朱艳艳
摘要：以“探究实验室废液成分”为实验主题，通过小组合作形式开展“废液成分的猜想及实验方案的设计”“根据实验方案设计，进行小组实验”“评价并总结物质检验的一般思路和方法”等学习任务，启发学生的探究兴趣，在多样化的实验方案分析评价中拓展学生的思维。作者采用项目式学习的方式，不但复习巩固了“物质检验”专题的相关知识，也锻炼了学生在真实情境中解决实际问题的能力，提升了学生的化学核心素养。
关键词：项目式学习；
物质检验；
实验室废液；
教学实践
文章编号：1008-0546（2023）09-0047-07
中图分类号：G632.41
文献标识码：B
doi：
10.3969/j.issn.1008-0546.2023.09.009
一、项目主题分析
纵览当下的初三化学复习课教学，老师们往往注重发挥自己的主导作用，在课堂中不断引导学生对所学知识进行回顾梳理、优化重构、应试演练。在这样的课堂中，不仅让学生丧失了主动性和实践性，也不利于发展学生思维，提升学科素养。那么，怎样把“学生主体，发展思维”这一理念落实到化学复习课教学中，指导学生自主复习，提升复习课效率和学科素养，是一个值得我们进一步探讨的问题。[1]
为了有效提升复习课效率和学科素养，探索有效的教学模式一直以来是教师教学努力的方向。[2]项目式学习要求以学生为中心，以真实情境为素材，以驱动性问题为导向，师生共同完成教学任务拆解，学生通过自主合作分析并解决问题，最终获取项目成果，其主要目的是让学生将理论知识系统化并运用于实际的社会实践中。[3]因此，利用初中化学学科知识来解决真实情境问题的项目式学习，应该是提升复习课效率和学科素养的有效途径。[1]
物质检验是发现真理、探求新知的一条重要途径，但其知识点综合性强，是九年级化学复习中的重点及难点。在物质检验的学习过程中，往往不仅需要考虑到酸、碱、盐等物质之间的化学反应，而且还需要考虑试剂用量、顺序及干扰等问题。在面对这种复杂知识的复习任务时，开展项目式学习可以发挥其优势。“探究实验室废液成分”是基于项目式学习理论设计和实施的初三化学复习课教学案例，与以往传统的知识梳理、应试演练的复习方法不同，本案例让学生以“探究实验室废液成分”为实验主题，开展“物质检验”专题的复习任务。在教学过程中，通过真实情境的任务驱动，让学生通过小组合作的方式经历实验探究的过程。首先通过真实情境提出问题，接着对提出的问题进行猜想和假设，基于假设进行实验设计与探究，基于搜集的实验现象证据进行交流讨论与评价，从而得出项目结论。在项目探究过程中，不仅能帮助学生巩固盐酸、氢氧化钠和碳酸盐的化学性质，掌握“物质检验”的一般思路和方法，还能进一步锻炼学生在真实情境中解决实际问题的能力，提升学生的化学核心素养。
二、项目教学目标
1．巩固酸、碱及碳酸盐的化学性质，掌握物质检验的一般思路和方法。
2．通过观察废液颜色和已学的酸、碱、盐相关知识，学会分析废液的酸碱性及猜想废液的成分，学会自主设计实验方案，学会在实验探究的过程中，仔细观察并记录实验现象，学会根据证据推理验证猜想，从而确定废液成分。
3．通过所学化学知识和方法探究物质的成分，体验科学探究的过程，同时体会化学在处理环境问题中的重要作用，增强学生保护环境的意识。以项目式探究的方式开展科学探究实验，培养学生严谨求实的科学态度和创新精神。
三、项目任务
四、项目实施过程及学生学习成果
开课班级共36人，分为六组，每组6人，并进行编号（A组，B组，C组，D组，E组，F组），以下实验均以小组的形式进行，小组成员之间分工合作，共同完成项目。
1．创设情境，引入项目主题
【PPT展示实验情境】图2是我们在上学期第三章研究溶液酸碱性时做过的一个实验。
【情景再现】上课前，老师请两位同学又模拟了当时的实验过程。实验结束后，两位同学分别将三支试管中的溶液同时倒人废液杯中，最终分别得到了无色和红色两种颜色的废液。（如图3所示）
【问题驱动】那么，倒人废液缸中的废液可以直接倒人下水道排放吗？
