利用項目學習提升化學學科核心素養的實踐與探索

趙睿南 王蕾

摘 要：化學相關知識的建構應該來源于解決各種各樣的生產、生活實際問題，而不僅僅是簡單地學習課本知識。通過對“純堿和小蘇打對蒸饅頭的影響”這一項目的設計意圖、實施過程、對教學的幫助等方面的介紹，闡明項目學習在實際化學教學中可以將有難度的知識點轉變為容易理解的生活實際，步步推進，使學生在“做中學”，掌握相關的化學知識，進一步提升化學學科核心素養。

關鍵詞：項目學習 化學核心素養 化學與生活

基金項目 全國教育科學規劃課題“基于課標的‘習得性’項目學習教學模式的實踐研究”（FHB170581）

一、設計項目的緣起

1.落實課程標準與學科素養的要求

《義務教育化學課程標準（2011年版）》中強調：義務教育階段的化學教育，要激發學生學習化學的好奇心，引導學生體驗科學探究的過程，啟迪學生的科學思維，培養學生的實踐能力。[1]

化學學科素養要求學生有“科學探究與創新意識”以及“科學態度與社會責任”。這就要求學生能依據探究目的自主設計實驗方案并完成實驗操作，能對觀察記錄的實驗信息進行加工并獲得結論，能和同學交流實驗探究結果，能獨立思考，敢于質疑與批判，同時學生也可以在探究的過程中理解化學、技術、社會、環境之間的關系，贊賞化學對社會發展所做的重大貢獻。[2]

在課標中，“生活中常見的化合物”部分明確提出學生要“了解食鹽、純堿、小蘇打、碳酸鈣等鹽在日常生活中的用途”[1]。選擇“純堿和小蘇打對蒸饅頭的影響”這一項目進行研究，學生可以在實踐中經歷探究的全過程，對科學探究有進一步的理解，也可以初步認識物質的用途與性質之間的關系，幫助學生從化學的角度認識和理解人與自然的關系，初步形成科學的物質觀和合理利用物質的意識。

2.學生實際與教學實際的結合

化學是研究物質變化的科學，化學相關知識的建構應該來源于解決各種各樣的生產、生活實際問題。由于化學是九年級的起始科目，學習時間緊、任務重，學生沒有更多的時間進行生活實踐，更難以在實踐中歸納總結出化學知識。因此，在以往的教學中，我們經常發現一些能在課堂上迅速準確解決化學問題的學生，在面對與實際問題相聯系的題目時卻無從下手。

近年來，山西省中考命題越來越注重理論知識與生活實際的聯系，注重考查學生綜合運用所學知識分析問題和解決問題的能力，試題不斷創新，減少了單純的記憶類試題，開放性、探究性試題的比例逐年增加，這對我們的教學手段和學生的學習方法都提出了新的要求。為了讓學生能在繁忙的學習中抽出時間關注生活中的化學變化，逐步學會分析和解決與化學有關的一些簡單的實際問題，我們從學生已有的經驗出發，選擇了“純堿和小蘇打對蒸饅頭的影響”作為項目學習的內容，以引導督促學生參與到生活之中，在生活實踐過程中培養學生的科學探究能力。

二、項目學習的設計與實施

1.驅動問題及預期成果

“純堿和小蘇打對蒸饅頭的影響”這一項目學習設計，以“蒸饅頭”為線索，針對研究的課題，教師引導學生分析實驗過程中出現的各種現象，提出一些問題，從而將有難度的知識轉變為易理解的生活實際，讓學生步步推進，掌握教材中的知識點。

我們向學生提出的驅動問題是：純堿（碳酸鈉）和小蘇打（碳酸氫鈉）是生活中常見的兩種鹽，如果你仔細觀察過，就會發現家中蒸饅頭常常用到它們，這兩種鹽在蒸饅頭的過程中究竟起到了什么相同的作用呢？二者的不同之處又在哪里呢？請同學們提前查閱資料，小組合作設計實驗，利用寒假進行實驗“純堿和小蘇打對蒸饅頭的影響”，收集證據，匯總研究成果。

