基于真實情境的初中化學項目式教學實踐

摘 要：文章探討了在初中化學教學中實施項目式學習的實踐案例，以“金屬資源綜合利用”為主題，旨在通過真實情境下的探究式學習，激發學生對化學知識的興趣，培養其問題解決能力、團隊合作精神和創新思維。筆者以“科學探究假黃金真面目”作為教學載體，對初中化學“金屬資源綜合利用”單元展開項目式教學實踐，促使學生通過完成五項具體任務加深對初中化學知識的縱向理解，進而將所學的化學知識作為強有力的科學證據進行真假黃金的鑒別，并在鞏固所學知識的同時形成學科的基本思維，以此樹立正確的消費觀念。

關鍵詞：項目式教學；真實情境；初中化學

中圖分類號：G632"" 文獻標識碼：A"" 文章編號：1008-0333（2025）14-0130-04

收稿日期：2025-02-15

作者簡介：江愛香，本科，中學一級教師，從事初中化學教學研究。[FQ）]

隨著教育改革的深入，傳統教學模式已難以滿足培養核心素養的需求。項目式學習作為一種以學生為中心、問題為導向的教學方法，因其能夠促進學生主動學習、深度理解和知識遷移而受到廣泛關注。在初中化學教學中，引入項目式學習不僅能夠增強課堂的趣味性和互動性，還能使學生在解決實際問題的過程中深化對化學概念的理解，培養科學探究精神和社會責任感。筆者選取滬教版初中化學九年級上冊第6章《金屬資源綜合利用》作為教學案例，通過設計并實施一系列基于真實情境的教學活動，探索項目式學習在初中化學教學中的有效應用策略。

1 教學單元分析

案例選自

滬教版初中九年級上冊第6章《金屬資源綜合利用》，通過設計假黃金鑒定的項目式教學活動，能夠有效地整合與金屬及其材料相關的零散知識點，構建一條邏輯清晰、知識緊密相連的學習路徑[1]。這不僅有助于學生深化理解課本理論，還能培養學生問題的分析和解決能力，促進多維度思考物質特性的能力養成，同時積累寶貴的實踐經驗。

1.1 社會影響

在技術進步與合金應用日益廣泛的背景下，市場上金屬資源的使用范圍也越來越廣泛，大到高鐵或神舟飛船，小到暖寶寶或蒸汽眼罩，給人們的生活帶來了極大的便利及影響。深入研究金屬的性質，有助于培養學生正確的金屬資源使用觀念，教師介紹有關金屬的冶煉和保護，能夠強化學生對金屬價值和保護必要性的認識。

1.2 學術意義

金屬性質、冶煉和保護的教學中涵蓋了《義務教育化學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）中的各類金屬，為學生提供了一個全面探索金屬特性和材料性質的平臺，既滿足了《課程標準》的要求，又促進了學科深度認知。

1.3 教育價值

從日常現象出發，挖掘科學探究的靈感，關注金屬資源與社會經濟的關聯，有助于拓寬學生的知識視野，增強學生對科學與生活的聯系感知。

1.4 學生受益

該項目讓學生親身體驗到化學知識如何源于生活并服務于生活，促使學生理解物品價值的實質。

2 教學目標及教學流程

2.1 教學目標

學科素養的提升依賴于將精煉的學科知識嵌入實際情境的學習過程。因此，該項目以社會上普遍存在的金屬資源利用為切入點，旨在通過一系列探究活動實現以下教學目標。

（1）構建金屬資源知識框架：通過項目式學習，學生將系統地掌握金屬元素的特性，深入理解金屬提煉的科學原理與技術，學習如何有效管理金屬資源，以及金屬制品的維護與保護策略。

（2）培養科研精神與實踐技能：學生將掌握科學研究的基本原則與實驗操作流程，提升實驗設計與執行能力，進而促進化學學科核心素養的發展，包括批判性思維、創新能力和團隊協作能力[2]。

（3）解決現實問題并激發學習熱情：鼓勵學生運用化學知識分析和解決現實生活中的難題，如金屬的冶煉，以此激發學生對化學的興趣，同時培養社會責任感，使其認識到科學知識的價值與影響力。

2.2 情景導入

以高鐵為例，介紹高鐵制造中大量使用的金屬材料，如鋁合金車體和不銹鋼部件等。引導學生思考以下問題：高鐵為什么選用這些金屬？這些金屬具有哪些獨特的性質？它們的冶煉過程是怎樣的？如何保護這些金屬以延長使用壽命？

