基于3P学习的项目式学习在初中化学教学中的实践.docx

基于3P学习的项目式学习在初中化学教学中的实践杨永俊关键词：3P学习法;项目式学习;二氧化碳;氢氧化钠;思维可视化如何高效复习？如何在复习中求新？如何在复习课中落实化学学科核心素养？笔者一直在思索，一直在钻研在酸碱盐复习阶段，笔者以二氧化碳与氢氧化钠反应的可视化研究为例进行了一次项目式学习的探索和尝试，收到意想不到的良好效果一、进行项目式学习的动因“3P”学习法是指以“Problem（问题）-Practice（实践）-Production（成果）”为学习主线的项目式学习法项目式学习（Proiect-Based Learning，PBL），是“以项目为导向开展教学，让学习者围绕项目进行调查、观察、研究、表达、展示和分享学习成果”与传统的问题式学习（Problem-Based Learning）相比，项目式学习最大的亮点在于要求学习者“学中做”，自主探索和创造，能设计并制作出相应“产品”，强调知行合一众所周知，复习课是最难上的课，老师想把更多的知识融入一堂课，学生想在一节课中贯通所有脉络不知不觉，一节复习课成了刷题课，讲评课能不能改变“总结一刷题一讲评”这一现状，能不能在复习课中融入实验教学，能不能在复习课中激发学生的创新思维？能不能根据近年来热点考题进行项目式学习？基于这些思索，我们以典型的无明显现象化学反应——二氧化碳与氢氧化钠反应为例实施了项目式实验教学，以期开展基于项目的学习再度进行实验，提高操作能力;再度模型认知，提高整合能力;再度高阶思维，训练思辨能力;再度融合创新，体验复习快乐。

二、实验教学中项目式学习步骤和策略项目式学习是以建构主义理论为指导，以解决真实问题为目的的学习方式我们以“修房建屋”程序为样板，提出“六步十二环”项目式学习框架（图1）1.项目确立——理清思路，确定方向（1）着眼问题解决基于教材、学情、核心问题来确立项目，解决教学中的难点问题和考试中的热点问题本项目以二氧化碳与氢氧化钠反应的可视化研究，来解决教材中只用一句话描述的“二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水”，然而实验并无明显现象的问题如何通过实验来判断二者能发生反应？对于无明显现象的实验，我们多采用转化法，根据反应物、生成物的不同性质，通过有无沉淀、气体产生，颜色变化，气压变化等明显现象或熔点、沸点等物理性质的改变来设计实验方案，也可借助数字化传感器等来设计实验方案，化隐性为显性例如，空气中的氧气含量的测定等实验就是利用瓶内压强的变化来测量出氧气的体积分数;物质的酸碱性，可以用酸碱指示剂来检验;二氧化碳与水的反应实验借助控制变量法来证明，等等这些已有知识和技能奠定了学生对二氧化碳与氢氧化钠反应进行可视化研究的基础2）竞赛驱动项目在确立项目后，设立比赛项目，如“设计大咖奖”“创新大咖奖”“实验技能大咖奖”等等，激发学生主动参与热情。

首先，老师要讲清项目的意义，如何去规划项目，如何去完成项目，如何去推介项目，并体验项目在确立项目后，即要求学生利用周末时间查阅资料，独立思考，自主设计，大胆创新，可以通过网络和习题获得灵感，可以融合课内外资源或各学科知识，可以借助学习小组的力量或家长的力量，在规定时间内上交作品，同时要求项目成果具有可操作性，必须有推广价值2.项目规划——拟定方案，优化方案要规划项目，就得进行前期“踩点”和“勘测”，必须对相关知识点进行详细解读学生紧紧围绕二氧化碳与氢氧化钠的反应的可视化研究，深入领会反应物二氧化碳、氢氧化钠及生成物碳酸钠、碳酸、碳酸氢钠（资料提供）等物质的性质分析实验可能面临的问题或风险是什么通过独立思索，最终要形成可行的项目方案，写出实验操作步骤、画出草图，提出预期现象，分析预测最终结果学生将草案设计出以后，老师要对作品进行项目诊断，积极评价每一幅作品的优劣，将优秀作品发布到群里，供家长和学生品鉴，将待优化作品与设计者进一步讨论，并提出改进方案老师对作品进一步分类，哪些作品是利用对比法或控制变量法;哪些作品是利用转化法来实现实验的可视化的对同一类或相似作品，同质分组，组员自荐，明确任务，分工协作。

谁准备、谁实验、谁报告、谁总结，各组安排井井有条各小组组长拟订优化后的实验仪器用品清单，请求实验室老师在两天内完成实验准备3.项目执行——诊断设计，分组预做实践是检验真理的唯一标准唯有实践，方知方案是否可行、是否最佳学生到实验室先进行预实验，验证实验方案的可行性学生根据实验方案进行实验，老师对实验要点及注意事项进行必要指导对于实验中存在的问题，进行现场优化和改进，力求尽善尽美例如，学生在完成“喷泉”实验时，开始利用胶头滴管挤压氢氧化钠溶液，发现由于氢氧化钠具有滑腻感，胶帽易脱落，后改用注射器，并充分振荡烧瓶后，现象明显，一举成功再例如，学生设计的可乐“沸腾”实验，其原理就是利用二氧化碳与氢氧化钠反应后，可乐瓶内气压迅速减小，而出现“沸腾”现象（实为二氧化碳气体的溶解度随气压减小而逸出）然而，在做实验过程中，才发现气压减小后，可乐塑料瓶也变瘪，大量可乐流人到氢氧化钠瓶中，影响实验观察，后来将盛可乐的塑料瓶改为烧瓶，实验才取得成功4.项目成果——改进优化，展示成果项目成果的物化是学生作品可视化的最好体现为了一幅幅心仪的作品，同学们像科学家一样认真，每一个步骤都环环相扣，每一个环节都精准实施，一针一线都得靠自己，凸显学生们的工匠精神。

