基于3P學習的項目式學習在初中化學教學中的實踐

基于3P學習的項目式學習在初中化學教學中的實踐楊永俊關(guān)鍵詞：3P學習法;項目式學習;二氧化碳;氫氧化鈉;思維可視化如何高效復習？如何在復習中求新？如何在復習課中落實化學學科核心素養(yǎng)？筆者一直在思索，一直在鉆研。在酸堿鹽復習階段，筆者以二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)的可視化研究為例進行了一次項目式學習的探索和嘗試，收到意想不到的良好效果。一、進行項目式學習的動因“3P”學習法是指以“Problem（問題）-Practice（實踐）-Production（成果）”為學習主線的項目式學習法。項目式學習（Proiect-BasedLearning，PBL），是“以項目為導向開展教學，讓學習者圍繞項目進行調(diào)查、觀察、研究、表達、展示和分享學習成果”。與傳統(tǒng)的問題式學習（Problem-BasedLearning）相比，項目式學習最大的亮點在于要求學習者“學中做”，自主探索和創(chuàng)造，能設(shè)計并制作出相應(yīng)“產(chǎn)品”，強調(diào)知行合一。眾所周知，復習課是最難上的課，老師想把更多的知識融入一堂課，學生想在一節(jié)課中貫通所有脈絡(luò)。不知不覺，一節(jié)復習課成了刷題課，講評課。能不能改變“總結(jié)一刷題一講評”這一現(xiàn)狀，能不能在復習課中融入實驗教學，能不能在復習課中激發(fā)學生的創(chuàng)新思維？能不能根據(jù)近年來熱點考題進行項目式學習？基于這些思索，我們以典型的無明顯現(xiàn)象化學反應(yīng)——二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)為例實施了項目式實驗教學，以期開展基于項目的學習再度進行實驗，提高操作能力;再度模型認知，提高整合能力;再度高階思維，訓練思辨能力;再度融合創(chuàng)新，體驗復習快樂。二、實驗教學中項目式學習步驟和策略項目式學習是以建構(gòu)主義理論為指導，以解決真實問題為目的的學習方式。我們以“修房建屋”程序為樣板，提出“六步十二環(huán)”項目式學習框架（圖1）。1.項目確立——理清思路，確定方向（1）著眼問題解決?；诮滩?、學情、核心問題來確立項目，解決教學中的難點問題和考試中的熱點問題。本項目以二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)的可視化研究，來解決教材中只用一句話描述的“二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水”，然而實驗并無明顯現(xiàn)象的問題。如何通過實驗來判斷二者能發(fā)生反應(yīng)？對于無明顯現(xiàn)象的實驗，我們多采用轉(zhuǎn)化法，根據(jù)反應(yīng)物、生成物的不同性質(zhì)，通過有無沉淀、氣體產(chǎn)生，顏色變化，氣壓變化等明顯現(xiàn)象或熔點、沸點等物理性質(zhì)的改變來設(shè)計實驗方案，也可借助數(shù)字化傳感器等來設(shè)計實驗方案，化隱性為顯性。例如，空氣中的氧氣含量的測定等實驗就是利用瓶內(nèi)壓強的變化來測量出氧氣的體積分數(shù);物質(zhì)的酸堿性，可以用酸堿指示劑來檢驗;二氧化碳與水的反應(yīng)實驗借助控制變量法來證明，等等。這些已有知識和技能奠定了學生對二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)進行可視化研究的基礎(chǔ)。