《义务教育化学课程标准（2022年版）》（以下简称《新课标》）指出：“义务教育化学课程作为一门自然科学课程，具有基础性和实践性，对落实立德树人根本任务、促进学生德智体美劳全面发展具有重要价值。”“创设真实问题情境，倡导‘做中学’‘用中学’‘创中学’，开展项目式学习，重视跨学科实践活动。”
［1］项目式学习是基于建构主义理论的情境式教学方式，让学生在面向真实世界的真实问题中学习实践、实现想法并解决问题
［2］。王磊教授指出：“项目式学习（Project-Based Learning，PBL），是以学生为主体，让学生在真实的情境中深度学习并实践，在探究和解决问题的过程中获得基本知识与技能、关键能力和必备品格，其理念和目标都与当前基础教育教学改革相一致，是促进核心素养融合发展的有效教学方式，更是推动教育发展范式转型的重要抓手。”
［3］项目式学习将真实情境移植到课堂教学中，教师设计驱动型问题引导学生通过自主学习、合作探究等学习形式拆解任务并解决问题，最终取得项目成果，并在项目式学习过程中提升学生的各项水平能力
［4］。
针对以上情况，笔者从生活中的化学现象出发，创设真实情境并开展项目式学习——设计制作。
1 项目式学习的教学设计案例：设计制作
1.1 项目内容分析
针对“制作简易制氧机”项目，首先是在学习氧气及制取知识后开展的学科深化活动，其次是一项需要动手实践的作品制作任务，其本质更是一种引导学生经历完整设计流程的项目式学习。在项目实施过程中，学生结合所学化学核心知识，有意识地应用化学、技术、工程及其他学科知识，设计制作一台简易制氧机。
基于对《新课标》的梳理，发现该项目不仅涉及“物质的性质与应用”“物质的化学变化”等学习主题的大概念及核心知识，承载学生必做实验“氧气的实验室制取与性质”，还涉及“化学与社会•跨学科实践”学习主题中化学与材料、化学与健康的相关内容，能帮助学生建构元素观、变化观等化学观念，促进系统与模型、比例与定量等跨学科大概念的进一步发展
［1］。
1.2 学生情况分析
通过前面的学习，学生已经认识到氧气的主要性质及用途；初步学习了氧气的实验室制法。学生已掌握基础的化学实验操作技能，具备初步的探究意识，但探究能力尚处于启蒙阶段，即在复杂情境中识别关键变量、设计有效探究方案的能力有待提高
［5］。在情绪和心理都处于比较好奇和兴奋的状态时，学生渴望动手实践，能基于所学知识和生活经验作出感性的猜想和判断。但他们的科学思维和创新意识仍有待在实践中得到深化和锻炼。
1.3 项目学习目标
（1） 通过调查研究、交流讨论，了解简易制氧机的用途、类型和特点，学生能感受化学与生活的紧密联系，目的是发展学生的信息搜集能力和语言表达能力。
（2） 回顾氧气的制取方法，初步建立起制取气体的模型，据此学生能迁移应用所学知识选择制氧原理并设计制作制氧机，目的是提升学生运用学科知识解决实际问题的能力。
（3） 通过多轮次优化制氧机的制作过程，引导学生体验工程思想，促进多角度分析问题，从而提升解决实际问题能力，培养合作、实践和创新能力。
1.4 项目任务拆解
基于以上分析，为顺利开展项目式学习，笔者对项目进行任务拆解，即分解成3个子项目。在每个子项目下设计驱动性问题，引导学生逐步开展进阶思维的学习。基于驱动性问题的项目分解任务，能够进一步降低学习难度与问题的复杂程度，提升实施中的可操作性
［6］。项目拆解和教学流程如
表1所示。
1.5 项目实施过程
【情境导入】通过前面的学习，我们知道了氧气是生命活动的必需气体，也是工业生产不可或缺的重要原料。正是有了氧气，才有了鲜活的生命，才有了生机勃勃的地球。（PPT播放图片）
【提出问题】如果缺氧怎么办？
生：外界补给、制取氧气、吸氧等。
师：大家思考的方向很对。制氧机就是一种在市面上应用非常广泛的供氧设备，能解决很多缺氧问题。什么是制氧机？我们能否结合课堂所学自制一台制氧机呢？今天，就让我们带着这些任务共同开启一段项目之旅。
课前，我们已经组建了6个项目小组，并进行了项目拆解和任务分工，希望你们在课堂上能把项目实施过程充分地展现出来。
