基于培养学生核心素养的项目式化学教学设计*

李 晴，凌 波，王 骏，董 玲

(合肥师范学院化学与化学工程学院，安徽 合肥 230601)

化学是一门以实验为基础的学科，在提到化学学习时，想必大多数人都会想到实验。然而化学知识复杂、琐碎，对学生来说具有一定的难度。所以教师在实际上进行化学学习教学时，往往强调学生的化学知识的掌握，忽视了在学习过程中对学生学科素养的培养。随着新课标对培养学生学科素养的强调，项目式学习以在学习中解决真实问题被人们所熟知，作为一种有效发展学生核心素养的教学手段在化学课堂教学中有着广泛应用。项目式学习以建构主义为基础，是一种深度学习理论。将化学知识与现实生活建立联系，将学习任务拆解为一个个具体的项目，以小组合作式探究式学习的形式完成项目任务，提升学科素养[1]。从生活中的实际化学情境出发，能有效激发学习兴趣。在学生自主合作探究项目任务的过程中，培养学生的自主学习能力、辩证思维、创新能力等。

1 项目式教学主题分析

在以往对化学课堂的教学中通常采用演示实验甚至让学生观看实验视频的形式学习，课堂上依旧是教师教，学生学的机械学习模式[2]。学生在课堂上往往只是带着耳朵听，学习兴趣不高，参与度较低[3]。采用项目式教学模式以疫情期间我们每个人都离不开的医用酒精为切入点，将乙醇的学习转换为具体的项目任务，学生分组合作探究的形式在探究项目任务的过程中解决问题，获得知识，提升素养。

学生在进行乙醇的学习之前，已经学习过烃，具备一些有机物学习的基础知识，本章节内容有着承上启下的作用，对后续学习选修内容具有极大帮助。酒精在日常生活中具有广泛用途，学生虽然在日常生活中接触过酒精也在初中学习过乙醇的一些基本的物理性质，不过都是停留在表面，并没有深入到结构这一微观层面。而高中化学强调从微观结构层次分析物质的化学性质，形成“结构⟺性质”的观念[4]。教师以乙醇在防控疫情期间在生活中的的巨大作用和我国自古以来关于酒的文化的学习为主线设计项目任务，提前布置学习任务，让学生在课前提前搜索信息，通过小组协助自主探究等方式在课堂进行讨论和实验探究中完成项目任务。培养学生的“模型认知”能力、“宏微结合”思想、“科学探究”意识和“社会责任”[5]。所以选取“乙醇”作为项目任务具有一定的理论意义与现实意义。

2 项目式教学目标

学生通过调查了解市面上常用的医用酒精的度数和饮用酒的种类等基本信息，锻炼学生信息搜集分析和总结的技巧；对酒精的使用用途及对酒驾危害的调查培养了科学态度和社会责任；对乙醇结构的探究，培养模型认知能力；对乙醇与氧气的反应，乙醇与金属钠的反应等问题进行了实验探究，培养学生的科学探索意识及宏微结合思维；具体教学目标如下：