2.任務安排

（1）分組

引導學生根據實際情況分組，4～6人為一組。

（2）明確任務

任務一：了解碳酸氫鈉、碳酸鈉的性質以及在蒸饅頭過程中的用途，了解蒸饅頭的步驟，設計合理的實驗方案并展示小組方案。

目的：體會自主設計實驗方案的過程；認識收集證據的重要性；提高交流表達能力。

任務二：完成實驗探究，收集證據，對獲得的事實與證據進行歸納整理，得出合理結論，將探究過程以視頻、小報或者小論文的形式展示出來。

目的：感受科學探究可以通過實驗、觀察獲取事實和證據；通過實驗探究，得出正確結論；通過實踐，培養學生的化學學科核心素養。

3.實施過程

（1）前期安排

要求組員認真研讀任務要求，明確活動目標，合理分工，制訂本小組的項目學習計劃，明確每名組員的任務。

（2）任務一實施過程

本任務是希望學生在查閱資料的過程中，認識到收集資料的重要性，學會對資料進行篩選整合，得到有用信息。在設計實驗的過程中，學會運用已知信息，根據所探究的問題設計簡單的實驗方案，樹立控制變量的思想。本環節的主要活動記錄如下：

①學生通過查閱文獻了解碳酸氫鈉、碳酸鈉的相關信息，并對所收集的資料進行篩選整合。在收集資料的過程中，培養學生查閱文獻、提取有效信息的能力。

②學生通過搜索視頻或者向長輩請教，了解蒸饅頭的過程及注意事項，掌握一項基本的生活技能。

③學生通過小組討論設計出實驗方案。在設計方案的過程中，培養了控制實驗條件的意識，經歷了制訂探究活動計劃的過程，也認識到了科學探究是解決實際問題的重要手段。

④學生以小組為單位展示實驗方案，并與其他小組同學進行交流與討論，同時在教師指導下改進實驗方案。

通過請教長輩，學生了解到：發酵的面團蒸出的饅頭會“發硬、發酸”，而未發酵的面團蒸出的饅頭“發硬、不發酸”，這是為什么呢？根據已有的化學知識，學生猜測：面團發酵過程中可能發生了“化學變化”，產生了新物質——酸。查閱資料可知：面團在發酵過程中會產生有機酸，發酵時間越長產生的有機酸越多，當有機酸的濃度達到一定程度時，面團就會帶有明顯的酸味，最后蒸出來的饅頭也是酸的。這部分涉及微生物的相關知識，是一種非常復雜的生物化學變化，教師可以建議有興趣的學生針對這一問題，另外設計課題深入研究。

（3）任務二實施過程

本任務希望學生在家根據實驗方案完成蒸饅頭過程，體會控制變量的重要性，學會觀察實驗現象，并能將實驗現象和收集的資料相聯系，得出合理結論。本環節主要活動記錄如下：

①小組合作完成實驗，在實驗中通過錄視頻、拍照等記錄實驗過程。在這一過程中，學生通過對比實驗發現，加入純堿或小蘇打的面團蒸的饅頭比較松軟多孔，口感更好；而普通發酵蒸出的饅頭是一團死面，發酸。這樣的實驗現象可以讓學生真正體會到教材中純堿、小蘇打作為“發酵粉”的實際功效，激發學生研究“反應原理”的好奇心，驅動學生了解碳酸鈉、碳酸氫鈉的性質與用途。

在實驗中學生提出問題：“含有有機酸的面團加入純堿或小蘇打后，蒸出的饅頭不發酸，口感很好的原因是什么呢？”在前面的學習中學生已經具備酸堿中和反應的知識，純堿或小蘇打能使蒸出的饅頭不發酸，說明他們二者溶于水后能產生“中和”有機酸的“堿”。在解決這一問題的過程中，學生能夠分析出碳酸鈉、碳酸氫鈉的水溶液均顯堿性，因此，碳酸鈉明明是鹽卻被叫作“純堿”的原因也就顯而易見了。教師可以啟發學生從微觀角度分析出現上述現象的原因，為高中學習鹽的電離和水解做簡單鋪墊，也可以建議有興趣的學生自學高中教材中這部分內容。

②利用多種手段將實驗得到的素材及前期查閱的資料制成視頻、小報或撰寫成論文（見圖1、圖2、圖3）。

在這一過程中，學生通過分析純堿或小蘇打在蒸饅頭過程中使饅頭“松軟”的原因，得出結論：純堿或小蘇打可以“中和”面團發酵產生的“酸”，在反應過程中會產生氣體，使面團中產生“氣孔”。

在這個過程中，教師可以引導學生思考：“生活中加‘純堿’——碳酸鈉就可以避免饅頭發酸，為什么不用真正的‘堿’——氫氧化鈉或氫氧化鈣呢？”學生從前面的學習已經知道氫氧化鈉和氫氧化鈣是強堿，有強腐蝕性，不適合用于食品添加劑。教師可以從加入純堿或小蘇打蒸出的饅頭蓬松多孔的角度引導學生從“反應產物”的角度思考問題，讓學生理解實驗探究過程中“反思與評價”的重要作用。事實上，提前發酵好的面團中含有有機酸，加入純堿或小蘇打可以“中和”面團中過多的酸，同時釋放出二氧化碳氣體使面團蓬松。教師此時可以從化學反應前后元素種類不變的角度出發，引導學生得出反應產生二氧化碳氣體。為了鞏固這一知識，可以讓學生結合復分解反應相關知識試寫出碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸反應的化學方程式，檢驗學生掌握情況。

