基于项目学习的高中化学综合实践活动课的教学实践

一、项目学习背景

在每周一次的备课组集体研讨中，备课组成员对人教版普通高中教科书化学选择性必修1“化学反应原理”第三章第四节“沉淀溶解平衡”理论性强，陷入从理论到理论的教学误区，容易导致学生逐渐丧失学习化学的兴趣等问题进行讨论。

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（下文简称“课程标准”）对其内容要求是“认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡，了解沉淀的生成、溶解与转化”。“沉淀溶解平衡”的内容，建立在物质的溶解度、离子反应、勒夏特列原理和反应平衡常数的基础上。学生初中学过物质的溶解度，对常见难溶、易溶和微溶物有一定的了解。学生拥有的前概念为：化学平衡常数、影响平衡移动因素、勒夏特列原理。学生在此基础上的提升点为：正确理解沉淀溶解平衡的运用，根据Ksp进行相关计算。

课程标准的主题3“水溶液中的离子反应与平衡”指出：通过让学生画微观图示、解释宏观现象等具体任务，探察学生对水溶液体系认识的障碍点；结合自然现象、生活问题的解决、生产实际，组织学生开展分析解释、方案设计等活动，促进学生认识水溶液中的离子反应与平衡对生产、生活和社会的发展的作用；“学习活动建议”实验及探究活动、调查与交流讨论。教师结合学生的实际，通过对本单元的知识结构进行综合分析，决定开展综合实践活动，通过实验及探究等方式开展主题性实践活动和项目式学习活动。笔者结合教学实践，谈几点思考，以期与同行交流。

二、项目学习规划

（一）选择项目学习主题

关于“沉淀溶解平衡”的教学是热点话题，原因在于此部分内容一直是学生的迷思概念，如“难溶和不溶”“溶解平衡和电离”等，因此教学话题主要集中在通过不同情境和教学策略突破“沉淀溶解平衡”概念的建构，以及沉淀溶解平衡的应用，尤其沉淀的生成、转化以及定量计算。但教师目前创设的很多教学情境选用了学生较为陌生的物质，增加了学生的认知负担；或者对情境素材挖掘不够，不能引导学生从不同视角解决问题，未能培养学生的系统思维和综合解决问题的能力。

教学策略虽百花齐放，但多数文献侧重于对学生理论计算的引导，没有使学生运用所学知识真正解决实际问题。因此，本课题提出“探秘珊瑚礁”综合实践活动，从宏微符曲、定性和定量的角度充分应用所学知识，通过项目式学习解决问题，达到让学生在挑战性的情境中深度学习的目的。教师创设的真实情境为：由于海洋受到污染，海洋中生物的生存受到了强烈的威胁。本课题选择与人们的社会责任息息相关的情境，是为了促进学生能够通过本节课的学习，认识到自己肩负的社会责任以及保护环境的使命。

教师关于水溶液平衡的教学有共同之处，沉淀溶解平衡可以按照相同的视角进行处理，实现学生认知和知识的结构化；同时，可通过解决真实情境下的问题整合“沉淀溶解平衡”部分的学习，使学生能够通过解决一个个任务问题，完成挑战情境下的真实学习，从而达到深度学习的效果。本节课通过钙试剂对钙离子的显色反应，不仅成功检验了钙离子的存在，也通过在含钙试剂的饱和碳酸钙溶液中加入碳酸钠，成功解开了加碳酸钠看不到明显现象的困惑，能够实现小组实验。这不是简单的演示实验，从而解决了逆过程的实验探究过程，突破了迷思概念。

（二）制订项目学习目标

1.通过实验探究掌握难溶电解质在水溶液中的沉淀溶解平衡原理，进一步发展粒子观、变化观、平衡观；了解沉淀溶解平衡的化学应用价值。

2.结合实际情境中的具体反应，应用平衡移动原理、Ksp与Q关系的角度分析沉淀的溶解、生成和转化，解决实际问题，构建应用沉淀溶解平衡原理解决实际问题的一般思路，认识化学的应用价值。