(1)通过对医用酒精的消毒作用的了解，联系课前搜集的信息，对酒精消毒原理进行猜想和假设并分组进行试验验证，发展学生探究能力、科学态度和社会责任感。

(2)通过探究乙醇与钠的反应，加深对官能团的理解，初步形成“结构决定性质”的意识，从宏观的物质现象与微观物质结构相结合，培养宏微结合的思想和模型认知能力。

(3)通过学生实验完成对乙醇的氧化反应的实验探究，分析酒精在生活中的应用和在人体内的转化，促进学生了解身边的化学，培养学生的社会责任。

3 项目流程设计

表1 “乙醇”项目教学流程

4 项目实施过程

4.1 创设情境，引入项目

[情景创设]酒精在生活中常常会见到，尤其在疫情期间，医用酒精更是我们用来消毒的重要物品。

[问题提出]除了用酒精消毒外，在什么情况下我们会用到酒精？

[小组展示]酒精在日常生活中使用十分广泛，酒精可以消毒，发烧时用酒精涂抹可以物理降温，更是有种类繁多的饮用美酒。

[任务布置]酒精用作消毒剂是利用了酒精的什么性质?设计实验验证酒精用作消毒剂的原理。

[分组实验]向含有蛋清的试管中加入酒精。

[小组展示]试管中产生了白色絮状沉淀，原因是酒精使蛋白质变性失活了，达到消毒的目的。

4.2 实验探究，搭建模型

[回顾旧知]乙醇有一股特殊的香味，常温下为液态。查询资料，了解到酒精易挥发，熔点较低而且与水能够任意比互溶。

[任务布置]回忆钠的保存方式，水和钠的反应，设计乙醇和金属钠的反应实验，完成实验表格。

[实验探究]学生分小组进行实验。

[实验过程]将绿豆大小的金属钠放入洁净的试管中，试管上方插入盛有无水乙醇注射器并连接压力传感器与电脑，通过试管塞将仪器密封，将无水乙醇注入试管中，反应开始，利用压力传感器测量的数据判断氢气生成的量，从而计算出反应物的物质的量，不仅验证了乙醇的结构还得出乙醇与钠反应的化学计量数之比。讨论乙醇结构并用球棍搭建乙醇的分子结构。

表2 钠分别与水、煤油、乙醇反应Table 2 Sodium reacts with water、kerosene、ethanol

图1 钠与乙醇反应数字化实验装置Fig.1 Digital experimental apparatus for the reaction of sodium and ethanol

[小组讨论]乙醇的分子结构究竟是什么样的。

[结果展示]钠的储存方式是保存在煤油中，这说明钠与煤油能够共存，煤油属于碳氢化合物的混合物，其中只含有C-H键，说明钠与碳氢键不发生反应。钠能够与水发生反应，水中只含有O-H键，这说明钠与水分子中的O-H键发生反应。乙醇的分子式为C2H6O，可能有CH3OCH3和C2H5OH这两种结果，通过实验结果证明钠和乙醇能够发生反应，反应产生氢气，所以乙醇的结构为C2H5OH。

[小组活动]搭建乙醇球棍模型。

4.3 乙醇的氧化反应

[小组讨论]乙醇作为燃料在生活中有什么应用。

表3 乙醇的燃烧Table 3 Combustion of ethanol

[小组讨论]使用乙醇汽油的优点

[任务布置]酒精直接点燃会生成二氧化碳和水，如果对其加一个催化剂金属铜，会有什么反应现象？

[实验探究]设计实验方案，学生分小组实验。

[实验过程]将下端为蚕茧状的铜丝，置于酒精灯上灼热，立即插入装有乙醇的试管中，重复上述步骤。填写实验表格。

[结果展示]

表4 乙醇的催化氧化Table 4 Catalytic oxidation of ethanol

[实验结果]有刺激性气体乙醛生成。

[真实情境]在马路上经常看到交警查酒驾。

[小组讨论]过量饮酒对身体的影响，酒后驾车的危害，酒精检测仪是怎么如此精准的检测酒驾的。

[小组展示]酒精在人体内的转化形式为“乙醇→乙醛→乙酸→二氧化碳、水”由于大量喝酒后乙醛堆积在体内，可能会导致会头昏、呕吐、脸色变得发红，而且人的大脑也会变得不受调节。我们查酒驾的主要原因就是为了避免酒后开车时发生车祸。我们作为中学生也要做到不酒驾，面对身边有喝了酒还开车的人要及时劝阻。交警使用的酒精检测仪进行查酒驾，所使用的也是酒精的氧化反应原理，检测仪器中的还原剂与乙醇发生反应后检测仪会变色。

5 项目反思

从化学的角度认识社会，通过身边的化学现象清楚的认识到化学与生活的紧密联系。将生活中的化学现象与项目任务相结合，激发学习兴趣，提高课堂参与度。整个项目任务的解决过程中，主要为学生相互协助，小组为单位进行完成实验，教师只是充当了实验引导者的角色，充分发挥了小组学生的集体主观能动性。让学生在解决问题的过程中不仅仅学到了知识，更促进了学生核心素养的发展。

以学生在疫情期间频繁接触的酒精消毒液出发，围绕酒精的消毒原理，乙醇与钠的反应，乙醇的氧化反应设计项目。从钠能与水发生反应而不与煤油不发生反应，类比法推测乙醇的结构并设计实验验证猜测，进一步了解化学结构与性质的关系。将实验现象与物质结构结合起来，促进学生的宏微结合与模型认知能力。从酒精灯的燃烧引出乙醇汽油这种清洁燃料的使用。从乙醇的催化氧化引出酒精在人体内的氧化从而引出饮酒对个人和社会的危害，实现学生社会责任感的培养。在此次项目任务的解决过程中，学生的资料搜集分析能力、宏微结合思想、模型认知能力、社会责任感及动手能力都得到提升。