【教师引导】如果实验室的酸碱性废液直接排放到生活管道中，不仅会腐蚀管道，而且还会对水资源造成污染，危害人体健康。尤其是一些重金属的盐溶液，例如Cu （NO3） 2、AgNO3等，会通过食物链进人人体，由于生物富集作用而引发各种疾病。所以，为了保护我们的环境和身体健康，实验室中必须对废液进行处理后才能排放。若要处理废液，首先要了解废液的成分。清楚了废液的成分，我们才能更合理地对废液进行处理。
【引出课题】那么，今天我们就利用所学过的知识，对实验后得到的这两种颜色的废液成分进行探究。
设计意图：本环节通过创设真实实验情境，激发学生积极思考，让学生感受到解决废液成分问题的重要性，从而引入项目主题。
2．无色废液成分的猜想和确定
【问题驱动】试猜想无色废液中溶质成分可能是什么呢？先在小组内进行讨论，然后再将你们最终的猜想写在学習单上，稍后再请小组同学交流一下想法。
【学生活动】6人一组展开讨论，汇总组员观点，并将其写在学习单上。
【问题驱动】无色废液的成分可能有几种情况呢？你是如何分析的呢？
【B组观点】根据溶液呈无色，推断溶液呈中性或酸性，所以无色溶液成分为①NaCI；
②HCI。
【E组补充观点】我们认为NaCl为生成物，一定存在。又根据废液呈无色，推断出无色废液呈酸性或者中性，所以废液中可能存在稀HCl，因此我们小组认为无色溶液的成分有两种情况①NaCI；
②NaCI， HCI。
【教师总结评价】在这里，氯化钠为生成物，并且不会与废液中的其他成分继续反应，所以一定存在；
又根据无色废液呈中性或酸性，判断废液中可能存在过量的反应物稀盐酸。所以，我们在猜想化学反应后所得溶液成分时，不仅要考虑生成物，还须考虑反应物是否过量。因此，经过分析E组同学的猜想是合理的。
【问题驱动】要继续探究无色废液的成分是第一种，还是第二种情况，关键在于检验哪种物质的存在呢？
【学生回答】稀盐酸
【教师引导】那么，接下来我们的探究目的就是要检验无色废液中是否含有稀盐酸。
【设问】如何检验盐酸是否存在呢？
【学生回答】利用所学过的盐酸的化学性质进行实验探究。
【布置任务】在每个小组的实验桌上，提供了一些你可能会用到的试剂，请大家根据我们实验桌上所提供的试剂，先在小组内讨论确定好实验方案，然后再进行实验，并及时观察记录实验现象和结论。
【学生活动】6人一组形式展开讨论，设计合理的实验方案，进行实验探究，记录实验现象。
【教师活动】拍照汇总各小组的实验方案及实验现象，并组织学生进行交流评价。
【展示交流】选取典型方案展示（如表1和表2所示），请小组代表讨论后互相点评。
【教师引导】表1和表2所示的典型方案都合理吗？
【学生活动】根据已学过的盐酸性质以及物质干扰的原则，典型方案2中的加入硝酸银在这里无法判断盐酸是否存在。因为废液中存在氯化钠，氯化钠和硝酸银也会产生白色沉淀，干扰对盐酸的检验。
【教师评价总结】经过小组讨论分析，同学们给出了五种设计方案，可以帮助我们检验无色废液中是否有盐酸。我们在选择化学方法检验无色废液中是否含有盐酸时，都是利用了盐酸的化学性质，选择一些能产生明显现象的试剂进行实验，并且在检验时还要注意物质的干扰。
设计意图：本环节通过小组合作的方式，学生先根据实验情境和已有化学知识猜想无色废液的成分，教师组织学生交流评价猜想的合理性。接着，小组同学基于合理猜想进行实验方案设计与探究，在实验过程中搜集实验现象证据。最后，在教师引导下对典型方案进行小组交流讨论与评价，从而得出项目结论。本环节通过开放性任务活动，调动学生探究的积极性，利用驱动性问题提高学生对酸、碱、盐知识的整合和综合运用的能力。
3．红色废液成分的猜想和确定
【问题驱动】试猜想红色废液中溶质成分可能是什么？同样，先小组内进行讨论，然后再将你们最终的猜想写在学习单上，一会儿请小组同学交流想法。
【学生活动】6人一组展开讨论，汇总组员观点，并将其写在学习单上。
