高中化学项目式教学设计与实践

伍宗奎 吴东旭 王伟 姚如富

摘要：选取“胃药达喜的有效成分之含量测定”为项目学习主题，以胃藥达喜的有效成分分析、含量测定为项目开展学习活动，让学生在项目学习过程中掌握定性、定量实验的基本思路和操作规程，认识化学与生活的关联性，提升化学学科核心素养和利用化学知识解决生活中问题的能力。

关键词：项目学习;胃药达喜;真实情景;化学核心素养

文章编号：1008-0546（2022）09-0044-04中图分类号：G632.41文献标识码：B

新版普通高中化学课程标准明确提出要围绕生命健康相关问题，如药物成分检验、药物设计与合成等开展综合实验项目。[1]据不完全统计，我国每天约有1863人被确诊为胃癌，1370人因胃癌死亡，胃癌已成为仅次于肺癌死亡人数的癌症。[2]作为胃病高发国，我国胃药种类繁多，相当一部分为抑酸类药物。因此，本课例以“胃药达喜的有效成分测定”为主题，融合铝、镁盐性质、酸碱中和滴定、指示剂使用等高中化学课程重要知识，以学生探究为方式推进，以期培养学生运用化学知识解决实际问题能力，让学生体会化学学科的“生活化”和“实用性”。

一、内容定位与学习价值

本课例源于新人教版高中（化学必修第二册）第八章第二节中合理用药，[3]针对高一下学期的学生设计。课例学习价值包括三个方面：（1）学科价值。化学学科价值是指化学对其他学科也起着推动作用，[4]学生通过胃药的探究，有利于其对生物、药物化学等其他学科萌生兴趣。（2）育人价值。本课例从真实案例切入，通过胃药的原理和成分探究提升学生对化学知识的运用能力，以实现学科立德树人的根本宗旨、提升公民基本科学素养。（3）社会价值。学生通过对化学制药过程的探究，明晰化学学科在日常生活中的作用与价值，建立化学造福人类的化学观念。

二、教学设计理念和思路1.教学设计理念主要包括以下四个方面：

（1）基于真实情景，自然推进。由父亲自制药品的真实事件导入，学生结合课前所查阅资料，确定自制药品的步骤，并以此为驱动推动项目教学的顺利进行。

（2）体现化学科学的严谨性、科学性。尤其在药物、食品等行业的运用必须遵循严谨的科学态度，以此发展学生“科学态度与社会责任感”。

（3）注重高阶思维培养，促进知识的系统化、结构化。引导学生运用所学知识解决复杂的实际问题，探索高阶思维形成的方法与途径。

（4）注重“教、学、评”的一体化。根据新课标“实施‘教、学、评一体化”和贯彻过程性评价和结果性评价有机结合的要求。在教学设计时，关注学习任务和评价任务、学习方式和评价方式的系统设计。[5]

2.教学设计思路

（1）播放新闻，引导学生对自制药品的步骤进行排序。（2）根据排序，引导学生展示自己所搜集资料，分析成分与作用。（3）为了验证有效成分，分析抑酸原理，并设计实验进行验证。（4）根据排序提出单次摄入量问题，设计并实施药片有效成分含量测定实验。（5）总结回顾课例所涉及知识，鼓励课后继续探究。

三、学生学案设计

为培养学生在实验探究过程中能自主计划、实验、调控、反思以及自我评价的能力，本项目教学的学案设计如下（见图1）：

四、教学流程

根据本项目教学的设计理念、思路，结合教学流程图（见图2），教学实施的核心步骤如下：

1.课前任务：查阅资料，了解“达喜”的成分

【课前准备】教师提前将全班学生按照“同组异质，异组同质”原则进行分组，发放学案、资料，布置作业：（1）通过网络、教师发放的资料了解抑酸胃药;（2）找出胃药“达喜”有效成分并完成学案中表1。

【活动目的】培养学生多渠道收集和整理资料的能力。

2.创设情景，引入项目主题

【教师】目前新冠肺炎疫情仍未结束，全球累计感染人数已经超过4亿，人类在与疾病斗争的千百年中，已经研发出的药物种类超过了20000种，这些药品每天都将挽救数以千计人的性命。那么药品的研发究竟有哪些步骤呢？接下来我们通过一个短片来了解一下，教师播放“高中学历父亲为救儿子自制药品”视频。[6]

