基于真实情境的项目式教学实践研究——以九年级化学“溶解度”的教学为例

沈雪青 叶燕珠 江合佩 叶永谦

（1.厦门市集美区杏东中学，福建厦门 363000；2.福建教育学院理科研修部，福建福州 350025；3.厦门市教育科学研究院，福建厦门 361001；4.南安市侨光中学，福建南安 362300）

真实情境的创设，是“素养为本”的教学，可以落实立德树人的根本任务，提升学生的化学学科核心素养。［1］九年级化学中“溶解度”的概念一直是重点，也是学习难点，学生常难以充分理解溶解度的概念以及溶解度曲线。基于此，笔者通过创设真实的情境，以“天气瓶”为载体，开展项目式教学，引导学生对“溶解度”相关内容进行深度学习。

一、项目的研发

项目的研发一般要经历以下几个流程：项目选择—分析任务—化学实验—知识结构化—解释迁移。

图1 项目式学习课例设计思路

（一）项目选择

课例的选择离不开课程标准和教材，九年级化学项目式课例的选择应在此基础上更多强调生活实践。一方面是因为义务教育阶段的化学具有基础性和启蒙性的特点，选择贴近学生生活的课例，可以让学生感受化学就在身边，体验“由生活走进化学”。另一方面从生活入手，创设真实情境可以更好激发学生的兴趣，调动学生的学习积极性。

文章研究的课例是人教版第九单元课题2《溶解度》的内容，学生对溶解度的理解存在困难，在实际应用中时常缺漏错用，也导致溶解度曲线的理解和应用存在困难。针对这一情况，结合生活中市面上出售的“天气瓶”以及文学著作中《海底两万里》的神奇气象球的了解，选取“神奇的天气预报员”作为项目载体，以制作和解释天气瓶作为项目的物化目标。

（二）理论抽象

真实问题情境往往带有复杂性，设计成项目时应删繁就简，剥去学生能力或知识相差甚远的问题，尽量将问题简化成学生可理解的问题。学生在攻克每个子项目的过程中，实现对学科核心知识的深度理解、学科思想和方法的迁移应用。［2］在理论抽象为项目任务时，我们要明确项目任务是为学生发展服务的，要立足学生化学学科素养发展。在本课例中，将“天气瓶”原理和制作抽象成溶解度的相关内容，从对天气瓶的变幻中抽象出物质随温度变化这一理论。

（三）化学实验

化学学科的项目式学习多数通过实验探究来驱动。学生在分析任务后结合所学知识，按照科学探究的思路设计实验，并且通过实验研究解决问题。在此项目学习中，学生需要模拟天气变化，需要逐一探究天气瓶中原料的关系以及固体溶解度的影响因素，最终还要通过探究所得的结论亲自动手制作天气瓶。

（四）模型修正

在解决问题中提炼问题解决的模型，并使知识结构化。学生在探究天气瓶原理中理解了溶液的组成、溶解度等内容，并形成结构化、网络化的知识，如图2所示。

图2 学生的项目成果知识结构展示

（五）迁移应用

将结构化的知识用于解释研究成果和解决实际生产和生活中的问题，实现知识的迁移和应用，体验解决问题的成就感和成功制作产品的快乐。

二、项目式教学实践

（一）内容与目标设计

1.项目内容分析

课例内容属于化学课程标准一级主题“身边的化学物质”中的二级单元“常见的溶液”，选自九年级人教版第九单元课题2溶解度（第2课时），主要从定量的角度让学生去认识物质的溶解性。溶解度是初中化学的一个重要的概念，既是饱和溶液知识的延伸，又是粗盐提纯实验的理论依据，这部分内容起着承上启下的作用。

2.项目教学目标定位

图3 《溶解度》的项目教学目标

在这部分教学中，学生需掌握的必备知识是：固体溶解度概念和固体溶解度影响因素；需发展的关键能力是：观察“天气瓶”，通过实验探究固体物质溶解度的影响因素；应用所学知识解释现象，即通过固体物质溶解度规律解释天气瓶的原理；动手制作“天气瓶”及交流表达的能力；可以建构的素养有：在“天气瓶”消散和出现的现象及本质探究中发展变化观念和平衡思想，在探究中学生可以发展实验探究与创新意识素养，在原理的挖掘中又可以发展证据推理与模型认知素养，在运用溶解度曲线解释宏观变化时发展宏观辨识与微观探析的素养。在该项目式教学中，素养目标统摄教与学的目标，根据教学目标设计对应的评价目标和活动。图3呈现的是本课时的素养目标、教学目标、学习目标、评价目标和教学活动。