【教师活动】拍照汇总各小组的实验猜想，并组织学生交流讨论猜想的可行性。
【展示交流】选取典型猜想展示，请小组代表讨论后互相点评。
典型猜想1：
①NaCl，NaOH ②NaCI， Na2CO3③NaCl， Na2CO3，NaOH
典型猜想2：
①NaCI， Na2CO3②NaCl，Na2CO3，NaOH
【教师引导】请其他小组的同学分析一下，这两组同学的猜想合理吗？若不合理，请说出你的想法。
【学生交流评价】我们组认为猜想1中的①NaCI，NaOH不成立。氯化物为生成物，所以一定存在，又根据废液呈红色，判断出废液呈碱性，那么盐酸一定没有，而使废液呈碱性的物质可能是NaOH或Na2CO3或两种同时存在。但是，我们知道溶液中酸碱反应优先发生，既然溶液中都有剩余的NaOH，那么碳酸钠一定存在，所以猜想2成立。
【教师评价】刚刚这位小组代表分析得很完整，看来大部分同学对酸、碱、盐的知识掌握较熟练。
【教师引导】那么，根据我们刚刚对无色废液分析的思路，要继续探究红色废液的成分到底是NaCI，Na2CO3，还是NaCl， Na2CO3， NaOH，关键在于检验哪种物质的存在呢？
【学生回答】氢氧化钠。
【设问】如何检验红色废液中是否含有NaOH呢？
【学生回答】利用NaOH的化学性质，选择一些能产生明显现象的试剂，并且要注意废液中已存在物质（NaCl， Na2CO3）的干扰。
【布置任务】在每个小组的实验桌上，提供了一些你可能会用到的试剂，请大家根据我们实验桌上所提供的试剂，先在小组内讨论确定好实验方案，然后再进行实验，并及时观察记录实验现象和结论。
【学生活动】6人一组形式展开讨论，设计合理的实验方案，进行实验探究，记录实验现象。
【教师活动】拍照汇总各小组的实验方案及实验现象，并组织学生进行交流评价。
【展示交流】展示学生典型错误方案，如表3、表4、表5和表6所示。
【学生评价方案3和4】利用已学过的物质检验的一般方法，评价实验方案。根据刚刚的分析，红色废液中一定存在Na2CO3，而Na2CO3溶液也呈碱性，会使紫色石蕊试液变蓝色，并且也会与CUSO4溶液反应产生蓝色沉淀，所以在这里Na2CO3的存在对溶液中NaOH的检验产生了干扰，因此方案3和方案4均不合理。
【学生评价方案5】滴加Ca（OH）2溶液会引入杂质OH一，干擾对NaOH的检验，所以方案5不合理。
【学生评价方案6】滴加过量稀盐酸，会与NaOH反应，干扰对实验结果的判断，所以方案6也不合理。
【展示交流】学生典型方案展示如表7和表8所示，这两种实验方案有什么不同呢？都能达到实验目的吗？
【学生评价】比较表7和表8两种方案，CaC12的用量不同，但对实验却有很大影响。在这里CaCl2的作用是除尽干扰物Na2CO3，若CaC12加入不足量，废液中仍然存在干扰物Na2CO3，继续干扰对NaOH的检验，无法达到最终的实验目的。因此，方案8合理。
4．物质检验的一般思路和方法
【教师评价总结】听了同学们的分析和评价，相信大家已基本掌握了物质检验的一般思路和方法。今后，如果需要检验其他的混合物，还可以借鉴刚才探究废液成分的方法进行实验。
（1）设计方案（物质性质）：首先围绕实验目的，根据物质的性质，设计合理的实验方案，逐一进行检验。为了避免对实验可能造成的干扰，加入的试剂不能与待检验的物质具有相同的组成，此外还需考虑试剂加入的先后顺序及试剂用量，并且选择现象明显，操作简单的实验方法。
（2）观察记录（特征现象）：实验中还要仔细观察反应的特征现象，并一一记录。
（3）得出结论（实验证据）：依据实验中获取的证据，进行分析推理，从而得出相应的结论。
（4）反思完善（原理操作）：如果实验中出现了异常情况，可以自己或者和同学一起讨论实验的环节，也可寻求老师的帮助。比如：实验的原理是否科学、有据可循，操作的过程是否规范，有时一些小小的细节，比如试管没洗干净，也可能会导致实验现象的干扰。反思之后，进行总结，再次设计实验方案，开展实验，从而找到合适的方法。
