指向深度学习的初三化学项目式复习课例研究——以“氯化钠的欢乐之旅”为例
时间：2023-02-28 21:20:09 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
胡 巢 生
(宿迁市苏州外国语学校，江苏 宿迁 223800)
以课程标准为核心的项目式学习(Standards-Focused，PBL)是教师精心设计项目作品、规划和实施项目任务，突出学生的主体地位，使学生面对复杂、真实问题而展开，以培养学生的创新精神和个性特长、发挥学科教学的育人价值、促进学生发展核心素养的过程。学科知识与学科活动是学科核心素养形成的两翼，真实、有意义的情境是学生核心素养形成发展的重要平台。[1]因此，指向深度学习的项目式复习，强调基于核心素养的角度对核心知识的深刻理解，利用高阶学习带动低阶学习，问题的解决能够帮助教师进行有效的教与学的活动设计，并且对教学进行持续性和发展性评价(如图1所示)。
图1 指向深度学习的项目式学习的目的与特征
1.课程标准、教材内容分析
《义务教育化学课程标准(2011年版)》中的“课程内容”多处涉及“粗盐提纯”实验及相关内容：“科学探究”中的“学生至少要完成的化学实验活动”中包括“粗盐中难溶性杂质的去除”。“身边的化学物质”中的二级主题“金属和金属矿物”，提出“可供选择的学习情境素材”：海水制盐，海盐、岩盐、湖盐和井盐。[2]3个版本教材[3-5]都从证据推理的角度涉猎常见盐的溶解性、进行物质的分离和复分解反应的条件等核心知识(见表1)。
表1 3个版本教材中“盐”内容呈现方式
《普通高中化学课程标准(2017年版)》中“课程内容”主题1的化学实验中明确规定“初步学会物质的检验、分离、提纯和溶液配制等化学实验基础知识和基本技能”。在主题1学生必做实验中明确规定“用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子”[5]。苏教版《必修·第一册》专题3“必做实验：粗盐中的杂质离子的去除”的叙述：粗盐中含可溶性杂质(CaCl2，MgCl2，Na2SO4)，请选择合适的仪器和试剂，设计实验操作步骤完成粗盐提纯实验。[6]可见，初中只是除去粗盐中泥沙等难溶性杂质，让学生体验固体混合物初步提纯的实验过程，学习溶解、过滤、蒸发等实验操作技能；
高中则侧重于除去粗盐中可溶性杂质的任务。
2.项目教学目标
深度学习的教学目标是学生指向对学科核心知识的理解与掌握、学科基本思想的体验与感悟、学科关键能力的培养与形成以及学科高阶思维的渗透与提升。[7]据此确定教学目标：
(1)以“再识氯化钠”为范例，通过课前查阅文献资料、课上小组合作探究和课后社会实践等，较为准确地画出“粗盐精制”和“侯氏制碱法”流程简图。课后兴趣小组通过“市面上食盐的品种和氯化钠的用途”的调查，提升信息阅读和提取技能，感受工业生产的价值，对氯化钠的价值有更深的认识。
(2)通过海水晒盐、粗盐提纯、自制碳酸钠等实验设计，帮助学生进一步理解不饱和溶液向饱和溶液转化的条件、结晶的方法、物质转化、分离与提纯等化学学科思想和方法。
(3)从氯化钠的精制到侯氏制碱法的赏析，再到食盐产品的市场调查等，借助于背景知识和实验探究来获取相关信息，让学生学习与讨论以NaCl为原料制备Na2CO3的制碱工业流程，培养学生自然资源的合理开发利用、环境保护、绿色化学思想等。
3.项目评价体系
