大概念统领下的项目教学——以单元复习“手机中的材料”为例

韩建丰

（北京市广渠门中学 北京 100062）

《义务教育化学课程标准（2022年版）》指出：要充分关注学生个性化、多样化需求，注重学科内融合，明确学习主题，凝练大概念。［1］

大概念单元教学设计是应用系统方法分析研究单元教学的问题和需求，确定解决问题的教学策略，并对教学结果进行评价的一种计划过程和操作程序。单元教学是一个在学与教的境脉中发展演化的过程。大概念统领下的项目教学强调从整体性看待影响教学成效的各种条件，强调将各部分有机地联合起来构成一个整体，各个环节相互关联。

建构主义学习理论强调以学习者为中心，要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体，教师要由知识的传授者转变为学生主动建构意义的帮助者、促进者。［2］整体设计和合理实施单元教学，注重探究式教学，引导学生开展自主学习，开展以化学实验为主的多样化探究活动是改革的方向。

项目教学法是在老师的指导下，将一个相对独立的项目交由学生自己处理。信息的收集，方案的设计，项目实施及最终评价，都由学生自己负责，学生通过该项目的学习活动，了解并把握整个过程及每一个环节中的基本要求。

本文以初三复习课“手机中的材料”，整合了课程标准中相关的学习主题：金属与金属矿物、化学与可持续发展、化学与资源，以及基本化学实验技能和科学探究的态度，在大概念统领下，进行单元复习教学，提升学生的化学核心素养。

一、单元项目背景分析

手机是生活中常见的电子产品。以“手机中的材料”为项目情境，进行金属的性质、金属材料知识的复习，能够帮助学生体验应用化学知识解决实际问题，提高知识的应用能力。

1.教学内容分析及课时分配

第一课时为“手机中的金属”，手机的主板中含有较多的金属，回收利用废手机主板上的金属可以加强环境保护。涉及到的复习内容主要有：金属的性质、金属的鉴别、金属混合物的除杂，量取液体、过滤操作、垃圾分类等，还可根据化学方程式进行简单计算。

第二课时为“手机中的材料”，引导学生强化对有机材料、合金材料、无机非金属材料、钢铁生锈原理的认识。

2.学生情况分析

学生已有一定的项目式学习体验，能够较好地参与主题式活动，对真实情境下的化学问题有一定的思考能力。进入总复习阶段，学生希望通过解决与生活息息相关的问题来进行复习，不希望简单重复地复习知识。

3.目标分析

化学观念：认识到手机内部存在各种物质，巩固物质的组成与结构、性质与应用等化学概念。

科学思维：第一课时建构金属回收模型，第二课时应用模型讨论手机中材料选择的依据，提升学生解决真实问题的能力和创新意识。

实验探究与实践：以实验探究提高获取和加工信息的能力，进行方案设计。

科学态度与责任：参与“金属的回收”与“非金属材料的选取”的学习活动，形成对社会可持续发展的正确认识，并且勇于担当社会责任。

二、单元项目教学设计

1.大概念下的主题项目单元结构设计见图1。

图1 大概念项目主题结构

2.分课时教学流程

见图2、图3。

图2 第一课时教学流程

图3 第2课时教学流程

3.教学实施过程

第一课时

第一阶段，项目引入。

任务一：报废的手机属于什么垃圾？

第二阶段，金属鉴别。

进行手机主板展示。

任务二：如何鉴别金属？

探究手机中含有的金属的活动性顺序。

请对下列金属进行活动性排序：Fe、Al、Mg、Cu、Ag、Au、Pt、Pd。

第三阶段，金属除杂与分离。

阅读材料：手机中的电子元器件、主板、芯片等零部件中包含多种金属，除镁、铝、铁外还有铜、金、银、钯等回收价值高的贵金属。电子设备主板中含量：金280 g/t、银2 kg/t、铜100 kg/t、钯100 g/t，铁的含量也相当高。自然界中：金矿的含金量低至3 g/t，也具有开采价值，因为即使精选矿得到的金精矿也只有70 g/t左右。我国铂族金属资源主要是铜镍矿床，铂族金属的平均品位只有0.4 g/t，世界铂族金属矿的品位为0.6～23g/t。铜矿、银矿也达不到上述含量。

任务三：设计实验“回收手机中的金属铁和铜”。

任务四：学生实验。

将11.2 g铁和6.4 g铜平分于20支试管中，每小组1 支试管待用；每支试管中加入6 mL 硫酸溶液（17.5%、密度为1.12 g/mL）。

任务五：判断铁和硫酸的反应是否完全。

提出问题：如何保证铁被完全反应，从而得到纯净的铜？

任务六：如何回收手机主板中的金和银？

金、银、铂、钯等贵重金属的回收价值很大，工业回收中会用到硝酸，但会产生污染气体，根据元素守恒推断污染的气体可能为：NO、NO2。

第四阶段，项目成果汇报。

小组总结后汇报：“手机中的金属”回收的意义、鉴别金属的方法、书写工业生产流程图、检验某反应物是否完全反应。

第二课时

第一阶段，认知手机中的有机合成材料。

活动一：有机物的单体分子形成聚合物分子有几种模式？

活动设计：用曲别针进行连接实验。

得出结论：“曲别针链”可以由一种或几种不同颜色的曲别针组成。聚合物分子也可以由同种或几种不同单体分子形成。

第二阶段，选取合适的包装材料。

活动二：提供的纸张、纤维、塑料、橡胶等材料。

提出问题：可选择上述哪种有机材料，用于包装需要邮寄的物品（手机），并说明理由。

第三阶段，体验玻璃和陶瓷等无机非金属材料的特点与应用。

活动三：学生实验“用光纤进行通信”。

小组内伙伴之间隔一个屏障，彼此不能看见对方。用一根光纤穿过屏障。用一支激光笔靠近纤维的一端闪光。用一闪表示“是”，连续两次闪光表示“不是”，用此向伙伴传递信息。互换角色，再按同样方法实验。

第四阶段，复习合金材料的特点与钢铁生锈原理。

活动四：家庭实验“对比三种钢的生锈现象”。

用纸巾将一个金属垫圈（低碳钢）、一根钉子（高碳钢）和一个不锈钢螺栓包在一起。把纸巾包放在塑料袋里，再倒入一杯盐水，封好袋子。1～2天后，拿出三种钢制物品，观察现象。

提出问题：不同类型的钢各发生了什么变化？哪种变化最大？哪种变化最小？分析原因。

三、教学反思

1.“大概念统领下项目教学”的设计思路

项目教学设计方案应取材于鲜活的情境，联系生活实际，让学生通过生活中的现象进行化学探究活动。［3］以第一课时“手机中金属”的设计思路示例：手机中的金属—一类物质—物理通性—化学通性—整体认知。金属活动性—金属活动性顺序表—金属性质整合—解决实际问题（鉴别、回收与工业生产）—形成认识物质的基本思路和方法—科学素养落地。

2.“大概念统领下项目教学”对学生发展的意义

对学生信息获取与加工、实验设计与分析、解决实际问题等能力的培养，需关注学生的主体性，立足于学生的自身状况和知识水平，促进学生发展。项目学习以学生为中心，注重培养学生对项目任务的自主探讨和独立学习的能力，充分发挥学生的主观能动性。让学生大量阅读课外科技知识，更多地接触和认识社会，用“化学视角”去观察问题和分析问题。［4］