设计意图：此环节通过典型错误方案分析，让学生感知在物质检验时，要注意物质的干扰问题，并且加入的试剂不能与待检验的物质具有相同的组成。通过典型方案的对比讨论，引发学生对多种物质检验时，试剂的滴加顺序以及试剂用量的深度思索。从实际实验操作角度出发，尽量选择现象明显，操作简单的实验方案。此环节通过小组之间的评价交流，引导学生对物质检验的一般思路和方法进行提炼（如图4所示），锻炼在真实情境中解决实际问题的能力。
五、项目教学反思及改进建议
初三进入复习阶段，学生对已学过知识的新鲜感下降，面对复习课的学习往往缺乏兴趣。为了激发学生的学习兴趣，让学生从旧知中获取新的收获，本节复习课采用项目式学习的方式，让学生担任项目的主导者，充分调动学生的主观能动性。本项目中的核心任务是解决实验室废液成分问题，通过真实情境的任务驱动，让学生通过小组合作的方式经历实验探究的过程。首先通过真实情境提出问题，接着对提出的问题进行猜想和假设，基于假设进行实验设计与探究，基于搜集的实验现象证据进行交流讨论与评价，从而得出项目结论。根据学生自主的实验方案设计及评价，大部分学生能设计出合理的实验方案，并能对典型错误方案作出合理的分析，使复习课起到回顾梳理、优化重构与再生长的作用。[4]
本节课的亮点在任务3和任务4上，在实际教学中，任务2大约用了1 5分钟，学生在实验过程中有点拖沓，导致任务3和任务4的时间有点紧张。在红色废液成分分析的方案评价中，来不及展示每个小组的实验方案，以及给足时间让小组间相互评价，讨论的时间和范围均有限。因此，在后续的教学中，建议将任务1压缩到8 mins左右，然后将红色废液分为两种情况，一种含有NaOH，一种无NaOH，将六组同学分为两大阵营，从而得到不同的实验结果，然后针对此实验结果进行充分讨论及评价，使学生在评價过程中不断形成物质检验的一般思路和方法。
节课是项目式学习与初中化学物质检验的首次尝试，从项目的参与度及目标达成度分析，基于项目式学习的复习课，激发了学生的学习热情及主观能动性，从而提升了复习课的教学效率和学科素养。因此，在后续的教学中，我们可以更多地尝试将项目式教学与化学课程相结合，从而提高学生的实验探究能力，进一步提升化学课堂教学的有效性。
参考文献
[1] 史菊英．基于项目式学习的物质分离提纯复习课教学一以初中化学“粗盐提纯”为例[J]．教育，2020（22）：38-44.
[2] 王旭斌，“化学反应与能量转化专题复习”项目式教学一暖身贴的原理探究[J]．化学教与学，2021（04）：73-77.
[3] 李燃，何彩霞．初中化学¨生活中常见的盐’’项目式学习教学实践[Jl.中国现代教育装备，2020（6）：4.
[4] 蔡福东．初中化学¨金属专题复习¨的项目式教学——暖宝宝中的金属[J].化学教育（中英文），202 1，42（15）：5.
猜你喜欢项目式学习教学实践“全过程控制”工程项目式教学法在钢结构基本原理课程教学中的应用高等建筑教育(2017年2期)2017-05-17PLC项目式学习与自主学习能力提高浅谈教师·下(2017年3期)2017-05-13项目式学习在应用型本科院校人才培养中的探究价值工程(2017年14期)2017-05-11在初中物理中实施项目式学习课程教育研究·学法教法研究(2016年29期)2017-04-21网络信息平台支持下的PBL英语教学实践与研究校园英语·中旬(2017年2期)2017-03-20基于三维软件和云班课APP的机械设计课程教学实践职业(2016年10期)2016-10-20中职职业生涯规划课程的教学反思职业(2016年10期)2016-10-20中职计算机应用课程教学改革与反思科技视界(2016年21期)2016-10-17浅论高中化学生活化教学的实践与思考考试周刊(2016年79期)2016-10-13浅谈初中物理实验教学与学生创新能力的培养考试周刊(2016年79期)2016-10-13