基于问题解决的初中化学项目式学习实践——以家庭便携式制氧机的设计为例
摘要
关键词
初中化学;问题解决;项目式学习
正文
随着新课程改革的不断深入,要求初中化学不断探索与创新教育教学理念与教学方式,在激发学生学习化学兴趣的基础上,提升学生的化学能力。初中化学项目式学习以初中化学问题为导向,将化学问题与教学情境相融合,使学生在项目式学习的过程当中解决化学问题,不仅能够提高化学课堂的教学效率,同样也能提升初中生的化学学习能力。
一、初中化学项目式学习建构
(一)创设教学情境,提出项目问题
传统的应试教育理念使得学生在学习初中化学时处于被动地位,往往更加依赖教师的教学与引导,使得初中化学教学效率不高。尤其是在初中化学实验教学当中,学生并没有充足的动手操作机会,使得学生学习初中化学实验仅仅存在于教材层面。将项目式学习方式应用于初中化学教学当中,不仅能够使学生实现初中化学实验的主动探究,同样教师也可以围绕项目式学习主题,创设生动有趣的教学情境,提出项目式学习问题后,使学生在化学实验的探究过程当中主动解决化学问题[1]。
(二)应用问题链,提升学生探究能力
化学项目式学习将具体的化学问题作为项目式学习内容,能够有效激发学生的学习积极性与学习热情。教师可以利用问题教学方式,借助问题链的手段提出与化学知识相关的问题,使学生在自主思考的过程当中全身心投入到化学课堂教学当中,进而发现初中化学的学习乐趣。与此同时,学生在分析与思考问题链的过程当中,同样也是学生在学习与应用化学基础知识的过程。教师可以利用化学基础知识与化学教学要求设置问题,提升学生的自主探究欲望,在学生思考化学问题的过程当中,培养学生的化学思考能力与探究能力[2]。
(三)设计项目活动,丰富学习内容
项目式学习活动设计以初中化学课程标准项目化学习要求与项目化学习内容为基础,围绕学习主题将化学知识、化学能力、化学方法进行综合,并借助不同的活动形式实现教学目标,推动学生全面发展。项目化学习通过教学设计、学习成果展示、教师评价反馈等活动元素组成完整的学习活动。教师要研读化学教材,为学生制定完善的项目式学习方案与项目式学习内容,使学生通过小组合作、小组交流、自主探究等形式解决项目式学习问题。
综上所述,在氧气和二氧化碳的实验室制法学习过程当中,教师将家庭便携式制氧机的设计作为项目式学习活动主题,学生通过小组合作小组交流与讨论分析氧气的不同方法,并尝试建立常见气体的制备模型,利用此类模型解决化学问题或生活问题。将初中生的思维方式与化学内容连续性这两个特点融入到化学项目式学习内容设计过程当中,使学生能够有效理解化学学习内容,进而发挥项目化学习的优势,提升化学学习效率[3]。
二、初中项目式学习案例
(一)课标解析
氧气和二氧化碳的实验室制法是《义务教育化学课程标准(2011年版)》中要求的8个基础学生实验中的2个,内容标准要求“初步学习氧气和二氧化碳的实验室制取方法”。上海教育出版社九年级化学上册教材将这部分内容安排在第二章“身边的化学物质”中,内容安排顺序均是学完相关气体的性质及用途后,再学习其实验室制法。
本节课是复习课,学生已有了自然界、工业、实验室中制备氧气的相关知识基础;并在实验室中完成了氧气制取的实验;有一定的科学探究能力;对物质是由微粒构成有了初步的认识。复习过程一是达成知识的内化,形成稳定的认知结构;二是知识的外显,在新情境中解决问题。学生在熟悉的生活情景中运用化学知识解决问题,也可感受化学的魅力,赞赏化学对改善人类生活和促进社会发展的积极作用。因而,本课的教学目标如下:
1.通过小组合作、交流讨论、分析评价不同制备氧气的方法,初步学会建立常见气体制备的一般模型,并运用模型解决相关问题。
2.通过不同需求制氧方法的分析,知道合理利用物质的转化,赞赏化学对人类发展所做出的贡献。
(二)教学思路
本节课设计的主要思路是通过“家庭便携式制氧机的设计”这一主旨任务,引导学生运用所学知识,结合实际应用需求,分析不同制氧方法优缺点,在此过程中建立解决气体制备问题的一般模型,并培养学生的表达交流、反思评价能力。
图1 家庭式制氧机教学思路
首先,教师利用医院作为教学情境,通过某肺部疾病患者的建议家庭氧疗的出院医嘱为课堂导入,并提出项目式学习任务,即能否根据已经学过的化学知识,尝试设计家庭便携式制氧机,在激发学生探究兴趣的同时,明确本节课的项目式学习目的。
接着,教师提出选择合适制氧方法的化学问题,引导学生利用小组合作讨论的方式,辩证分析各种制氧方法的优劣特点,引导学生提升利用化学知识解决实际问题的能力。在学生经过小组讨论后,得出在家庭中利用双氧水制备氧气的可行性最高。
随后,教师提出利用双氧水制备氧气是否有着应用缺点,应当如何改进,引导学生通过实验探究的方式,从双氧水的性质出发,探究在家庭中利用双氧水制备氧气存在的缺点,并尝试改进双氧水制备氧气的缺点。利用实验探究的方式,能够提升初中学生的化学实验操作能力与化学实验探究意识。同时,教师通过展示家庭便携式制氧机的药品包,使学生了解家庭便携式制氧机药品包的成分,并通过问题追问的方式,使学生探究家庭便携式制氧机除了要选择合适的制氧药品外,还需要考虑哪些问题?学生通过关注家庭便携式制氧机氧立得的说明书,分析药品使用量与配比,思考家庭便携式制氧机的制氧需求。
最后,教师可以布置初步设计制氧装置的项目式学习任务。由教师提出利用什么样的装置能够满足家庭制氧需求的问题,由学生对氧立得制氧机内部装置进行探究与创新设计,包括家庭便携式制氧机的反应原理、药品状态以及制氧装置的大小结构等,不仅能够培养学生的创新创造意识,同样也能使学生感受化学知识的魅力,进而使学生了解化学对推动人类生活发展与社会发展的积极作用,有利于提升学生的化学核心素养。
(三)教学过程
引入:任务发布——家庭便携式制氧机的设计 | ||
教师活动 | 学生活动 | 设计意图 |
【图片展示】 某肺部疾病患者的出院医嘱:建议家庭氧疗。 | 【观看思考】 观看图片,明确任务要求。
| 通过创设真实的化学情境,激发学生的学习兴趣,明确设计制氧机任务的目的。 |
【提出任务】 能否根据已学“气体的制备”内容,尝试设计家庭便携式制氧机。 | ||
任务一:选择合适的制氧方法 | ||
教师活动 | 学生活动 | 设计意图 |
【提出问题1】 哪些方法能产生氧气?
