进行“物质的检验”项目式学习，发展学生的核心素养

于宝忠 杜丽

关键词：物质的检验;项目式学习;核心素养

选修课程旨在为学生的学习提供丰富多样的选择，《普通高中化学课程标准（2017年版）》对选修课程不设“内容要求”，而是给出选取内容的角度和思路，给教师在教学内容的选择及课时计划的安排上留出较大的空间。“物质的检验”是人教版高中化学选修课程系列1“实验化学”模块“基础实验”主题的内容，是在学生系统学习了化学基础理论和基础知识，并具备一定基本技能的基础上，侧重从实验技能角度学习物质检验的思路与方法[1]。

项目式学习是一种以提升探究能力为目标，以解决具体问题为驱动，以学生活动为中心的学习模式[2]。新课程改革强调高中化学学科教学要从“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学精神与社会责任”五个维度落实学生化学学科核心素养培养，从而形成能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力[3]。借鉴项目式学习模式，“物质的检验”一课整体设计成连续的两课时，并按大课一次完成教学。第1课时为“河水成分分析”，第2课时为“河水成分实验探究及河水水质监测与污染治理”。

一、教学与评价目标

1.教学目标

（1）通过对河水样品中所含物质（离子）的分析讨论，培养学生的问題意识，引导学生从宏观与微观、变化与平衡以及基于证据的视角分析和解决实际问题。

（2）通过对河水样品中常见物质（离子）的检验（定性）实验探究，培养学生的科学探究意识与实验技能，引导学生能基于变化与平衡视角建立物质检验认知模型。

（3）通过对河水中部分物质（离子）的定量测定方法的研究，引导学生关注科学研究的严谨性和客观性，培养学生的科学精神，感受化学学科的功能价值。

（4）通过对河水污染治理解决办法的讨论，引导学生关注生活，关注社会，增强学生的社会责任感，促进实现个人价值。

2.评价目标

（1）通过对河水样品中所含物质（离子）的分析讨论，诊断并发展学生宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想以及证据推理与模型认知的素养水平（孤立水平、系统水平）。

（2）通过对河水样品中常见物质（离子）检验的（定性）实验探究，诊断并发展学生的证据推理与模型认知的素养水平（定性水平）和实验探究水平（定性水平、定量水平）。

（3）通过对河水中部分物质（离子）的定量测定方法的研究，诊断并发展学生的科学精神与社会责任意识素养（学科价值视角）。

（4）通过对河水污染治理解决办法的讨论，诊断并发展学生的社会责任意识素养（学科价值视角、生活价值视角、学科和生活价值视角）。

二、教学与评价思路设计

本节课以河水中所含物质的实验探究及河水污染的治理，创设真实的问题情境，从定性检验，到定量测定，再到治理方法讨论，引导学生提出问题、分析猜想、进行实验设计和实验验证，在应用化学知识解决问题的过程中，诊断并发展学生的化学学科核心素养，实现素养为本的课堂教学。教学与评价思路设计如图1所示。

三、教学流程

1.河水成分分析（第1课时）

板块一、河水中所含物质（离子）的猜想

[学习任务1]分析河水中所含物质（离子）（如图2所示）。

[评价任务1]诊断并发展学生宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想以及证据推理与模型认知的素养水平（孤立水平、系统水平）。

[问题情境1]多媒体播放葫芦岛宣传片视频。

[教师]经济发展、科技进步为我们的生活增添了许多美的因素。然而随着工业的快速发展和城市人口的急剧增加，我们生活环境的污染也越来越严重。

[PPT展示]葫芦岛城区地图和茨山河照片。

[教师]近几年市政府加大了茨山河沿岸的治理力度，使河岸两侧绿树成荫，每天早晨和傍晚都会有许多人沿着河岸锻炼身体，因为河水有味，许多人锻炼时会戴上口罩。分析以上信息，你能提出什么问题？

