立足项目，指向能力

程樑 符爱琴

摘  要：初中化学创意课程是基于国家课程进行的校本化拓展，以培养学生关键能力为宗旨，以项目化为主要教学模式，以项目为教学单元，让学生通过持续的探究实践解决真实的问题，达到对初中化学核心概念和知识的深刻理解和再建构以及思维的迁移。课程中的“制作简易制氧机”项目共分4个课时，分别为入项活动（原理学习和市场调查）、样品制作（调研交流和完成样机）、项目迭代和项目评价。

关键词：初中化學；创意课程；关键能力；制作简易制氧机

本文系江苏省教育科学“十三五”规划重点资助课题“指向关键能力的初中化学创意课程研究”（编号：Ea/2020/05）的阶段性研究成果。

《义务教育化学课程标准（2022年版）》承袭《普通高中化学课程标准（2017年版）》的理念，提出“培养学生适应个人终身发展和社会发展所需要的必备品格、关键能力”［1］的要求。学校教育对学生关键能力的培养主要通过特定的课程与教学来实现。由此，我们开展了“指向关键能力的初中化学创意课程”的研究。初中化学创意课程是基于国家课程进行的校本化拓展，以培养学生关键能力为宗旨，以项目化为主要教学模式，以项目为教学单元，让学生通过持续的探究实践解决真实的问题，达到对初中化学核心概念和知识的深刻理解和再建构以及思维的迁移。学生在课程学习过程中逐渐提高自身的认知能力、合作能力、交际能力、实践能力和语言表达能力等，形成应对真实情境问题的化学学科关键能力。本文分享初中化学创意课程中“制作简易制氧机”项目的实施与思考。

一、确定包含关键能力要求的项目学习目标

初中化学创意课程中的教学单元——项目，通过真实问题的解决去撬动学生的挑战欲和探究欲，通过项目完成来满足学生的求知欲并获得成就感，促进学生自主学习。以项目为具体抓手实施课程的过程中，有目的地创设“做中学、用中学、学中思”的学习氛围，引导学生恰当选择和充分利用学习资源，在体验、实验、讨论与分享中获得知识、技能的发展以及能力、素养的提升。学生通过调查实践、探究性实践、调控性实践和技术性实践，去考虑特定环境和特定使用人群的实际需求，自主调用多学科相关知识，应用技术与工程的方法，经历项目产品的制作与迭代过程，体验“提出问题—分析问题—解决问题”的科学研究方法，体会化学学科知识在工程技术中的应用，发展关键能力。

“制作简易制氧机”项目是围绕初中化学核心知识“氧气的制取”而设计的，本项目学习目标如下：

（1）通过设计制作简易制氧机，初步发展跨学科知识应用于实践的能力，激发创造力，感悟化学学科知识在特定场景中的应用。

（2）通过选择制氧剂，基于物质的性质和用途，从辩证的角度，初步分析和评价物质的实际应用，并建立需求与实验原理和实验装置选择之间的关系。

（3）通过迭代改进设计方案，提升合作解决问题的能力，学会通过科学推理获得正确结论，实现将化学知识转化为项目产品。

（4）通过积极参与制作和展示活动，发展主动表达、反思交流的能力，体会化学在生产生活中的应用价值。

二、依据目标逐步推进项目实施

借鉴项目化教学理念和方法，从课程研发、设计到教学实践，支持学生开展基于科学探究的项目化学习活动。在学习活动开展前，教师首先要让学生明确项目任务，然后引导学生通过调查研究等手段确立研究对象，选择研究方法，有可能的话完成项目样品。之后，教师引导学生对比反思、优化设计，进行项目产品的迭代。最后，教师组织学生开展展示交流，完成项目评价。

“制作简易制氧机”项目共分4个课时，分别为入项活动（原理学习和市场调查）、样品制作（调研交流和完成样机）、项目迭代和项目评价。

（一）第1课时：入项活动

1.结合生活案例，引出项目任务

教师创设情境：梓涵爷爷有慢性支气管炎，爸爸要到西藏出差一段时间，妈妈经常加班，常常感到头晕，医生建议他们适量吸氧。提出任务：根据所学知识，帮助梓涵家设计并制作一台简易制氧机。

项目学习伊始，教师结合真实的生活情境，创设生活化问题，涉及梓涵家多位成员的不同场景需求，引出项目任务，并以此激发学生兴趣，引导学生思考。

2.开展市场调研，了解制氧机的特点

“调查研究常见制氧机构造及原理”是本项目学习的一个课外任务。利用课余时间，学生带着任务，走进医疗器材店或者开展网络调查，寻找符合梓涵家需要的制氧机，对商品进行拍照或者截图。结合所学的实验室制取氧气的装置相关知识，分析制氧机各部分构造的作用，了解其制氧原理。小组成员之间展开沟通交流，根据各自的兴趣和能力选择研究方向。

学生带着需求进行调研，为下阶段研究提供材料。布置调查研究性质的课程任务，可以让学生融合知识与实际生产，更好地学会将化学知识应用于真实场景，发展调查分析能力。

（二）第2课时：样品制作

1.交流调研成果，确立研究对象

小组代表分享交流前期调查成果（详见表1）。

师生共同讨论选定制氧机的类型：电子制氧机电解水制氧，耗电量大且价格最高，对于家庭来说实用价值不大；分子筛式制氧机利用空气制氧，侧重物理方法，制氧装置较复杂，不便于随身携带；富氧膜制氧机制得的氧气浓度太低；化学药剂制氧机的原理、装置构造，都贴近于实验室制氧，便于项目制作。因此，师生一致决定选取化学药剂制氧机作为研究对象，进行项目规划。