【教师】如果你是这位“药神”父亲，你制药需要经过哪些步骤呢？老师提前为大家准备了步骤贴，请大家以小组为单位为步骤贴排序？（教师提前为每个小组准备制药的步骤贴。）

【学生】小组讨论后，根据老师提供的制药步骤卡片进行排序。

【教师】大家的排序虽然不尽相同，但都将确定有效成分作为第一步，制备原理排到第二或第三，既然是自制药品就必须有充分理由，黑板上是老师根据视频中任务的采访视频得出的顺序（见图3）。

【活动目的】让学生通过已有经验和知识主动梳理制药步骤，增加参与感并引出任务一：药品有效成分分析。

3.任务一：达喜的成分分析

【教师】既然自制药品第一步是确定有效成分，那么同学们知不知道市面上的胃药的主要成分都有些什么呢？

【学生】碳酸氢钠、氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸钙、碳酸氢钙、铝碳酸镁。

【教师】大家回答得很棒，前面几种成分都是我们熟悉的能与胃酸反应的物质，老师想知道说出铝碳酸镁的同学是怎么知道的？

【学生】从课前资料里面找到的、从网上找到的。

【教师】看来大家对生活中化学品的探索热情还挺高的！现在屏幕上显示的就是“达喜”的药物说明书（见图4），其有效成分就是铝碳酸镁。但除此以外还有很多其他的辅料，课前让大家完成学案中表1，接下来就看看大家的研究情况。

【小组展示】通过课前资料的讨论，由小组代表汇报小组结果（有学生还查询到了各成分作用：铝碳酸镁为有效成分，甘露醇为填充剂，糖精钠为改味剂，硬脂酸镁为润滑剂，淀粉为助流剂等）

【过程性评价】在对小组成分进行检查的同时，对找出成分后还进行作用分析的小组进行肯定。激发学生学习内在动机。

【教师】各组同学结果都大同小异，在实际制药中，大多数辅料在同状态（固、液）药品中的作用也经常是大同小异的。既然知道了“达喜”成分，请大家根据所学知识，写出甘露醇（C6H14O6）（提示葡萄糖）、硬脂酸镁（C36H70MgO4）（提示由两分子硬脂酸钠与MgSO4反应而来）的化学结构简式。

【学生】根据老师提示书写硬脂酸镁、甘露醇的化学结构简式和碱式碳酸铝镁分子式（略）。

【活动目的】通过学生的讨论，增强学生的参与感，同时提升学生的合作学习和表达能力;通过书写结构式，既回忆了相关知识，又为后面达喜与胃酸反应方程式推测打下基础。

4.任务二：探明达喜抑酸原理

【教师】大家写得都很正确，既然清楚了有效成分是铝碳酸镁，那么它与胃酸是如何反应而达到抑酸目的的呢？大家能否根据自己所学知识推测出铝碳酸镁与胃酸（盐酸）的反应并说明理由？

【学生】回忆碱式盐与酸的反应。推测铝碳酸镁与胃酸反应会产生CO2、MgCl2、AlCl3和H2O，产生二氧化碳是因为碳酸根与酸反应产生，氯化镁和氯化铝是镁离子和铝离子与盐酸反应产生。

【教師】大家的推测是否正确呢？化学是基于实验的一门学科，推测是否正确要经过实验的检验，那么大家能否设计实验证实我们的推测呢？

【学生】用澄清石灰水检验二氧化碳的生成，在反应液中加入过量的NaOH溶液根据沉淀证明AlCl3和MgCl2的存在。

【教师】大家能够想到利用氢氧化铝溶于过量碱氢氧化镁不溶非常棒，但是由于二氧化碳能溶于水，若要产生二氧化碳气体再通入澄清石灰水需要的量必须较大，所以我们可采用二氧化碳传感器检验CO2的生成更加灵敏、直观。现在大家利用老师提前为大家准备的实验器材与药品进行实验并记录。