学生按照兴趣和能力进行分组，每组选出一名组长负责协调和组织工作。每个成员根据自己的特长，分别负责搜集资料、设计实验方案、制作简易制氧机、进行实验等任务，尽量让每位学生都发挥其特长。设计制作项目规划表如图1所示。
自制简易制氧机项目规划
【项目目标】根据所学实验室制取氧气的原理和装置，结合对市售制氧机的解读及个人经验，自制一台简易制氧机。
【项目任务拆解】
任务一：初识制氧机 任务二：设计简易制氧机
任务三：制作简易制氧机 任务四：产品发布
班级学生分为6个项目组，各小组在组长带领下需要在课下完成以下任务：指定两位学生负责整体协调和统计任务的完成情况。
第___组具体任务分工，也可根据你们的安排进行具体分工：
1._______________负责调查研究，制作PPT或者绘制手抄报。
2.小组讨论好如何设计简易制氧机后，___________负责绘制设计稿。
3.__________________________负责制作简易制氧机。
4.__________________________负责制作PPT，介绍产品。
图1 设计制作项目规划表
【任务一】初识制氧机。
师：有请项目代表汇报一下课前调研成果。（选择1～2组进行汇报）
活动1：学生汇报展示。
师：感谢第x组同学的汇报，调研工作做得很充分。刚才xx提到有一种化学试剂制氧机与我们所学的实验室制氧有一定的关联，也是他们设计装置的灵感来源。下面，就让我们通过一段视频来了解一下（播放视频“简易制氧机”）。这段视频对你设计简易制氧机有哪些启示？
【提出问题】要设计制作一台简易制氧机，需要考虑哪些问题？
引导学生回忆实验室制取氧气的一般思路和方法，从而总结简易制氧机的制作需要考虑的因素。
生：反应原理、制取装置等。（教师结合市售制氧机进一步引导学生分析——除此之外，还需要考虑实际需求）
板书：内容略。
师（过渡）：确定了思路，那就让我们来设计制作简易制氧机吧。
【任务二】简易制氧机的设计制作。
活动2：寻找制氧剂。
问题1：哪些反应可以得到氧气？
生（回忆实验室制取氧气的原理答出）：分解过氧化氢、分解高锰酸钾。（还有学生可能会答出电解水、光合作用等）
学生在回答时可能只考虑到了是否能产生氧气，对此，教师需要进一步引导学生分析哪种方法最适合用于家庭制氧设备，遂提出问题2。
问题2：你认为哪种制氧剂最适合家庭制氧设备，并说明理由。
学生讨论后回答：可能会选择过氧化氢。
课堂上，学生会结合制取氧气的原理以及生活经验，分别从药品的性质、满足条件简单易行、便于收集、反应速率、成本等方面提出自己的看法，作出判断。在学生选择过氧化氢后，教师给出简易制氧机所用试剂的相关资料，再次引发学生思考。
师：刚才，我们看到的家用制氧机用的是制氧剂A和制氧剂B。查阅资料可知：A剂是过碳酸钠，B剂是二氧化锰。其原理是加水之后过碳酸钠会分解产生过氧化氢，而过氧化氢在二氧化锰的催化作用下产生氧气，实质上还是利用过氧化氢制取氧气。为什么不直接用过氧化氢？请你总结制氧剂的选择需要考虑的问题。
生：药品性质、反应条件、反应速率、制氧率、成本等。
师（过渡）：制氧剂的选择会直接影响到我们对于反应场所的选择，如果我们以过碳酸钠为制氧剂，该如何设计制作简易制氧机呢？
活动3：设计制作简易制氧机。
师：我们先来看一下市售制氧机的结构，它与实验室制取氧气的哪套装置相似？
生：与装置B相似。
师：不同之处是什么？
生：有加湿过滤仓。
师：根据实际需要加入了气体净化装置。那么，你们的设计都考虑了哪些因素？又作出了怎样的优化？下面，就请小组代表分享你们的创意。主要谈谈你们的设计思路和设计及制作过程中遇到的困难。
【创意分享会】
各小组派代表向全班学生展示自己组的设计方案，同时分享设计过程中遇到的困难以及解决方案。各小组的设计稿如
图2所示。
师：大家的设计既有相似之处，又有自己的创新之处。有些小组考虑到了吸氧病人的需要，还设计了开关和流量调节器；有些小组的设计稿经过了多次修改，甚至产品也经多次迭代。这些行为说明，在这个过程中大家真正进行了思考。那么，经过了设计、实践、反思、再设计的产品的制氧效果到底如何呢？就让我们检验一下吧。