（2）競賽驅(qū)動項目。在確立項目后，設(shè)立比賽項目，如“設(shè)計大咖獎”“創(chuàng)新大咖獎”“實驗技能大咖獎”等等，激發(fā)學生主動參與熱情。首先，老師要講清項目的意義，如何去規(guī)劃項目，如何去完成項目，如何去推介項目，并體驗項目。在確立項目后，即要求學生利用周末時間查閱資料，獨立思考，自主設(shè)計，大膽創(chuàng)新，可以通過網(wǎng)絡(luò)和習題獲得靈感，可以融合課內(nèi)外資源或各學科知識，可以借助學習小組的力量或家長的力量，在規(guī)定時間內(nèi)上交作品，同時要求項目成果具有可操作性，必須有推廣價值。2.項目規(guī)劃——擬定方案，優(yōu)化方案要規(guī)劃項目，就得進行前期“踩點”和“勘測”，必須對相關(guān)知識點進行詳細解讀。學生緊緊圍繞二氧化碳與氫氧化鈉的反應(yīng)的可視化研究，深入領(lǐng)會反應(yīng)物二氧化碳、氫氧化鈉及生成物碳酸鈉、碳酸、碳酸氫鈉（資料提供）等物質(zhì)的性質(zhì)。分析實驗可能面臨的問題或風險是什么。通過獨立思索，最終要形成可行的項目方案，寫出實驗操作步驟、畫出草圖，提出預(yù)期現(xiàn)象，分析預(yù)測最終結(jié)果。學生將草案設(shè)計出以后，老師要對作品進行項目診斷，積極評價每一幅作品的優(yōu)劣，將優(yōu)秀作品發(fā)布到群里，供家長和學生品鑒，將待優(yōu)化作品與設(shè)計者進一步討論，并提出改進方案。老師對作品進一步分類，哪些作品是利用對比法或控制變量法;哪些作品是利用轉(zhuǎn)化法來實現(xiàn)實驗的可視化的。對同一類或相似作品，同質(zhì)分組，組員自薦，明確任務(wù)，分工協(xié)作。誰準備、誰實驗、誰報告、誰總結(jié)，各組安排井井有條。各小組組長擬訂優(yōu)化后的實驗儀器用品清單，請求實驗室老師在兩天內(nèi)完成實驗準備。3.項目執(zhí)行——診斷設(shè)計，分組預(yù)做實踐是檢驗真理的唯一標準。唯有實踐，方知方案是否可行、是否最佳。學生到實驗室先進行預(yù)實驗，驗證實驗方案的可行性。學生根據(jù)實驗方案進行實驗，老師對實驗要點及注意事項進行必要指導。對于實驗中存在的問題，進行現(xiàn)場優(yōu)化和改進，力求盡善盡美。例如，學生在完成“噴泉”實驗時，開始利用膠頭滴管擠壓氫氧化鈉溶液，發(fā)現(xiàn)由于氫氧化鈉具有滑膩感，膠帽易脫落，后改用注射器，并充分振蕩燒瓶后，現(xiàn)象明顯，一舉成功。再例如，學生設(shè)計的可樂“沸騰”實驗，其原理就是利用二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)后，可樂瓶內(nèi)氣壓迅速減小，而出現(xiàn)“沸騰”現(xiàn)象（實為二氧化碳氣體的溶解度隨氣壓減小而逸出）。然而，在做實驗過程中，才發(fā)現(xiàn)氣壓減小后，可樂塑料瓶也變癟，大量可樂流人到氫氧化鈉瓶中，影響實驗觀察，后來將盛可樂的塑料瓶改為燒瓶，實驗才取得成功。4.項目成果——改進優(yōu)化，展示成果項目成果的物化是學生作品可視化的最好體現(xiàn)。為了一幅幅心儀的作品，同學們像科學家一樣認真，每一個步驟都環(huán)環(huán)相扣，每一個環(huán)節(jié)都精準實施，一針一線都得靠自己，凸顯學生們的工匠精神。