（二）项目任务及教学流程

表1 项目任务及教学流程

（三）项目式教学实施过程

环节一：项目导引，任务驱动

【情境创设】《海底两万里》里面的航海船都有一个神器——神秘的气象球，这其实就是市面上常见“天气风暴瓶”，简称“天气瓶”。作家笔下的“天气瓶”是非常神秘的。但事实上，18世纪的欧洲就有了“天气瓶”，19世纪时又广泛运用于航海上。而今天，想自制一只奇妙的“风暴瓶”并不困难。

【任务】制作“天气瓶”并介绍“天气瓶”。

【识别问题和制约因素】

［教师］要完成制作和介绍“天气瓶”的任务，你需要解决什么问题？

［学生］1.知道天气瓶如何指示天气。

2.知道指示天气的原理是什么。

3.制作天气瓶。

4.展示和介绍天气瓶。

环节二：调查研究，原理探析

［教师］展示天气瓶，提问：天气瓶如何指示天气？

［学生］看温度改变时天气瓶如何变化？

［实验］分两组进行实验：A组将天气瓶先置于冰水水中，观察现象；B组将至于热水中，观察现象。

［学生］用固体的多和少来指示天气。

［教师］已经知道了天气瓶指示的方法，请问天气瓶指示的原理是什么？我们需要知道什么信息才便于我们探究原理？

【原理探析】

［教师］结合已学知识，固体变多与我们所学什么知识相关？变少又是什么原理？

［学生］结晶、溶解。

［教师］既然是结晶和溶解，我们需要进一步分析什么？谁溶解了？谁结晶了？

【信息获取】学生从情境创设中的内容提取出天气瓶的原料。

［教师］这一混合物中，溶质是什么？溶剂是什么？

［学生］讨论、回答。

［教师］1.水是最常见的溶剂，为什么还要乙醇？

2.出现溶解或结晶的固体是哪种物质？

［学生］猜想：乙醇也是溶剂，猜想其存在原因是为了溶解某些物质。

讨论实施方案。

【实验探究】分别将1g樟脑放入10mL水和10mL乙醇中，振荡，观察。

［教师］现象是什么？说明什么影响固体溶解能力？乙醇存在只是为了溶解樟脑吗？如何设计实验验证你的猜想？

【实验探究】分别将1g硝酸钾、1g氯化铵固体放入10mL乙醇中，振荡，观察。

［教师］现象？说明什么影响固体溶解能力？

［学生］讨论和总结。

［教师］引导：为解决固体变化的产生的原因，现在就可以分别讨论：硝酸钾、氯化铵在水中的溶解情况；樟脑在乙醇中的溶解情况。

【实验探究】硝酸钾、氯化铵在水中的溶解情况两组同学，一组将5克的硝酸钾分五次，每次1克加入盛有10克水的烧杯中，每加一次，用玻璃棒充分搅拌，观察溶解与否。另一组选用氯化铵，同上述步骤。并思考：水是否能无限制溶解这两种固体？两种固体溶解的质量与什么有关？

［学生］实验并汇报结果。讨论思考问题的答案。

表2

表3

［教师］水不能无限制溶解，但溶解固体质量可以因为外界条件改变。什么方法能使溶解的固体增多？

［学生］加水、升温。

［教师］在学生烧杯中加水搅拌，要求学生观察现象。另一个烧杯进行水浴加热，要求学生观察现象。

［教师］加水增加固体的溶解质量，但有没有打破溶解的限度？升温有没有打破限度？

［学生］讨论。

［教师］要清楚天气瓶原理必须理解一个物理量——溶解度。溶解了多少？为什么会有晶体析出，这都要围绕溶解度展开。解析概念：溶解了多少就是溶质的质量，什么时候的质量？溶液达到饱和状态，需不需要限制条件？要在一定温度下。由于水的量与一定温度下溶解的质量成比例，为了方便比较，人们规定溶剂为100g，将溶解度定义为在一定温度下，固体在100g溶剂中达到饱和状态时所溶解的溶质的质量，其四要素是：一定温度、100g溶剂、饱和状态和溶质质量。

［教师］这个概念可以帮助判断天气瓶中的固体是什么。请大家查阅硝酸钾、氯化铵的溶解度表来分析天气瓶中指示变化的固体有无硝酸钾、氯化铵？

［资料呈现］实验原料：硝酸钾5g、氯化铵5g、水70mL、酒精80mL、粉状天然樟脑15g。氯化铵、硝酸钾溶解度表：

表4

［教师］我们需要什么信息？如何计算？

［学生］常温下，20摄氏度下：100g水溶解37.2g氯化铵；100g水溶解31.6g硝酸钾。若为70g水，氯化铵最多能溶26.04g；硝酸钾22.12g。但提供的只有5g，可以推知固体里没有硝酸钾和氯化铵。