活动4：运用设计制作的作品制取氧气并检验气体。
【实验探究】运用设计制作的作品制取并检验氧气。
【实验要求】①采用排水法，并运用设计制作的作品收集一瓶氧气；②检验氧气（定量检验和定性检验），即采用数字化实验仪器定量检验氧气的纯度和采用带火星的小木条定性检验氧气。
师：请各小组汇报一下你们的制氧情况。
学生分组实验。针对该环节，教师采用投屏技术，将学生的实验现象及结果投到大屏幕上。
师：恭喜各小组成功制得氧气，有些制氧浓度达到了90%，而有些小组的制氧浓度稍微低了一些，但是带火星的小木条都复燃了，从而得知——纯氧能使带火星的木条复燃，但能使带火星的木条复燃的不一定是纯氧。
师：经过实际的验证，你们组设计制作的简易制氧机和其他组相比有哪些优势和特色，使用时需要注意什么？现在请各组发布你们设计制作的简易制氧机吧。
【任务三】产品发布会。
各小组分别发布产品（在该环节，学生采用PPT或者海报的形式展示自己的产品）。各小组的宣传海报见
图3。
师：感谢各位产品推介人的介绍。刚才的哪款简易制氧机是你心仪的设备呢？请你为它投一票。（每组进行协商，只投一票）
师：到此，我们的项目告一段落了，请大家结合评价量表对你的项目活动进行评价。在评价量表中，既要有小组内的互评内容，也要有小组间的互评内容。请各小组在组长的带领下认真完成填写，作出中肯的评价。
师：最后我也谈谈自己的看法——同学们，你们知道2023年10月26日是什么日子吗？告诉同学们，神舟十七号载人飞船在这一天成功发射，又一次彰显了我国的科技实力。同时，也是你们设计制作的简易制氧机进行第一次制氧检验的日子。我看到了你们因没有氧气产生而愁眉苦脸，但随即查找原因，再次尝试的样子；看到了你们因为一个个气泡冒出，成功收集到氧气的喜悦样子；还看到了你们为了比拼制氧浓度，一次次尝试调整装置的行为；还看到你们因为氧气浓度逐渐升高后发自内心的掌声。所以，我觉得大家都很棒，觉得这个项目活动值了，希望它是一个引子，能唤醒你心中那颗科学创新的种子，让它生根、发芽、茁壮成长。
请记住：守得云开见月明，成功往往是在经历一连串失败后，通过持续反思与改进才可能实现的。
在课堂上，教师要抓住教育契机，对学生进行情感教育，让学生认识到科技创新在我国现代化建设全局中的核心地位，促使其努力把科技自立自强的信念融入个人的成长之中，提升科学态度与责任。
2 项目教学反思
该项目创设了真实问题情境，采用了多种教学手段，以问题驱动引导学生开展探究。在整个过程中，教师给学生提供了充分的动手实践和动脑思考的机会，这使得学生经历了完整的探究过程，践行了《新课标》理念“做中学”“用中学”“创中学”，从而在促进学生动手动脑的同时，发展了其核心素养。然而，在教学实践过程中仍有以下不足。
2.1 学生学以致用的能力有待提高，动手能力较弱
在项目活动的一开始，学生并不知道如何才能将所学知识与简易制氧机的制作结合起来，所以他们在设计阶段出现了畏难情绪；后来，虽然他们顺利地设计出了简易制氧机的制作方案，但在制作过程中出现了选材不行、装置漏气等情况，甚至有些小组还无法制作一台简易制氧机，其动手实践能力较差。
2.2 课堂教学时间较短，思维发散不充分
在这节课中，学生围绕简易制氧机这个主题开展了一系列的讨论和学习，不管是结合学科知识建构模型，还是基于多学科融合设计、制作并检验简易制氧机，课堂上都要保障学生有充足的时间进行思考、讨论以及实践。在实际操作中，尽管有些任务放在了课后做，但整个流程仍需要1.5个课时，如果缩短时间，会导致学生思维发散得不充分，不利于激发学生的创新意识，学生的参与感也会降低。面对九年级学习时间紧、任务重的实际情况，如何在有限的时间内高效完成项目任务，并保证学生的参与度，的确是后续项目实施过程中需要关注的问题。
河南省基础教育教学研究项目立项课题“基于学生核心素养培养的初中化学项目式学习应用研究”(JCJYB2307010040)
京公网安备11010202008535号
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