例如，在利用壓強傳感器進行數(shù)字化實驗時，由于裝置內(nèi)氣壓變得很小，普通橡膠管就會變癟而影響實驗效果，最終用硬質(zhì)橡膠真空管取而代之，成功解決難題。下面著重分享一下凝聚學生心血和智慧的主要作品。作品一：吞蛋實驗實驗操作：如圖2所示，將煮熟的剝殼雞蛋放置在充滿二氧化碳的500mL抽濾瓶瓶口，打開止水夾，迅速注入約20mL的20%的氫氧化鈉溶液，關(guān)閉止水夾，手握瓶頸，水平振蕩。實驗現(xiàn)象：“疇”的一聲，雞蛋被吸入瓶中。實驗反思：煮熟的雞蛋必須圓滑，不能變形，以保證雞蛋與瓶口氣密性良好;二氧化碳的純度越高、氫氧化鈉的量越足，瓶內(nèi)物質(zhì)反應(yīng)越充分，產(chǎn)生的吸力越大，因負壓而產(chǎn)生的“吞蛋”聲音更響亮。作品二：噴泉實驗實驗操作：如圖3所示，充滿250mL二氧化碳的燒瓶塞上單孔橡膠塞，將尖嘴管插入橡膠塞內(nèi)離燒瓶底2cm左右，在真空橡膠管中下部夾緊止水夾，將導氣管一端浸入有足量紅墨水的燒瓶中，迅速注入約10mL20%的氫氧化鈉溶液，充分振蕩，打開止水夾，觀察現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象：美麗的紅色噴泉噴涌而出。實驗反思：由于氫氧化鈉溶液具有滑膩感，用注射器代替膠頭滴管注入氫氧化鈉溶液，可有效解決膠頭滴管的膠帽易脫落的問題。作品三：雪碧“沸騰”實驗實驗操作：如圖4所示，用真空橡膠管將盛約體積雪碧的燒瓶與盛有250mL二氧化碳的燒瓶相連，夾緊止水夾，靜置至雪碧中幾乎不再產(chǎn)生氣泡。用注射器向盛二氧化碳的燒瓶中迅速注入約10mL20%的氫氧化鈉溶液，充分振蕩，盛雪碧的燒瓶保持不動，觀察現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象：雪碧中產(chǎn)生大量氣泡逸出，如水“沸騰”一般。實驗反思：二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)使燒瓶內(nèi)氣壓迅速變小，而雪碧中二氧化碳氣體的溶解度隨氣壓的減小而減小，導致雪碧中二氧化碳氣體逸出而形成壯觀的“沸騰”現(xiàn)象。該設(shè)計整合了學科知識，將氣體溶解度等知識遷移整合，實現(xiàn)了實驗的生活化。作品四：一體化實驗實驗操作：如圖5所示，關(guān)閉K1，打開K2、K3，將2mL5%的稀硫酸迅速注入到2mL5%的碳酸鈉溶液中，然后拉動盛稀硫酸的注射器拉桿至18mL，旋轉(zhuǎn)三通閥，關(guān)閉K3，將收集到的18mL二氧化碳氣體緩慢注入到30%-40%的2mL氫氧化鈉溶液中，關(guān)閉K2，充分振蕩，觀察現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象：振蕩后，盛氫氧化鈉溶液的注射器示數(shù)為2mL，即注射器中的氣體被氫氧化鈉全部吸收。實驗反思：該實驗設(shè)計是秦嘉憾同學創(chuàng)意之作，成功破解了前面同學制取二氧化碳量大與純度不高的難題，真正做到了實驗的可視化與定量化。其利用醫(yī)療上的三通閥、雙通（商品名：雙頭外紋魯爾）將三支螺口注射器相連，將碳酸鈉與稀硫酸產(chǎn)生二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)。項目成果做到了低耗、安全、環(huán)保，實現(xiàn)了裝置的一體化、實驗現(xiàn)象的可視化。該裝置便于分組實驗，既可以完成定性，也可以完成定量實驗。例如，可定量測定二氧化碳在水中的溶解性，等等。