制定适合学生认知水平和最近发展区的教学评价方式、评价水平和评价目标体系，采取提问与点评等方式进行实时评价是开展深度学习的要素之一。目的在于促进真实问题解决、高阶思维能力发展和核心素养提升(见表2)。
表2 教学评价目标、评价方式及评价水平
该项目以“海水晒盐→粗盐精制→物质的分离与提纯→氯化钠制碱→氯化钠的用途”作为教学主线，利用真实、有意义的情境和任务化的活动驱动、展开与推进学与教的进程，帮助学生调用溶解、过滤、蒸发结晶、化学方法除杂等必备技能和知识，经历实验探究、模型建构与优化等系列活动，使知识的学习意义化、功能化；
同时，以评价为抓手，运用文献和实验、调查研究等多种手段对捕捉、发现的问题进行研究，使任务完成的过程同时成为学习目标达成、学习结果评估、学习效果衡量的过程。[8]从而，将学科思维、学科知识和问题解决交互—融合，在“化学学科核心素养—情境—问题—任务—活动”间的不断互动和观照的实践过程中实现教师教学理念转变，学生发展诉求得以满足，使学科思维有深度、学科知识有宽度、问题解决有高度[9](如图2所示)。
图2 “氯化钠的欢乐之旅”教学流程
1.任务一：海水晒盐——提升“科学精神与社会责任”等学科核心素养
【教师支持】生活在盐碱湖附近的人们习惯“夏天晒盐、冬天捞碱”。你能结合两者的溶解度曲线说出其中的道理吗？
【学生表现】 观察并讨论：纯碱的溶解度随温度变化影响较大，冬天温度低，大量结晶析出，即降温结晶，利用过滤的方法“捞碱”。夏天气温高，水分蒸发结晶可获得粗盐。
【教师支持】工业上，将海水引入蒸发池，经风吹、日晒，蒸发水分到一定程度时再引入结晶池，继续风吹、日晒，得到粗盐和母液。
【设计意图】回顾海水晒盐的原理、饱和溶液、结晶等概念。培养学生分析、加工图像信息的能力，锻炼学生的表达能力。
2.任务二：难溶性杂质的去除——提升“科学探究与创新意识”等学科核心素养
【学生表现】至少可以组合成8种盐。
【师】含量较高的盐分别是NaCl、MgCl2、CaCl2、Na2SO4，还有泥沙等难溶性杂质。如何提纯得到精盐？请设计方案。
【学生表现】设计实验方案，教师巡回视察，参与讨论，为学生提供指导(见表3)。
表3 粗盐中难溶性杂质的去除
3.任务三：粗盐精制——提升“宏观辨识与微观探析”等学科核心素养
表4 部分酸、碱、盐的溶解度表(20℃)
【教师支持】除杂过程所加试剂的顺序要求是：Na2CO3必须在BaCl2之后加；
过滤后，再加稀盐酸。反推该流程，引导学生从离子相互结合的角度认识酸碱盐之间的反应，结合之前学习的复分解反应，得出离子对关系思维导图(见图4)。
图4 离子对关系思维导图
【总结】通过三重表征学习，学生可以从宏观、微观、符号及其联系的视角理解化学知识，通过构建模型，形象且富有意蕴与内涵，让学生既了解试剂过量的用处，又理解除杂过程发生的多个反应原理。
4.任务四：自制碳酸钠与学生成果展示——提升“证据推理与模型认知”“变化观念与平衡思想”等学科核心素养
【实验探究】向注入5 mL饱和氨盐水的烧杯中持续通入CO2气体，并用手持pH计测定反应过程中pH、温度变化情况(见图5)。
图5 学生实验成果
【学生表现】测得pH、温度的最大值分别为8.92和30.9℃。
【问题串】
①结合表5资料，猜想产生白色晶体可能是什么物质？
表5 四种盐在不同温度下的溶解度
②请从酸碱反应的角度分析：在用氨碱法生产纯碱的过程中，为什么要先向饱和食盐水中通入氨气，制成饱和氨盐水，再向其中通入二氧化碳？