2.3 知識回顧與梳理

（1）金屬性質：復習金屬的物理性質（如導電性、導熱性、延展性等）和化學性質（如與酸、堿、氧氣的反應）。

（2）金屬冶煉：介紹金屬冶煉的基本原理和方法（如浸出法、熔融法、化學法等），并特別強調高鐵制造中可能用到的冶煉技術。

（3）金屬保護：討論金屬腐蝕的原因及防止腐蝕的方法（如電鍍、涂漆、合金化）。

2.4 分組實施項目

將項目分解成三個任務，并將任務1移到課堂教學前完成，其具體的教學任務、教學活動以及設計意見見表1。

3 實施過程

根據班級實際情況，將學生劃分成若干小組，每組5～8人進行項目合作式學習。在項目實施前，教師與學生應做好以下準備工作，并形成基本認知。

教師根據教材要求，提前查閱相關資料，歸納常見金屬所包含的元素種類，并對其差異性和共性進行分析。學生需要簡單了解組成金屬的元素類型，并初步認知不同金屬元素在性質上存在的差異。

3.1 環節1：預設實驗方法和結論

3.1.1 方案設計

【方案1】鋁合金材料調研

鋁合金是由鋁與其他金屬（如銅、鎂、鋅、硅等）按一定比例混合熔煉而成的合金。鋁合金因其輕量化和高強度的特性，被廣泛應用于高速列車車體的制造中。調研鋁合金材料的性能及高鐵選擇鋁合金作車體的原因［3］。

【方案2】不銹鋼材料調研

不銹鋼主要由鐵、鉻、鎳等元素組成，具有良好的耐腐蝕性和美觀性。高鐵車體中使用的不銹鋼多為鎳鉻奧氏體不銹鋼。調研不銹鋼材料的性能及高鐵車體選用不銹鋼材料的原因。

【方案3】復合材料（碳纖維、玻璃纖維等）

復合材料是由兩種或兩種以上不同性質的材料，通過物理或化學方法組成的具有新性能的材料。高鐵車體中常用的復合材料包括碳纖維、玻璃纖維等。調研復合材料的性能及高鐵車體選用復合材料的原因。

接下來，設計三個簡單的金屬冶煉實驗，以模擬高鐵制造中可能涉及的金屬冶煉過程，可以選擇三種不同的金屬或合金作為示例，并考慮其在實際高鐵制造中的潛在應用。

3.1.2 實驗設計

【實驗1】模擬鋁的電解冶煉

（1）目的：模擬工業上通過電解法冶煉鋁的過程。

（2）材料：①氧化鋁（Al2O3）粉末，②石墨電極，③熔融鹽電解質（如冰晶石Na3AlF6與氧化鋁的混合物），④電解槽，⑤直流電源，⑥坩堝及加熱設備。

（3）步驟：

①將氧化鋁粉末與適量的冰晶石混合均勻，放入電解槽中的坩堝內。

②使用加熱設備將混合物加熱至熔融狀態。

③在電解槽兩側分別插入石墨電極。

④連接直流電源，開始電解。鋁離子在陰極得到電子還原成鋁，陽極生成氧氣。

【實驗2】模擬鐵的還原冶煉（焦炭還原法簡化版）

（1）目的：模擬使用焦炭還原鐵礦石中的鐵氧化物冶煉鐵的過程（高鐵制造中雖不直接冶煉鐵，但此實驗可作為金屬冶煉基礎示例）。

（2）材料：①氧化鐵（Fe2O3）粉末或小型鐵礦石，②焦炭顆粒，③石灰石（可選，用于造渣），④坩堝，⑤加熱設備（如煤氣燈或電爐），⑥通風設備（確保安全排出產生的氣體）。

（3）步驟：

①將氧化鐵粉末或鐵礦石與焦炭顆粒混合均勻，放入坩堝中。

②加入少量石灰石以助熔和造渣。

③使用加熱設備加熱混合物至高溫，使焦炭燃燒產生還原性氣體（如一氧化碳）。

④一氧化碳還原氧化鐵生成鐵和二氧化碳。

⑤待反應完成后，冷卻坩堝，取出生成的鐵塊或鐵粉。

⑥收集陰極上析出的鋁。

【實驗3】模擬不銹鋼合金制備（簡化版）

（1）目的：模擬通過合金化方法制備不銹鋼的過程（非嚴格工業流程，但可展示合金化原理）。

（2）材料：①純鐵粉，②鉻粉（不銹鋼主要合金元素之一），③鎳粉（可選，增強不銹鋼性能），④熔融劑（如硼砂，用于降低熔點），⑤坩堝，⑥加熱設備，⑦模具（用于成型）。