（三）设计项目学习活动过程

该项目拆解成四个逐层递进的任务。教师结合真实情境布置具体学习活动，如文末图１所示。

三、项目学习活动实践过程

（一）调研珊瑚礁存在的意义和消失的原因

［师创设真实情境］珊瑚礁已生长了两亿五千年，从人类出现到现在珊瑚礁已消失了近五分之一，但四分之一的生物都依赖其生存，是海洋生物的栖息地，是世界的蛋白质工厂。

［生］小组汇报“珊瑚礁存在的意义和消失的原因及如何保护珊瑚礁”。学生展示自制海洋中的珊瑚礁作品，利用碳酸钙与黏土色素制成形状各异的珊瑚礁，有的五颜六色，也有白化的珊瑚礁。珊瑚礁是珊瑚虫分泌的钙质和各种生物碎屑共同形成的海底隆起。它既指一种由多种生物组成的珊瑚礁生态系统，又指一种碳酸盐地质地貌结构的岩体。珊瑚礁的主要成分为碳酸钙，它是由珊瑚虫的骨骼堆积而成，一代又一代的珊瑚虫在固定地点生长、死亡，最终形成珊瑚礁。但人类让海洋温度不断升高，向海洋排放污水，使海洋酸化，珊瑚礁无法继续生存。所以，保护珊瑚礁刻不容缓，保护环境和污水处理非常重要。

（二）建模——认识珊瑚礁

［师］珊瑚礁是否完全不溶？如何通过实验验证？资料卡片：钙试剂可用于检验Ca2+，本身是蓝紫色，结合Ca2+显红色。

［分组实验1］小组实验设计实验使用钙试剂检验钙离子（见表1）。

［分组实验2］小组实验设计实验证明逆过程的存在（见表2）。

通过实验设计、观察现象以及得出结论的学习过程培养学生的科学探究能力，通过分组实验使学生从宏观与微观的角度深刻认识到难溶电解质的逆过程存在。

［师］珊瑚礁沉淀溶解平衡如何表达？

［生］在一定温度下，当难溶电解质沉淀和溶解的速率相等时，得到该物质的饱和溶液，即建立动态的溶解平衡状态。书写沉淀溶解平衡表达式：CaCO3（S）Ca2+（aq）+CO32-（aq）。

［练习1］写出BaSO4、Ca（OH）2的沉淀溶解平衡表达式。

［师］平衡常数如何表示？Q与Ksp的关系说明什么？

［生］写出溶度积常数的表达式，说出Ksp的含义，从数形图像分析Q与Ksp的关系。Ksp与溶解能力之间的关系：对于Ksp表达式相同的物质，Ksp越小，溶解能力越弱。

［师生活动］师生共同完善建构“难溶电解质在水溶液中沉淀溶解平衡”模型。

（三）析模——了解影响珊瑚礁的原因

［师］珊瑚礁为什么会消失？

［生］小组汇报，引发好奇心和求知欲。

［师］温度、浓度、酸性会怎样影响珊瑚礁？

［师生活动］分析不同条件下CaCO3（S）Ca2+（aq）+CO32-（aq）的平衡变化。

［学生设计实验］教师引导学生从不同角度对实验进行完善，培养学生设计科学实验方案的能力，提高学生推测和解释实验现象的能力。教师最后展示实验过程与结果，加深学生对实验现象的理解，同时通过对比预期结果和实际结果，提高学生解释与评价的能力。

［展示实验］（1）向自制珊瑚礁中取出适量溶液，分成等量的两份于两支试管中，其中一支试管稍微加热，测其电导率并对比。

［生］实验现象：加热的电导率增大；溶解76ba0b5f11c108a2d559966eb4a2f2d9046540cebe3dd9963c678293b91abde3是一个吸热的过程，根据乐夏特勒原理，平衡往正方向移动。