實驗中需要注意的是，為避免產(chǎn)生的二氧化碳的體積超過盛碳酸鈉溶液的注射器的量程而導致注射器拉桿與注射器體脫離，建議所取稀硫酸或碳酸鈉溶液的量為少量，或更換為50mL或100mL量程的注射器。作品五：數(shù)字化實驗實驗操作：如圖6所示，打開數(shù)字化實驗室軟件界面，設(shè)置好圖像參數(shù)，將電腦、數(shù)字化實驗中壓強傳感器通過真空橡膠管與盛有250mL二氧化碳的平底燒瓶相連，分別迅速注入80mL的40%的氫氧化鈉溶液和80mL的蒸餾水。觀察兩次實驗壓強變化圖像。極評價，同學們更加自信，更加有想改進實驗、完成好實驗的沖動和把最好的成果展示出來的欲望。6.項目體驗——體驗成功，著眼未來項目體驗就是將項目推廣階段好的成果固化下來加以推廣再運用和知識再遷移。通過分組實驗，讓同學們相互切身體驗同學設(shè)計的產(chǎn)品的創(chuàng)意點，是否具有可操作性、安全、環(huán)保，實驗現(xiàn)象是否明顯，可視化強。通過體驗，同學們再次感受到實驗的快樂，感受到大膽實驗、敢于創(chuàng)新、“不唯上、不唯書、只唯實”的科學研究精神。反思整個項目的學習過程，我們驚嘆學生的創(chuàng)新能力和探究精神。在作品四中，有學生提出，可以先加2mL水觀察到二氧化碳氣體被減少約2mL，再繼續(xù)吸人2mL氫氧化鈉溶液，二氧化碳氣體被全部吸收，通過對比實驗更能證實二氧化碳與氫氧化鈉發(fā)生了化學反應(yīng)。還有學生提出，連接一個串聯(lián)裝置，先用注射器將10mL二氧化碳注入到2mL濃的氫氧化鈉溶液中，再連一個澄清石灰水的裝置，若澄清石灰水不變渾濁，說明二氧化碳確實與氫氧化鈉溶液反應(yīng)。瞧，學生的思維在不斷交鋒、碰撞中激活、升華。三、實施效果分析在項目設(shè)計中，學生將注射器、U型管、飲料瓶、氣球、雞蛋、植物種子、壓強傳感器等大膽應(yīng)用于項目設(shè)計中，不但整合了學科內(nèi)知識，并且還注重了學科融合。通過項目式學習，進一步鞏固了酸堿鹽知識，進一步明晰了無明顯現(xiàn)象反應(yīng)的實證方法，進一步內(nèi)化了證明二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的一般方法——轉(zhuǎn)化法、對比法、控制變量法，由定性走向定量。沒想到的是，學生利用產(chǎn)物碳酸鈉在水中和無水乙醇中的溶解性不同，實現(xiàn)了實驗方法的創(chuàng)新。學生將醫(yī)用三通閥巧妙運用到項目設(shè)計和項目產(chǎn)品的開發(fā)中，讓老師眼睛一亮。通過項目式學習，實驗方案實現(xiàn)了多元化，項目產(chǎn)品做到了可視化、微型化、一體化、數(shù)字化、綠色化，教學效果明顯超過預(yù)期。項目激發(fā)潛能。通過項目驅(qū)動，激發(fā)了學生主動參與、調(diào)查研究、批判質(zhì)疑、分工協(xié)作、有效溝通、共建共享、融合創(chuàng)新的潛能?；?P的項目式學習法，直驅(qū)核心問題，多方論證實踐，達成真實成果，用“高階學習”帶動“低階學習”。通過問題探究、實驗求真、作品展示，多維度培養(yǎng)學生“學”“做”“研”的能力，強化核心知識，突破學習難點，挖掘?qū)W生潛力，拓展學生思維，從而有效促進學生化學核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。以下資料為贈送資料：《滴水之中見精神》主題班會教案活動目的：教育學生懂得“水”這一寶貴資源對于我們來說是極為珍貴的，每個人都要保護它，做到節(jié)約每一滴水，造福子孫萬代。