③氨盐水吸收二氧化碳后生成的碳酸氢钠和氯化铵，哪种物质首先结晶析出？为什么？
④如何理解“以氨为媒介”的含义？
⑤对于复分解反应中生成“沉淀”，你有什么新的理解？
【学生成果】结合溶解度及测得的pH和温度，学生推知白色晶体是NaHCO3，再将白色晶体取出，置于坩埚中加热，得到白色粉末状固体(见图6)。
图6 学生自制的碳酸钠
【教师支持】通过问题串的解决，学生学会从元素守恒的角度思考“原料选择的问题”，树立元素守恒观。复分解反应实质上是酸、碱、盐在水溶液中解离出的离子相互结合，向着离子数目减少的方向发生，生成沉淀、气体或水的过程。“生成沉淀”应既包括生成难溶性物质，也包括生成常温下产量高、溶解度较小、溶液达到饱和状态后析出的晶体[10]，从而初步建构“物质分离与提纯模型”[11](见图7)。
图7 物质的分离与提纯模型
5.任务五：赏析侯氏制碱法的流程——提升“证据推理与模型认知”“科学思想与社会责任”等学科核心素养
侯德榜创建的循环生产过程，不仅使原料得到最有效利用，在制得纯碱的同时还可以产出几乎等质量的NH4Cl(这为当时的农业生产所急需)，与此同时，其母液又基本上被NaCl饱和，可重新作为氨碱法的制碱原料，充分体现“绿色化学”所倡导的原子节约性原则。因此，侯德榜制碱法的创立，不仅为我国民族工业的成长做出巨大贡献，更为世界进步贡献中国人自己的聪明智慧。
作为课堂教学的延伸，兴趣小组设置了3个主题进行拓展研究，不同的研究主题采用不同的实施路径(见表6)。学校采用“请进来，走出去”的方式，邀请盐业专家、专业人士、教师和家长共同参加项目，取得较好的教学效果。
表6 “氯化钠”的拓展研究
【学生表现】通过查阅资料得知：《天工开物》将盐的来源分作“海、池、井、土、崖、砂石”等六种，发现和食用自然生成的天然海盐、池盐、岩盐、盐泉、土盐等是人类食用盐的开端。我国古代盐业生产技术所生产大多数是粗盐。近代，以范旭东创办的久大盐厂为代表的化工企业开始引进西方“新的”化工技术，以粗盐为原料生产精盐。1940年以后，我国开始广泛采用先进的真空制盐工艺生产精盐。该工艺不受风力和阳光等气候的影响，可以节能、高效地生产各种食用精盐和工业用盐，充分满足不同需求。[12]
通过走访盐业公司发现，食盐分为海盐、湖盐、井盐和矿盐。市售的盐有原盐、精盐、低钠盐、加碘盐、加硒盐、加锌盐、补血盐(即加铁盐)、加钙盐等。其在生活中作调味品、防腐剂；
农业上通常用16.0%的溶液选种；
医疗上生理盐水是0.9%的氯化钠溶液；
交通上利用氯化钠作融雪剂；
工业上利用其制取烧碱、氯气、盐酸和纯碱……
项目式教学在实现学生学科知识、认识思路、学科观念结构化方面具有独特价值，必须遵循学科核心素养发展的教学逻辑加强对核心知识的深刻理解，将知识与真实的情境联结起来，通过真实问题解决任务进行“身心投入”的深度学习。同时，将评价持续且实时地镶嵌于过程之中，以各种正式与非正式的方法收集关于学生理解与表现的证据，用来判断学习任务与活动是否在为达成目标服务、达到目标的程度如何及如何最有效地实现目标等。[13]这对教师的教学能力提出很高的要求，既需要发挥教师的整理规划、设计和协调能力，又需要发挥教师项目设计者和支持者的作用；
既需要精通专业知识，又需要掌握跨学科知识和现代教育技术；
既需要很好地驾驭基于项目的课堂，又需要明确学生的主体合作意识。因此，教师需要不断地学习，以提高自己的思想品味、人文修养、专业能力和创新素养。