| 【思考交流】 在学案上写出能产生氧气的方法,若通过化学反应产生氧气,请写出反应的化学方程式。 | 通过任务驱动,让学生使用所学制氧知识,辩证的分析各种制氧方法的优劣,培养学生应用化学知识解决实际问题的能力。 |
【提出问题2】 这些方法是否适用于家庭便携式制氧机的设计? 【追问】 每种制氧方法在其他特定应用需求中是否有用呢? 【提供资料】 1.自然界、生态鱼缸用光合作用制氧气。 2.分子筛制氧机。 3.空间站用电解水制氧气。 4.氧烛使用氯酸钠分解制氧气。 | 【组内讨论】 结合各种制氧方法的原料、反应原理、装置等,分析此方法用于家庭便携式制氧机设计的可行性,并评星(1—5星)。 【交流展示】 每组汇报一种制氧方法的可行性分析结果,并阐述理由。 【得出结果】 双氧水制氧气用于家庭便携式制氧机设计可行性最高。 | |
【提出问题3】 双氧水制氧气是否也有劣势?能否加以改进? 【提供资料】 双氧水介绍。 固体双氧水(过碳酸钠)介绍。 【实物展示】 家用便携式制氧机“氧立得”药品包,并介绍其成分。 | 【思考】 从双氧水性质出发,思考其用于家庭制氧存在的不足。提出改进方向。 【实验探究】 1、过碳酸钠与水反应,观察带火星的木条是否复燃。 2、加入二氧化锰以加快反应速率。 | 通过对双氧水的改进实验培养学生实验能力和探究意识。 |
【追问】 制氧剂选择除了药品种类外,还需考虑哪些问题? 【图片】“氧立得”说明书。 | 【思考交流】 关注“氧立得”说明书上的药品用量和配比。 | |
任务二:初步设计制氧装置 | ||
教师活动 | 学生活动 | 设计意图 |
【提出问题1】 在怎样的装置中可以实现以上制氧需求呢?
| 【创新设计】 根据药品状态、反应原理,初步设计制氧装置,注意家用、便携,并在学案上画一画。 | 通过对制氧装置的设计培养学生的实验能力与创新意识。 |
【实物展示】 介绍“氧立得”制氧机内部装置。 | 【反思评价】 结合“氧立得”装置设计,改进制氧装置。 | |
【课堂总结】 总结气体制备需考虑的各种因素,及不同制氧方法的贡献,突出化学学科价值。 | 【能力提升】 认同气体制备的一般思路。 【价值提升】 赞赏化学学科的价值。 | 使学生感受化学的魅力,赞赏化学对改善人类生活和促进社会发展的积极作用。 |
在初中化学中应用项目式学习的教育方式,能够结合初中生化学实际学习情况与初中化学实际教学情况,创新初中化学教学方式,不仅能够打破传统初中化学教学方式带来的教师与学生之间的割裂感,同样也能推动学生利用自身化学知识水平独立解决项目式学习中存在的问题。例如,家庭便携式制氧机的设计复习了六种不同的氧气制备方法,帮助学生建构气体制备的一般模型。分析了各种方法在不用需求下的应用,使学生能初步运用比较、分析、综合、归纳等方法认识物质的变化,形成一定的证据推理能力。通过对制氧方法的选择、制氧装置的设计等,发展学生的实验能力。通过各领域中不同的制氧方法,让学生感受化学学科对改善人类生活和促进社会发展的积极作用,认同化学学科价值。因此,将项目式学习的教育方式应用于初中化学教学活动当中,可以借助教学情境,提出项目式学习问题,应用问题提升学生的自主探究能力,设计丰富的项目式学习内容,激发学生学习兴趣的同时,提升初中学生的自主探索能力与创新能力,进而培养初中学生的化学核心素养。
参考文献:
[1] 汤正兰. 主题式项目化学习在初中化学教学中的应用策略探究[J]. 考试周刊,2023(10):131-135.
[2] 马春秀. 以问题解决为导向的初中化学项目式教学实践研究——以"爱护水资源"为例[J]. 中学化学教学参考,2022(17):30-34.
[3] 金荣妹,符爱琴. “项目化学习视域下的初中化学课堂教学问题的设计 ——以“金属的防护和回收”为例[J]. 化学教与学,2022(11):17-21.
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