活動過程：

1.主持人上場，神秘地說：“我讓大家猜個謎語，你們愿意嗎？”大家回答：“愿意！”

主持人口述謎語：

“雙手抓不起，一刀劈不開，

煮飯和洗衣，都要請它來?！?/p>

主持人問：“誰知道這是什么？”生答：“水！”

一生戴上水的頭飾上場說：“我就是同學們猜到的水。聽大家說，我的用處可大了，是真的嗎？”

主持人：我宣布：“水”是萬物之源主題班會現(xiàn)在開始。

水說：“同學們，你們知道我有多重要嗎？”齊答：“知道?！?/p>

甲：如果沒有水，我們?nèi)祟惥蜔o法生存。

小熊說：我們動物可喜歡你了，沒有水我們會死掉的。

花說：我們花草樹木更喜歡和你做朋友，沒有水，我們早就枯死了，就不能為美化環(huán)境做貢獻了。

主持人：下面請聽快板《水的用處真叫大》

竹板一敲來說話，水的用處真叫大；

洗衣服，洗碗筷，洗臉洗手又洗腳，

煮飯洗菜又沏茶，生活處處離不開它。

栽小樹，種莊稼，農(nóng)民伯伯把它夸；

魚兒河馬大對蝦，日日夜夜不離它；

采煤發(fā)電要靠它，京城美化更要它。

主持人：同學們，聽完了這個快板，你們說水的用處大不大？

甲說：看了他們的快板表演，我知道日常生活種離不了水。

乙說：看了表演后，我知道水對莊稼、植物是非常重要的。

丙說：我還知道水對美化城市起很大作用。

2.主持人：水有這么多用處，你們該怎樣做呢？

（1）（生）：我要節(jié)約用水，保護水源。

（2）（生）：我以前把水壺剩的水隨便就到掉很不對，以后我一定把喝剩下的水倒在盆里洗手用。

（3）（生）：前幾天，我看到了學校電視里轉(zhuǎn)播的“水日談水”的節(jié)目，很受教育，同學們看得可認真了，知道了我們北京是個缺水城市，我們再不能浪費水了。

（4）（生）：我要用洗腳水沖廁所。

3.主持人：大家談得都很好，下面誰想出題考考大家，答對了請給點掌聲。

（1）（生）：小明讓爸爸刷車時把水龍頭開小點，請回答對不對。

（2）（生）：小蘭告訴奶奶把洗菜水別到掉，留沖廁所用。

（3）一生跑上說：主持人請把手機借我用用好嗎？我想現(xiàn)在就給姥姥打個電話，告訴她做飯時別把淘米水到掉了，用它沖廁所或澆花用。（電話內(nèi)容略寫）

（4）一生說：主持人我們想給大家表演一個小品行嗎？

主持人：可以，大家歡迎！請看小品《這又不是我家的》

大概意思是：學校男廁所便池堵了，水龍頭又大開，水流滿地。學生甲乙丙三人分別上廁所，看見后又皺眉又罵，但都沒有關(guān)水管，嘴里還念念有詞，又說：“反正不是我家的。”

旁白：“那又是誰家的呢？”

主持人：看完這個小品，你們有什么想法嗎？誰愿意給大家說說？

甲：剛才三個同學太自私了，公家的水也是大家的，流掉了多可惜，應(yīng)該把水龍頭關(guān)上。

乙：上次我去廁所看見水龍頭沒關(guān)就主動關(guān)上了。

主持人：我們給他鼓鼓掌，今后你們發(fā)現(xiàn)水龍頭沒關(guān)會怎樣做呢？

齊：主動關(guān)好。

小記者：同學們，你們好！我想打擾一下，聽說你們正在開班會，我想采訪一下，行嗎？

主持人：可以。

小記者：這位同學，你好！通過參加今天的班會你有什么想法，請談?wù)労脝幔?/p>

答：我要做節(jié)水的主人，不浪費一滴水。

小記者：請這位同學談?wù)労脝幔?/p>

答：今天參加班會我知道了節(jié)約每一滴水要從我們每個人做起。我想把每個廁所都貼上“節(jié)約用水”的字條，這樣就可以提醒同學們節(jié)約用水了。

小記者：你們談得很好，我的收獲也很大。我還有新任務(wù)先走了，同學們再見！

水跑上來說：同學們，今天我很高興，我“水伯伯”今天很開心，你們知道了有了我就有了生命的源泉，請你們今后一定節(jié)約用水呀！讓人類和動物、植物共存，迎接美好的明天！

