基于真实情境的项目式教学

马育谷

摘要：以“铜矿污水的处理”为项目，从理论分析和实验探究两个角度引导学生深入理解沉淀反应在实际生产生活中的应用，在此过程中培养学生利用化学原理解决实际问题的能力及批判性思维能力，提升学生的化学核心素养。

關键词：沉淀反应;污水处理;真实情境;项目式教学

一、设计思想

《普通高中化学课程标准2017年版）》指出：真实具体的问题情境是学生化学学科核心素养形成和发展的重要平台，为学生化学学科核心素养提供了真实的表现机会[1]。项目式教学通过真实的情境和具有挑战性的任务，让学生在真实问题的解决过程中建构知识、技能体系，发展学科核心素养，引导学生感受化学学科价值魅力。

本节课将化学学科知识“化学选修4第三章第四节第2课时——沉淀反应的应用”与真实问题情境进行整合，以“铜矿污水的处理”为项目，围绕污水处理方案的设计和优化设置连续性问题，引导学生对沉淀的形成、转化与应用等方面展开探究，重在促进学生对知识的深入理解，提升学生解决实际问题的能力。

二、教学目标

三、教学过程

1.环节一：创设情境，提出问题

[情境引入]播放铜矿污水排入江中造成鱼类死亡、水体污染的危害的新闻视频。

[问题驱动]如何处理含铜酸性废水，达到排放标准？展示废水和达标水中Cu2+ 和H+ 浓度。

（设计意图：创设工程问题情境，引入数据，为后续理论分析做铺垫，激发学生社会责任感，正确理解科学、技术与社会的关系。）

2. 环节二：分析数据，讨论方案

[问题驱动]选择哪种碱中和？为什么？展示相关碱的价格。

（设计意图：认识到控制成本在解决生产问题中的重要性。）

[引导反思] 25℃时，Ksp[Cu（OH）2]为2.2×10-20，若将废水处理为中性水，Cu2+ 排放可否达标？

[学生活动]计算中和沉淀法处理后污水中Cu2+ 浓度，判断是否符合排放标准。

[问题驱动]如何使Cu2+ 排放达标？展示25℃时常见含铜难溶电解质的溶解度。

[学生活动]结合数据，分组讨论，选择合适的沉淀剂。

（设计意图：发展学生定量分析问题思维，培养证据推理能力。）

[引导反思]用硫化物处理含铜酸性废水，有无二次污染？如何改进？

[学生活动]结合信息，优化方案。

（设计意图：培养学生分析问题能力，进一步形成“工程思维”。）

3. 环节三：实验探究，认知建模

[学生实验]取 2mL 模拟废水，加入1mL 0.2mol/L NaOH 溶液;继续滴加1mL 0.1 mol/L Na2S 溶液，振荡，观察现象。

[交流评价]从“宏观辨识”“微观探析”“符号表征”三个角度讨论分析实验原理。

[引导反思]沉淀转化的实质是什么？这类反应进行的方向具有怎样的特点？

[学生活动] 小组讨论交流，提炼沉淀转化理论模型。

（设计意图：学生在探究活动中体验知识的生成过程，全面发展学生核心素养。）

[问题驱动]展示常见硫化物价格和Ksp，能否选择其它硫化物作沉淀剂？

[学生活动]理论分析，计算反应的K值。

[演示实验]教师展示FeS 与模拟废水反应两小时前后的溶液颜色对比，验证猜想。

（设计意图：应用沉淀转化理论模型解决新问题情境，进一步发展证据推理与模型认知核心素养）

4. 环节四：反思总结，整合提升

[问题驱动]处理后的废水如何综合利用，提升经济价值呢？结合绿色化学“5R”原则，讨论方案。

[学生活动]学生分组讨论含铜酸性废水综合处理方案。

[交流评价]设计完善含铜酸性废水综合处理方案，结论如图1所示。

（设计意图：引导学生初步形成综合利用的思想，认识工程问题中循环利用的重要性。）

[观看视频]播放工业实际生产中铜矿污水的处理过程。

（设计意图：体会理论知识在工业生产中的指导意义，感受化学学科价值，发展科学精神与社会责任核心素养。）

5. 环节五：学以致用，拓展延伸

[学以致用]锅炉水垢中含有 CaSO4，会降低燃料的利用率，也会影响其使用寿命。如何除垢？设计实验方案。

[学生活动]讨论交流，提出方案。

（设计意图：将知识模型迁移应用于解决新情境，提升学生解决实际问题能力。）

四、教学反思

约翰·杜威在《民主主义与教育》一书中说：教育不能脱离现实环境，不能孤立地、抽象地训练学习者的思维力。学生核心素养的发展需要精选学科知识并置于真实的学习情境中，通过学生的自主学习活动，在持续建构和螺旋式上升中形成和发展[2]。本节课将抽象、孤立的知识在真实问题情境中整合，设计驱动型问题，激发了学生的探究热情，学生从理论和实验两个方面设计和改进铜矿污水处理方案，逐步建构完善“沉淀反应的应用”理论模型，体会化学学科价值，最终实现让学生的核心素养在真实情境中自然生长。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部制定. 普通高中化学课程标准（ 2017 版） [S]. 北京： 人民教育出版社， 2018.

[2]韩晓， 江合佩， 王朝晖. 基于真实情境的项目式教学——以“粗硅的提纯及其原理”为例[J]. 化学教学， 2020（4）：46-50.

（陕西省西安中学  陕西西安  710016）