（2）向适量蒸馏水中加入碳酸钙粉末，搅拌，测其电导率，过10分钟后再加入适量蒸馏水，测其电导率并对比。教师创设问题情境：加水稀释时，电导率为什么不变？分析加水稀释电导率先减小后增大，而后不变的原因。

［生］c（Ca2+）和c（CO32-）不变，原因是Ksp不变。

（3）向自制珊瑚礁“海洋”中加入模拟工业废酸溶液，观察现象。

［生］通过实验_{432f5d20ddc99c076cdf44cd49a695b857931a845e42233990bf94cc58720dfe}探究，结合通过平衡移动原理、Q和Ksp分析影响因素，完成表3。

（四）用模——如何保护珊瑚礁

［师］课前布置学生“保护珊瑚礁的措施”的项目式学习。专家预测：如果无法改变海洋环境，珊瑚礁会在不久的将来从地球上消失。通过以上的分析，同学们觉得有哪些措施能够保护珊瑚礁？小组进行讨论。

［生］通过课前文献搜索、信息整合、小组汇报展示小组。

［师］提供资料，引导学生应用溶解平衡原理分析珊瑚礁存在的适宜条件，问题：

（1）珊瑚礁周边水域适宜温度是什么，为什么？

（2）珊瑚礁周边水域适宜pH是多少，为什么？

（3）c（Ca2+）和c（CO32-）需满足什么条件？

（4）应用溶解平衡原理分析珊瑚礁存在的适宜条件。

［生］分析讨论珊瑚礁存在的适宜条件。珊瑚生存的最佳温度为23℃～29℃；生存的pH为8.1～8.4；c（Ca2+）·c（CO32-）=KspCaCO3。

［师］假如你是工程师，现要将铅离子的废水处理至接近海水水质标准后再排放至大海，请设计实验方案。引导思路：确定标准→选择试剂→实验验证→数据分析→形成方案（见图4）。

［师］回忆复盘，应用模型（见图5）。

［师］处理Pb2+有哪些方法？教师提供资料，引导学生思考和分析，并预设研讨问题：

（1）小组根据提供的处理剂选择Pb2+的处理剂，进行原理预测，实验验证，数据分析。

（2）对比用碱沉淀Pb2+，选择用硫化物可沉淀Pb2+，有什么优势？请用硫化铅和氢氧化铅的Ksp进行分析。

（3）FeS能处理Pb2+吗？能否用数据和原理分析？并设计实验验证。FeS与Na2S处理剂相比有什么优势？

［生］小组探究除铅方法——沉淀及转化。从处理剂选择、原理预测、实验验证、数据分析等角度研讨，展示结果、交流研讨。除铅可以使其沉淀为Pb（OH）2、PbS、PbCO3、Pb3（PO4）2，根据Ksp数值，选择PbS更为适合。从限度角度考虑，Na2S的S2-的浓度更大，但成本高，且难除去Na+；选择更为常见的沉淀剂FeS，成本低，且根据FeS转化为PbS的化学平衡常数K是完全可以实现的，同时较易除去Fe2+。

四、教学效果与反思

（一）项目式学习落地

项目式学习最大的误区在于学生一直在活动，但未能扎实基础，将真正所学遗忘或者忽略。本课题不仅深化了学生对知识的理解，还使学生的注意力更集中了，表达能力得到了锻炼，分析问题的能力得到了提升，体会了化学知识的价值。

（二）问题驱动促思

本节课在不同活动中设置了难度不同的问题链，通过层层递进的问题链，使学生完成模型建构，并应用模型，最终能够解决复杂的实际问题。这样的学习过程能够使学生思维动起来，促进学生发展元认知。

（三）复杂情境促能

本节课通过处理排含铅废水这样的复杂情境，不仅使学生完成了新知的学习，还在此过程中使学生调用了已有酸碱盐类别的认知，运用多种类型的知识和思维模型解决问题，培养学生的综合分析能力。

（作者单位：广州市从化区第二中学）

编辑：陈鲜艳