[PPT展示]物质检验。按检验目的可分为定性检验、定量检验和结构测定等。

[教师]我们要检验茨山河水中含有哪些物质？

需要怎么做？

[学生]实验检验之前我们首先要对河水的成分进行分析预测，然后设计实验方案，再做实验，分析结论。

[教师]分析预测河水样品中主要含有哪些物质，要避免盲目性，你觉得首先需要怎么做？

[学生]查找资料、了解上游环境、初步观察河水性质……。

[PPT展示]茨山河取水点上游环境地图。

[学生]取水点上游周边主要分布了居民生活区，说明河水中的物质主要来自地表岩石的溶解和生活污水的排放。

[教师]我们怎么知道河水中含有的电解质？

[教师]利用仪器测定河水样品的电导率。

[学生]利用pH试纸测定河水样品的pH。

[教师]以小组为单位讨论河水样品中所含有的物质（离子）有哪些？

[教师]请一个小组汇报讨论的结果，其他小组评价、补充、修正。

[板书]教师结合学生分析进行板书（见图3）。

[教师]物质检验常见的方法有物理法、化学法和仪器分析法。物质检验的一般思路因物质的状态有所不同。混合溶液中的离子检验要防止相互干扰。

[设计意图]通过真实问题情境的创设，引导学生提出问题，培养学生的问题意识，激发学生探究欲望。

通过对河水中物质（离子）的推理分析，引导学生能从生产生活实际，以及物质之间的相互转化视角（化学平衡、离子反应及氧化还原视角）分析问题，基于变化与平衡视角建立物质检验认知模型。诊断学生的宏微观、变化观以及证据推理与模型认知的素养水平，培养学生小组合作意识。诊断学生的化学核心素养水平（孤立水平、系统水平）。

2.对河水成分的实验探究及水质监测与污染治理（第2课时）

板块二、河水中所含部分物质（离子）的检验（定性）。

[学习任务2]对河水中可能含有的部分物质（离子）的检验（定性）（如图4所示）。

[评价任务2]诊断并发展学生的证据推理与模型认知的素养水平（定性水平）及实验探究水平（定性水平、定量水平）。

[问题情境2]讨论设计检验河水样品中常见物质（离子）的实验方案。

[教师]请大家运用学过的物质检验知识，讨论设计检验河水样品中常见物质（离子）的实验方案。

[学生]小组合作讨论、汇报、评价实验方案，并分组进行实验。

[学生]汇报实验结果。

[教师小结]河水中的成分远比我们想象要复杂，课堂所学的常用检验方法，一般只适用于物质的鉴别与鉴定，当有些离子含量较少时，我们运用这些常用方法无法检测出来。

[设计意图]通过对河水样品中常见物质（离子）的检验（定性）实验方案的设计与实验探究，培养学生的科学探究意识，诊断并发展学生的实验探究水平（定性水平、定量水平）。

板块三、河水中部分物质（离子）的定量测定。

[学习任务3]河水中部分物质（离子）的定量测定方法（设计思路如图5所示）。

[评价任务3]诊断并发展学生的科学精神与社会责任意识素养（学科价值视角）。

[PPT展示]权威部门作出的2018年茨山河水质监测报告显示，全河段均为劣Ⅴ类水质。为掌握地表水的水质状况，环境监测部门通常监测哪些项目呢？

[PPT展示]国家生态环境部“全国地表水水质月报”。

[教师]当前我国水质监测技术主要以理化监测技术为主，包括化学法、电化学法、原子吸收分光光度法、离子选择电极法、离子色谱法、气相色谱法和等离子体发射光谱（ICP—AES）法等。其中，离子选择电极法（定性、定量）、化学法（重量法、容量滴定法和分光光度法）在国内外水质常规监测中普遍被采用。