【学生】小组组内合作（尽量做到所有组员均有参与），依据刚才讨论的实验方案进行实验，并完成学案任务2中的表2。

【教师】老师看到各组都通过实验结果证明了自己预期的推测，接下来请大家在学案上写出铝碳酸镁与盐酸反应的化学方程式。

【学生】Al2Mg6（OH）16CO3·4H2O+18HCl=2AlCl3+6MgCl2+CO2↑+21H2O

【活动目的】在碱式盐性质的基础上，引导学生推测反应方程式并设计实验进行验证，能够有效诊断和提升学生的证据推理与模型认知素养。

5.任务三：“达喜”中有效成分（铝碳酸镁）测定

【教师】根据前面制药步骤排序，请各位“药神”分小组思考讨论如何获得自制药品的单次服用量？

【学生】经过激烈的讨论后，学生提出根据说明书用量与药片有效成分含量得出单次摄入量，再测定出自制药品有效成分的含量，从而得出自制药品的单次服用量。

【教师】想法很好，那么我们该如何测定铝碳酸镁含量呢？

【学生】学生经过小组讨论得出两个方案：方案一，用酸溶后加过量氨水称量，根据沉淀的Mg（OH）2中镁质量守恒计算铝碳酸镁含量;方案二，与酸反应后根据二氧化碳的产生量，根据抑酸方程式计算。

【教师】大家的方案都具有代表性，但是老师有两个疑问：（1）方案一中氢氧化钠是否会与辅料中的硬脂酸镁反应？（2）方案二中二氧化碳含量如何精确测定（含溶解部分）？由于时间关系，老师通过查阅资料后找到“达喜中铝碳酸镁含量测定方法”[7]的资料（见图5）。

【教师】请根据老师提供的资料卡检查各组的药品和仪器有无缺少，并根据资料卡列出实验步骤。若有疑问先小组讨论解决，若未解决可举手示意。若没有问题报告老师后进行实验并记录数据完成学案中的表3。

【学生】检查药品和仪器并讨论、梳理实验步骤，明确小组成员分工后举手报告老师，进行实验操作，并完成学案任务3。

【活动目的】通过资料获取信息，确定实验方案并完成实验，提升学生在陌生环境下，充分利用资料文献进行实验探究和与他人合作的能力。

6.总结反思

【教师】让学生以小组为单位总结交流一下本堂课所涉及的化学知识后由教师进行补充、点评和总结（铝、镁盐性质、滴定操作、有机结构式、CO2传感器使用、溶液中离子检验等）。并请同学谈谈自己心得体会，课后思考如何完善方案二，及时巩固本课涉及的生疏知识。

【学生】实验小组代表进行总结，结合教师的点评与总结再次回顾知识。课后思考是否可完善方案二并对相关知识进行巩固复习。

五、教学反思与总结

本次“胃药达喜中有效成分之含量测定”课例是基于真实情景的项目式教学的一次探索。从实际教学效果来看，学生的文献阅读能力、实验操作能力、小组合作能力和思维发散能力得到了训练与发展，同时增进了师生之间的感情。但是由于项目式教学具有开放性大、影响因素多、学生思维发散等特点，要求教师必须具备更广的知识储备和更强的活动把控能力，同时要尽可能多地预设可能出现的问题并制定相应的应对策略。因此，项目式教学对教师职业素养提出了更高要求。比如课例中教师对学生不完善的方案没有采取简单的否定，而是指出方案的不严谨之处，并鼓励学生课后进一步完善方案，便是对教师临时应变能力的考验。

由于对项目式教学理解不够和运用不熟练以及自身水平等因素，教学过程中还存在如学生自主性偏弱、设置引导问题不够精准等问题，但是在项目式教学中，学生在拆解任务、分工协作、探究询证、思维外显和总结模型的活动中能力逐步提高得到了实际验证。同时为以后的项目式教学提供了改进的依据。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：54-55.

[2]唐琳.胃癌候选人如何产生？[J].科学新闻，2017（7）：28.

[3]人民教育出版社，课程教材研究所，化学课程教材研究开发中心.普通高中教科书（化学必修第二册）[M].北 京：人民教育出版社，2019.

[4]王伟，王后雄.学科核心素养视域下的化学学科本质理解：意义与视角[J].化学教学，2019（11）：3-7.

[5]袁振东，武丹，陆誉文.基于真实问题情景的化学活动课设计[J].化学教育，2020（7）：14-15.

[6]王薇，刘祖雄，陶志强，杨小松.铝碳酸镁咀嚼片的制备方法改进及其质量控制[J].中国药房，2015（13）：1824-

1826.

[7]刘文莉.基于新课标的“探究解酒药的开发构建乙醛性质”项目式教学[J].中学化学教学参考，2020（2）：31-33.