［教师］0摄氏度下会有硝酸钾和氯化铵吗？如果温度升高会有吗？

［学生］0摄氏度下：100g水溶解29.4g氯化铵；100g水溶解13.3g硝酸钾。若为70g水，氯化铵最多能溶20.85g；硝酸钾9.31。还是远大于5g，升高温度更不可能，因为温度高了，这两种固体的溶解度变大。

［教师］总结：通过溶解度得知指示天气变化的固体不是硝酸钾、氯化铵。但其溶解也是有规律的：温度升高，溶解度变大。影响固体物质溶解度的因素是温度（外因）。

［呈现资料］樟脑在乙醇中的溶解度（表5）

表5

思考：

（1）20℃时樟脑在乙醇中的溶解度为____。

（2）樟脑在乙醇中溶解度随温度升高而_____；随温度降低而_____。

环节三：工程设计，实施方案

［教师］明白了天气瓶的原理即固体物质溶解度的变化规律。那你认为“天气瓶”能预测天气吗？

［学生］讨论回答。

［教师］虽然不能预测天气，但“天气瓶”在市面上却是很热销。你觉得它有什么吸引人的地方？你能否自制一个“天气瓶”并介绍天气瓶呢？

［实验药品］硝酸钾5g、氯化铵5g、水70mL、酒精80mL、粉状天然樟脑15g。

［实验器材］烧杯、玻璃棒、玻璃瓶、热水。

［实验步骤］

1.将5g硝酸钾、5g氯化铵溶于70mL水中；

2.15g粉状天然樟脑溶于80mL酒精；

3.将1中的液体加入2中，混合水浴加热；

4.加盖静置24-48小时。

环节四：产品呈现，评价交流

在该项目式学习中，学生直接获得的两个学习成果是自主建构的溶解度认知模型和亲手制作的“天气瓶”，分别如图1和图4所示。

“它曾随着百年前的海盗们纵跃于海上，也曾和我们在实验室中上下沉浮。它凝结时似海鸥的羽毛，又似纯净的雪花，飘荡而又消失，春天的温暖到来，‘雪花’开始融化……”学生有感而发，拿着自己的作品表达对“天气瓶”的欣赏。化学之美让学生充满了学习的热情。

图4 项目成果“天气瓶”展示

三、项目式教学的反思

（一）创设真实情境，提升学习兴趣

《义务教育化学课程标准（2011年版）》指出，教师要充分认识到化学实验的教育价值，并在教学之中体现对实验的重视。人教版化学教材有很多实验教学素材，教师可以设置真实的情境，引领学生在情境中进行科学探究。项目的确定要求贴近学生生活，并能引起学生兴趣，同时要具有可探究性和可操作性。［3］九年级人教版化学教材中，除了“天气瓶”可以作为项目载体，食盐的相关内容也可研发成项目式教学课例，如“如何制作一瓶加碘食盐”等；又如第四单元课题1和课题2以水为主题，教师可以联系生活用水，选取自制净水器作为项目载体，等等。

（二）感悟化学之美，体验成就快乐

在项目式教学中渗透美育，感悟化学之美，体验成就快乐。审美情趣是中国学生发展核素养体系框架的18个基本点之一，隶属于文化底蕴素养。化学学科核心素养的培育，不但要求形成关键能力，还要求养成必备品格，因此化学美育就是化学教育的应有之义。在该课例中，学生可以切身感受到化学之美，不仅有实验仪器之美，还有化学变化之美，更有化学理论的奥妙。同时，由于项目式教学要求明确的成果，学生在本次学习中不但收获了物化产品——“天气瓶”，还有溶解度的认知模型。这让学生真实感受成功的快乐，增强学习化学的兴趣和学好化学的信心。

（三）改变评价方式，技能素养双提升

项目式学习在真实情境下进行，学生在逐个攻破项目任务中不仅能习得知识，同时能提升技能和形成关键品格。在项目式教学中，更能体现学生主体、教师主导的关系，学生在制作天气瓶过程中，需要不断思考和动手实践，也需要同桌合作交流。通过让学生在真实情境中分析“天气瓶”的原理，从中学习固体溶解度的相关知识。在观察学生实验中，可以发现学生的学习热情很高，实验技能掌握较好。而最终产品的介绍环节，可以让我们感受到学生对化学的热爱，对化学美的欣赏，同时可以看到学生的实践能力、探究能力以及协作能力得到了提升。