[问题情境3]可以使用溶解氧传感器，把设备带到河边去直接检测水中的溶解氧，但成本稍高。也可用化学容量滴定法进行检测。

问题：溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件。

某课外小组采用碘量法测定学校周邊河水中的溶解氧。实验步骤及测定原理如下：

（1）取样，氧的固定

用溶解氧瓶采集水样。记录大气压及水体温度。将水样与Mn（OH）2 碱性悬浊液（含有KI）混合，反应生成MnO（OH）2，实现氧的固定。

（2）酸化，滴定

将固氧后的水样酸化，MnO（OH）2 被I-还原为Mn2+，在暗处静置5 min，然后用标准Na2S2O3溶液滴定生成的I2（ 2S2O2-3 +I2 == 2I-+ S4O2-6 ）。

试回答：（1）取水样时应尽量避免扰动水体表面，这样操作的主要目的是。

（2）取100.00 mL水样经固氧、酸化后，用a mol·L-1Na2S2O3溶液滴定，以淀粉溶液作指示剂，终点现象为;若消耗Na2S2O3 溶液的体积为b mL，则水样中溶解氧的含量为mg·L-1。

[教师]通过这道试题，我们可以看出用化学法测定水中溶解氧虽然稍显麻烦，但成本低，精确度也较高，因此在国内外水质常规监测中被普遍采用。

[设计意图]通过对我国地表水水质监测指标和监测技术的了解，创设河水中部分物质的定量检测方法的真实问题情境，引导学生关注现代科技水平的进步，关注科学研究的严谨性和客观性，感受化学学科的功能价值，诊断并发展学生的科学精神与社会责任意识素养（学科价值视角）。

板块四、河水污染的解决办法[学习任务4]河水污染的解决办法（如图6 所示）。

[评价任务4]诊断并发展学生的社会责任意识素养（学科价值视角、生活价值视角、学科和生活价值视角）。

[问题情境4]资料显示，受限北方地区河道自然径流条件、老工业基地产业结构影响，加之城镇污水处理设施及配套管网建设滞后，我市的水环境形势依然严峻，五里河、连山河、茨山河部分河段处于严重污染状态。

[学生讨论]对于葫芦岛市的“三河”污染问题，你有什么好的建议？

[PPT]新闻：葫芦岛市打响重污染河流治理攻坚战。

[总结]通过今天的学习，你有什么感受要和大家分享？[作业]通过资料检索，了解地表水检测指标中“化学需氧量”“高锰酸钾指数”“氨氮”及“总磷”的测定方法。

[设计意图]通过对河水污染物解决办法的讨论，引导学生关注生活、关注社会，激发学生热爱家乡、服务社会的情感，促进个人价值实现，发展学生的社会责任意识素养（学科价值视角、生活价值视角、学科和生活价值视角）。

四、教学反思

1. 选修课程应灵活选择教学内容与教学模式

《普通高中化学课程标准（2017年版）》选修课程设置了“实验化学”“化学与社会”“发展中的化学科学”3个系列。实际教学中，教学内容的选择应与高中化学必修或选择性必修模块有较高的相关性。比如：以往教学中被忽视的化学实验操作、与学生生活密切的STSE内容，以及与高中化学概念理论发展联系紧密的前沿科学。通过设计调查研究、综合实践、科学探究等较好地落实学生核心素养的教学模式，使学生运用所学元素化合物性质、有机物性质、化学实验和化学反应原理等知识，基于化学学科视角分析解决实际问题，侧重对化学科学的整体感知，感受化学学科的价值功能，建立积极的生活态度和观念，实现健康的生活行为。

2. 教学设计应板块化和整体化

本单元教学设计通过板块化、整体化设计，从科学猜想，到实验设计与验证，从定性检验到定量测定再到治理方法讨论，使本单元成为一个有机整体。从宏观现象深入微观本质，从生活现象到化学本质再到社会问题，符合“从生活走进化学，从化学走向社会”的理念，充分发挥在化学课堂中培养学生的学科核心素养功能。