学生通过调查研究、观察实物、交流讨论、分组实验等方式，确定简易制氧机最佳的反应原理，在此过程中，发展信息收集能力、分析和选择化学原理的能力。

2.选择制氧方法，设计简易制氧机

（1）选择合适的制氧方法

师  利用化学原理制取氧气需要考虑哪些问题？

生  反应速度适中、原料价格便宜、来源广泛、污染少、实验安全、制得的气体较为纯净……

师  通过化学反应制取氧气，有哪些方法？

（学生在学案上归纳产生氧气的方法：光合作用、工业制氧气、加热高锰酸钾、过氧化氢分解、电解水、氧化汞分解……）

师  （出示电解水获得氧气、氧化汞分解得到氧气的资料）这些方法是否適用于简易制氧机？

（学生分组讨论：结合各种制氧方法的原料、反应原理、装置等，分析某种方法用于简易制氧机设计的可行性。讨论完成后，展示交流。每组汇报一种制氧方法的可行性分析结果，并阐述理由。）

生  过氧化氢分解制取氧气用于简易制氧机的可行性最高。

师  过氧化氢制取氧气是否也有劣势？能否加以改进？

（学生从过氧化氢溶液的性质出发，思考其用于简易制氧机的不足之处，提出改进意见。教师播放固体双氧水的视频。）

师  一旦放入水中，固体双氧水（过碳酸钠）就会产生碳酸钠和过氧化氢，过氧化氢分解产生水和氧气。我们要不要试试看？

（学生分组实验：向一定量的过碳酸钠固体中加入适量水，将带火星的木条伸入试管，观察现象。）

师  为什么木条没有复燃？仔细观察有无气泡。

生  有极少量气泡，速率太慢了。

师  怎么加快？

生  加一些催化剂，如二氧化锰。

（学生分组实验：向上述实验试管中加入适量二氧化锰，再将带火星的木条伸入试管，观察现象。）

师  在确定制取氧气的药品种类后，还需要考虑哪些问题？

（教师出示某品牌制氧机说明书，学生讨论得出结论：还需要考虑药品的用量和配比。）

本环节，引导学生选择合适的制氧方法，巩固化学反应中的元素守恒、质量守恒知识，探寻物质之间的定量关系规律，利用反应定量控制投入与产出。

（2）初步设计制氧机

师  反应装置如何设计？

（学生根据药品状态、反应原理，选择适合材料，搭建反应装置，在学案上手绘出设计图。一个小组的设计图如图1所示。根据手绘图，学生动手制作简易制氧机。）

本环节，让学生经历真实的制氧机制作过程，将学科理论与实际应用相结合，通过跨学科的方式促进学生横向贯通知识和能力，体会化学学科知识在工程技术中的应用。

（三）第3课时：项目迭代

1.对比反思，寻找优化方向

（各学生小组展示前期制作的制氧机，分享设计思路和装置优点。）

师  同学们大多是依据实验室制取氧气的装置来设计的，制得的氧气直接吸，好吗？为什么？

（教师展示某品牌制氧机实物及其使用说明书。学生体验制氧过程。）

师  通过对比，你们觉得还有哪些可以改进的地方？

生  供人呼吸的氧气应当洁净、湿润，最好还能带有一定温度，所以装置中需要增加过滤净化、加湿等的组件。

生  吸入的氧气不能时快时慢，还需要控制流速，最好能加上控制装置。

生  还要考虑方便携带、安全环保、外形美观等。

2.优化设计，循环迭代升级

教师参与学生的小组活动，了解学生的设计理念，对学生提出的问题给予指导和帮助；尽可能提供学生所需材料，引导学生落实制氧机的优化方案。师生共同测试并改进设计。一个小组改进后的产品如图2所示。

本环节，教师带领学生观察实物，结合所学知识，全面认识制氧机，形成系统化、结构化思路，促进小组合作，发展学生的实践与创新能力。

（四）第4课时：项目评价

学生以小组为单位制作产品宣传海报，展示制成的制氧机，内容包括反应原理、设计制作过程、产品操作说明和注意事项等。展示过程要求小组全员参与，其余各组同学认真倾听，依据下页表2所示的评价量表对产品进行评价，提出自己的疑问和合理化建议，最后通过投票的方式选出最佳设计。

本环节，充分体现学生在学习活动中的主体地位。学生在实践和交流过程中，能准确表达观点，反思探究过程与结果；针对实际需要明确问题，提出有创意的方案，并根据科学原理或限制条件进行筛选，根据实际效果进行迭代改良；信息收集能力、表达能力都得到了充分的发展。多元化的评价方式，注重了对学习过程的评价，优化了学习评价机制，也强化了评价的育人功能。

“制作简易制氧机”项目的实施，围绕简易制氧机的制作，通过连续的4个项目任务，引领学生从已有知识经验出发，在解决真实情境问题的过程中体会理论与实践的距离，经历分析、归纳、推理、质疑等过程。这样的项目化学习历程中，学生不是单纯地去记忆知识，教师也不是简单地讲授知识，而是教师和学生形成学习共同体，相互合作。教师处于主导的地位，负责基础知识的重点讲授，同时也为学生学习提供引导和组织学习进程等，保证学习活动的顺利完成。学生处于主体地位，依据个人兴趣，自主选择学习资料，把握学习进程和学习结果。学生在掌握知识的基础上，发展了能力、品格和价值观念。

参考文献：

［1］中华人民共和国教育部．义务教育化学课程标准（2022年版）［S］．北京：北京师范大学出版社，2022：2.