③小組交流展示成果，對探究過程和實驗結果進行闡述，教師給予點評（圖4）。在這一過程中，學生詳細介紹體驗蒸饅頭的過程，并以此為線索展開研究，為后續學習碳酸鹽、碳酸氫鹽與酸反應產生二氧化碳氣體做了鋪墊，也讓學生對于碳酸鈉和碳酸氫鈉的水溶液顯堿性有了初步的印象。

在解決了上述問題之后，教師可以進一步提出問題：“純堿或小蘇打都可以用于蒸饅頭，在實際過程中二者又有什么不同呢？”事實上，純堿和小蘇打都是食品添加劑，都可以調節面團酸堿度。但是，小蘇打除了可以與面團中的有機酸反應產生二氧化碳外，也可以在蒸制面團的過程中自身受熱分解產生二氧化碳、水和碳酸鈉，使蒸出的饅頭更加松軟可口。教師可以從碳酸氫鈉受熱易分解的性質入手，引導學生進一步認識碳酸鈉和碳酸氫鈉穩定性的差別，學生也可以進一步設計探究實驗。

4.評價標準

任務一、任務二各占50分，每項任務由不同的活動組成，教師和其他小組根據每項任務的完成程度給出分數，最終分數由教師分數和其他小組分數各占50% 組成，選出優秀小組進行表彰。

（1）任務一評價標準

①資料查閱（10分）：資料種類多，分類整理，有想法，得10分；收集資料豐富，得8分；資料種類單一，得6分。

②方案設計（20分）：實驗方案設計合理；有可操作性；有實驗計劃；有控制變量思想。每一項5分。

③語言表達能力（10分）：對實驗方案的論述邏輯性強、完整流暢，有自己的思考，得10分；論述完整流暢，得8分；簡單闡述，得6分。

④團結協作能力（10分）：組內成員分工明確，并且全部參與活動，得10分；其他情況酌情扣分。

（2）任務二評價標準

①實驗過程（10分）：實驗過程記錄的詳細全面，有分析，得10分；記錄詳細但無分析，得8分；只有簡單記錄，得6分。

②產品效果（20分）：視頻完整，小報精美，論文有觀點；結論清晰明確；有自己獨特的設計思路；體現實驗過程。每一項5分。

③語言表達能力（10分）：對實驗過程論述的邏輯性強、完整流暢，有自己的思考，得10分；論述完整流暢，得8分；簡單闡述，得6分。

④團結協作能力（10分）：組內成員分工明確，并且全部參與活動，得10分；其他情況酌情扣分。

三、反思

著名教育家布魯諾說“學習最好的刺激，乃是對所學材料的興趣”。我們選擇的課題“純堿和小蘇打對蒸饅頭的影響”與生活聯系緊密，能很好地激發學生的參與熱情。在研究中，我們讓學生選擇自己喜歡的方式呈現研究結果，但大多數孩子選擇了制作小報的方式呈現自己的實踐研究過程。雖然不論是手繪還是打印的小報，都提高了學生審美和計算機操作能力，但是呈現形式還是有些單一。在以后的項目學習活動中，要多鼓勵學生以更多樣的形式呈現學習成果。

通過項目學習，學生一方面體會了分工合作的重要性，提升了溝通交流的能力；另一方面也提高了學習化學的興趣，明白知識來源于生活，要善于發現生活中的“問題”，真正從“做中學”。由于九年級學生學習時間緊張，作業任務繁重，考試壓力大，所以沒有充足的時間進行項目學習活動，“純堿和小蘇打對蒸饅頭的影響”這一項目開放性比較大，為保證項目順利開展，在以后的研究中，教師一方面需要做到精心備課，設計好流程，根據學生的知識和能力、思維發展水平，從學生視角分析核心活動，提前預設學生可能出現的問題，并提前想好對策；另一方面，應該將項目學習落到“提高能力和成績”的實處，可以設計配套的練習題，評價學生對相關知識的掌握情況。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準：2011年版[M].北京：北京師范大學出版社，2012.

[2]馬玉璽，李萍.核心素養視域下的課程標準教學活動建議指導手冊[M].長沙：湖南大學出版社，2017：4-5.