo)

［教師］通過觀看二氧化硫的性質(zhì)微課，大家知道都可以利用哪些物質(zhì)作為減少二氧化硫排放的吸收劑呢？

［學(xué)生］氫氧化鈉溶液、氧化鈣、亞硫酸鈉溶液、酸性高錳酸鉀溶液等。

［教師］這些吸收劑的選擇都是利用了二氧化硫哪方面的性質(zhì)？你能對所選擇的脫硫劑進(jìn)行分類嗎？

［學(xué)生］可以分別從酸堿理論角度和氧化還原角度對脫硫劑進(jìn)行分類，利用二氧化硫酸性氧化物的性質(zhì)，選取堿性物質(zhì)對其進(jìn)行吸收，利用二氧化硫的還原性，可以選擇氧化性的物質(zhì)對其進(jìn)行吸收，因此脫硫劑的應(yīng)該還有很多選擇，我們可以查閱文獻(xiàn)進(jìn)一步補(bǔ)充。

［教師］使用脫硫劑的效果到底如何呢？大家可以利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

（2）實(shí)驗(yàn)探究

學(xué)生查閱資料，閱讀數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器使用說明書，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置（如圖2所示），并在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，利用數(shù)據(jù)采集器采集數(shù)據(jù)，并利用軟件在電腦上繪制曲線，對比分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

圖2 探尋生石灰脫硫效果的實(shí)驗(yàn)

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)我們可以發(fā)現(xiàn)，使用生石灰可以大大減少燃煤過程中二氧化硫的排放。

（4）系統(tǒng)梳理

教師為學(xué)生提供拓展學(xué)習(xí)資料，總結(jié)工廠煙氣脫硫技術(shù)的進(jìn)展［4］（見圖3），幫助學(xué)生把知識系統(tǒng)化。

圖3 燃煤脫硫技術(shù)進(jìn)展

3.探尋提高脫硫效率的方法

（1）提高脫硫反應(yīng)速率及轉(zhuǎn)化率的方法

［教師］由上面的實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)生石灰對燃煤脫硫有一定的效果，若使用液體的吸收劑對煙氣中的二氧化硫進(jìn)行吸收，脫硫效果又如何呢？

［學(xué)生］可以繼續(xù)利用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，可以選取氨水對二氧化硫尾氣進(jìn)行吸收（見圖4），并利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器測定二氧化硫的排放量，與生石灰的脫硫效果進(jìn)行對比。

圖4 氨水脫硫裝置圖

［學(xué)生］通過實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)雖然氨水是弱堿，但液體吸收劑對煙氣中二氧化硫的吸收效果要明顯好于固體氧化鈣的吸收，這與吸收劑和二氧化硫的接觸面積有很大的關(guān)系。

［教師］那在實(shí)際生產(chǎn)中我們還可以怎么增大接觸面積呢？

［學(xué)生］通過查閱文獻(xiàn)，我們發(fā)現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)中可以采用將吸收劑制成漿液或噴霧的方法，增大接觸面積，提高脫硫效率。

［教師］如果從化學(xué)平衡角度分析提高脫硫效率的方法，該如何考慮呢？

［學(xué)生］我們找到了一道相關(guān)的高考題，通過結(jié)合已有知識和分析這些題中的問題，我們發(fā)現(xiàn)還可以通過改變濃度、溫度、壓強(qiáng)等來提高脫硫效率（見圖5）。

圖5 化學(xué)平衡角度提高脫硫效率高考題

（2）脫硫劑循環(huán)利用的方法

［教師］上面我們分析了提高脫硫反應(yīng)速率及轉(zhuǎn)化率的方法，為了使脫硫劑充分利用，我們還可以利用一些方法使脫硫劑循環(huán)利用，你知道哪些方法呢？

［學(xué)生］我們查閱資料了解到了雙堿循環(huán)法脫硫、鈉堿循環(huán)法脫硫等，還可以用電化學(xué)方法實(shí)現(xiàn)脫硫劑的再生（見圖6）。

圖6 電化學(xué)方法使亞硫酸鈉再生的原理示意圖

四、項(xiàng)目的評價(jià)與反思

本項(xiàng)目以減少大氣污染物二氧化硫的排放這一問題展開，學(xué)生通過實(shí)地探測、查閱文獻(xiàn)、實(shí)驗(yàn)探究、合作研究等方法，在完成項(xiàng)目的過程中收獲了知識、增長了能力、發(fā)展了核心素養(yǎng)，但由于各方面客觀條件的限制，本項(xiàng)目還存在一些不足。

首先在完成項(xiàng)目任務(wù)1 時(shí)，學(xué)生通過實(shí)地測量的方式探尋二氧化硫的來源，但由于時(shí)間、空間的限制，學(xué)生只能選取學(xué)周邊環(huán)境進(jìn)行測量，沒能去更多地方進(jìn)行測量，其他來源需要通過文獻(xiàn)查閱獲得，在今后的項(xiàng)目任務(wù)推進(jìn)中，應(yīng)盡可能為學(xué)生的研究提供更好的保障。

其次在項(xiàng)目任務(wù)2和任務(wù)3中進(jìn)行的探究二氧化硫脫硫效率的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案中還存在設(shè)計(jì)不嚴(yán)謹(jǐn)、變量控制意識淡薄的情況，例如在比較氨水與氧化鈣的脫硫效果時(shí)，只是簡單的定性分析，而不能很好的控制變量、定量比較，在平時(shí)教學(xué)中應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)，加強(qiáng)控制變量思想的滲透。

另外，本項(xiàng)目在完成的過程中，還存在設(shè)計(jì)者評價(jià)不夠及時(shí)的問題，項(xiàng)目評價(jià)有矯正邏輯、連貫項(xiàng)目

、評估檢測的功能，能讓設(shè)計(jì)者和學(xué)生都清楚項(xiàng)目的關(guān)鍵走向，檢查項(xiàng)目目標(biāo)的達(dá)成，在今后設(shè)計(jì)項(xiàng)目式教學(xué)時(shí)，應(yīng)時(shí)刻注意對項(xiàng)目進(jìn)行診斷性評價(jià)、形成性評價(jià)和總結(jié)性評價(jià)等，將評價(jià)貫穿于整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施過程中［3］。