主持人：你們還有發(fā)言的嗎？

答：有。

生：我代表人們謝謝你，水伯伯，節(jié)約用水就等于保護我們?nèi)祟愖约骸?/p>

動物：小熊上場說：我代表動物家族謝謝你了，我們也會保護你的！

花草樹木跑上場說：我們也不會忘記你的貢獻！

水伯伯：（手舞足蹈地跳起了舞蹈）……同學們的笑聲不斷。

主持人：水伯伯，您這是干什么呢？

水伯伯：因為我太高興了，今后還請你們多關(guān)照我呀！

主持人：水伯伯，請放心，今后我們一定會做得更好！再見！

4.主持人：大家歡迎老師講話！

同學們，今天我們召開的班會非常生動，非常有意義。水是生命之源，無比珍貴，愿同學們能加倍珍惜它，做到節(jié)約一滴水，造福子孫后代。

5.主持人宣布：“水”是萬物之源主題班會到此結(jié)束。

6.活動效果：

此次活動使學生明白了節(jié)約用水的道理，浪費水的現(xiàn)象減少了，宣傳節(jié)約用水的人增多了，人人爭做節(jié)水小標兵。

以下資料為贈送資料：《滴水之中見精神》主題班會教案活動目的：教育學生懂得“水”這一寶貴資源對于我們來說是極為珍貴的，每個人都要保護它，做到節(jié)約每一滴水，造福子孫萬代。

活動過程：

1.主持人上場，神秘地說：“我讓大家猜個謎語，你們愿意嗎？”大家回答：“愿意！”

主持人口述謎語：

“雙手抓不起，一刀劈不開，

煮飯和洗衣，都要請它來?！?/p>

主持人問：“誰知道這是什么？”生答：“水！”

一生戴上水的頭飾上場說：“我就是同學們猜到的水。聽大家說，我的用處可大了，是真的嗎？”

主持人：我宣布：“水”是萬物之源主題班會現(xiàn)在開始。

水說：“同學們，你們知道我有多重要嗎？”齊答：“知道?！?/p>

甲：如果沒有水，我們?nèi)祟惥蜔o法生存。

小熊說：我們動物可喜歡你了，沒有水我們會死掉的。

花說：我們花草樹木更喜歡和你做朋友，沒有水，我們早就枯死了，就不能為美化環(huán)境做貢獻了。

主持人：下面請聽快板《水的用處真叫大》

竹板一敲來說話，水的用處真叫大；

洗衣服，洗碗筷，洗臉洗手又洗腳，

煮飯洗菜又沏茶，生活處處離不開它。

栽小樹，種莊稼，農(nóng)民伯伯把它夸；

魚兒河馬大對蝦，日日夜夜不離它；

采煤發(fā)電要靠它，京城美化更要它。

主持人：同學們，聽完了這個快板，你們說水的用處大不大？

甲說：看了他們的快板表演，我知道日常生活種離不了水。

乙說：看了表演后，我知道水對莊稼、植物是非常重要的。

丙說：我還知道水對美化城市起很大作用。

2.主持人：水有這么多用處，你們該怎樣做呢？

（1）（生）：我要節(jié)約用水，保護水源。

（2）（生）：我以前把水壺剩的水隨便就到掉很不對，以后我一定把喝剩下的水倒在盆里洗手用。

（3）（生）：前幾天，我看到了學校電視里轉(zhuǎn)播的“水日談水”的節(jié)目，很受教育，同學們看得可認真了，知道了我們北京是個缺水城市，我們再不能浪費水了。

（4）（生）：我要用洗腳水沖廁所。

3.主持人：大家談得都很好，下面誰想出題考考大家，答對了請給點掌聲。

（1）（生）：小明讓爸爸刷車時把水龍頭開小點，請回答對不對。

（2）（生）：小蘭告訴奶奶把洗菜水別到掉，留沖廁所用。

（3）一生跑上說：主持人請把手機借我用用好嗎？我想現(xiàn)在就給姥姥打個電話，告訴她做飯時別把淘米水到掉了，用它沖廁所或澆花用。（電話內(nèi)容略寫）

（4）一生說：主持人我們想給大家表演一個小品行嗎？

主持人：可以，大家歡迎！請看小品《這又不是我家的》

大概意思是：學校男廁所便池堵了，水龍頭又大開，水流滿地。學生甲乙丙三人分別上廁所，看見后又皺眉又罵，但都沒有關(guān)水管，嘴里還念念有詞，又說：“反正不是我家的?！?/p>

旁白：“那又是誰