（3）步驟：

①按一定比例混合純鐵粉、鉻粉和鎳粉（如果使用）。

②加入適量熔融劑并混合均勻。

③將混合物放入坩堝中，使用加熱設備加熱至熔融狀態。

④熔融狀態下充分攪拌，確保合金元素均勻分布。

⑤將熔融的合金倒入預熱的模具中，冷卻成型。

⑥取出并清理成型的合金塊。

3.2 環節2：教師評估預設方法

在上述方案中，方案1～3和實驗1～3利用金屬物理性質對其進行鑒別。但是，在實際操作過程中，利用金屬化學性質進行檢測，具有更高的準確性。因此，在進行實驗判定時，需進一步進行實驗探究。

3.3 環節3：學生分組探究

每組將獲得實驗器材，以及一系列化學試劑與工具，包括但不限于氧化鋁、氧化鐵、石灰石、砂紙、滴管、酒精燈、鑷子、托盤天平、量筒、小刀、磁鐵和火柴等[4]。實驗中還將使用燒杯、點滴板及廢液缸作為輔助器材，學生需依據評估后的實驗方案，遵循正確的操作順序進行實驗，確保安全與效率。

3.4 環節4：匯報實驗成果并總結

教師利用合金中不同金屬的活動性進行實驗設計，能夠使學生進一步掌握金屬化學性質和發生置換反應的規律，從而使學生初步從微觀角度分析金屬活動及電子得失難易程度。實驗能夠使學生認識到金屬資源的種類繁雜，而金屬的冶煉需要緊密結合金屬的性質展開。學生在這一過程中能夠掌握知識，明確生活中如何避免金屬腐蝕及合理利用金屬的方法，有助于提高學科核心素養。

4 教學反思

通過圍繞高鐵車體制造使用的金屬展開項目式學習，學生不僅掌握了金屬資源的物理屬性（如色澤、硬度和密度），還深入了解了金屬的化學特性，特別是金屬表面氧化層的作用及其對金屬活性的影響。實驗中，通過對不同金屬的冶煉，直觀展現了金屬活動性順序的概念，深化了學生對化學知識的理解，增強了學生的專業信心和素養[5]。該項目不僅提升了學生運用課本知識解決現實問題的能力，還提升了學生的專業技能。問題的提出是學習旅程的起點，活動是實現學習目標的基石，而評估則是確保學習智慧化的關鍵。項目式教學作為連接理論與實踐的橋梁，是通向高效學習的捷徑，項目展示更是激發學生內在學習動力的利器。因此，教師應繼續探索更多有意義的項目，以促進核心知識的系統化構建與核心素養的具體化落實，助力學生構建更完善的認知模型。

5 結束語

通過對《金屬資源綜合利用》單元開展項目式教學工作可以發現，學生在該教學模式下能夠提升學習興趣、促進深度學習、培養綜合能力。學生在參與項目的過程中，不僅掌握了金屬及其材料的基本知識，更重要的是學會了如何運用所學知識解決實際問題、如何在團隊中有效溝通與協作，以及如何在實踐中培養創新意識和環保意識。因此，教師應繼續探索和完善項目式學習在初中化學乃至其他學科中的應用，努力構建更加開放、包容、富有挑戰性的學習環境，為學生的全面發展奠定堅實基礎。同時，也期待更多的教育工作者參與到項目式學習的實踐中來，共同推動教育教學模式的創新與發展。

參考文獻：

［1］朱峰。初中化學單元復習中“理”和“趣”的實施策略：以“金屬和金屬材料”單元復習為例[J]。中學教學參考，2020（26）：79-80。

[2] 成果，包慧。“金屬及金屬材料”復習課項目式教學：暖寶寶中的金屬材料[J]。化學教與學，2023（13）：80-84，88。

[3] 壽開，肖中榮。基于認知模型的“鋁和鋁合金”教學設計與實踐[J]。中學化學教學參考，2021（11）：29-32。

[4] 梁安然。民族特色情境教學設計在高中化學中的實踐研究[D]。呼和浩特：內蒙古師范大學，2020。

[5] 鐘素琴，李根薰，鄒標。基于真實情境的工藝流程復習課項目式教學研究：以“磷酸鐵鋰電池正極金屬材料回收”為例[J]。中學理科園地，2022，18（4）：8-10。

［責任編輯：孫美齊］