例如，在利用压强传感器进行数字化实验时，由于装置內气压变得很小，普通橡胶管就会变瘪而影响实验效果，最终用硬质橡胶真空管取而代之，成功解决难题下面着重分享一下凝聚学生心血和智慧的主要作品作品一：吞蛋实验实验操作：如图2所示，将煮熟的剥壳鸡蛋放置在充满二氧化碳的500mL抽滤瓶瓶口，打开止水夹，迅速注入约20mL的20%的氢氧化钠溶液，关闭止水夹，手握瓶颈，水平振荡实验现象：“畴”的一声，鸡蛋被吸入瓶中实验反思：煮熟的鸡蛋必须圆滑，不能变形，以保证鸡蛋与瓶口气密性良好;二氧化碳的纯度越高、氢氧化钠的量越足，瓶内物质反应越充分，产生的吸力越大，因负压而产生的“吞蛋”声音更响亮作品二：喷泉实验实验操作：如图3所示，充满250mL二氧化碳的烧瓶塞上单孔橡胶塞，将尖嘴管插入橡胶塞内离烧瓶底2cm左右，在真空橡胶管中下部夹紧止水夹，将导气管一端浸入有足量红墨水的烧瓶中，迅速注入约10mL 20%的氢氧化钠溶液，充分振荡，打开止水夹，观察现象实验现象：美丽的红色喷泉喷涌而出实验反思：由于氢氧化钠溶液具有滑腻感，用注射器代替胶头滴管注入氢氧化钠溶液，可有效解决胶头滴管的胶帽易脱落的问题作品三：雪碧“沸腾”实验实验操作：如图4所示，用真空橡胶管将盛约体积雪碧的烧瓶与盛有250mL二氧化碳的烧瓶相连，夹紧止水夹，静置至雪碧中几乎不再产生气泡。

用注射器向盛二氧化碳的烧瓶中迅速注入约10mL 20%的氢氧化钠溶液，充分振荡，盛雪碧的烧瓶保持不动，观察现象实验现象：雪碧中产生大量气泡逸出，如水“沸腾”一般实验反思：二氧化碳与氢氧化钠反应使烧瓶内气压迅速变小，而雪碧中二氧化碳气体的溶解度随气压的减小而减小，导致雪碧中二氧化碳气体逸出而形成壮观的“沸腾”现象该设计整合了学科知识，将气体溶解度等知识迁移整合，实现了实验的生活化作品四：一體化实验实验操作：如图5所示，关闭K1，打开K2、K3，将2mL 5%的稀硫酸迅速注入到2mL 5%的碳酸钠溶液中，然后拉动盛稀硫酸的注射器拉杆至18mL，旋转三通阀，关闭K3，将收集到的18mL二氧化碳气体缓慢注入到30%-40%的2mL氢氧化钠溶液中，关闭K2，充分振荡，观察现象实验现象：振荡后，盛氢氧化钠溶液的注射器示数为2mL，即注射器中的气体被氢氧化钠全部吸收实验反思：该实验设计是秦嘉憾同学创意之作，成功破解了前面同学制取二氧化碳量大与纯度不高的难题，真正做到了实验的可视化与定量化其利用医疗上的三通阀、双通（商品名：双头外纹鲁尔）将三支螺口注射器相连，将碳酸钠与稀硫酸产生二氧化碳与氢氧化钠反应。

项目成果做到了低耗、安全、环保，实现了装置的一体化、实验现象的可视化该装置便于分组实验，既可以完成定性，也可以完成定量实验例如，可定量测定二氧化碳在水中的溶解性，等等实验中需要注意的是，为避免产生的二氧化碳的体积超过盛碳酸钠溶液的注射器的量程而导致注射器拉杆与注射器体脱离，建议所取稀硫酸或碳酸钠溶液的量为少量，或更换为50mL或100mL量程的注射器作品五：数字化实验实验操作：如图6所示，打开数字化实验室软件界面，设置好图像参数，将电脑、数字化实验中压强传感器通过真空橡胶管与盛有250mL二氧化碳的平底烧瓶相连，分别迅速注入80mL的40%的氢氧化钠溶液和80mL的蒸馏水观察两次实验压强变化图像极评价，同学们更加自信，更加有想改进实验、完成好实验的冲动和把最好的成果展示出来的欲望6.项目体验——体验成功，着眼未来项目体验就是将项目推广阶段好的成果固化下来加以推广再运用和知识再迁移通过分组实验，让同学们相互切身体验同学设计的产品的创意点，是否具有可操作性、安全、环保，实验现象是否明显，可视化强通过体验，同学们再次感受到实验的快乐，感受到大胆实验、敢于创新、“不唯上、不唯书、只唯实”的科学研究精神。

反思整个项目的学习过程，我们惊叹学生的创新能力和探究精神在作品四中，有学生提出，可以先加2mL水观察到二氧化碳气体被减少约2mL，再继续吸人2mL氢氧化钠溶液，二氧化碳气体被全部吸收，通过对比实验更能证实二氧化碳与氢氧化钠发生了化学反应还有学生提出，连接一个串联装置，先用注射器将10mL二氧化碳注入到2mL浓的氢氧化钠溶液中，再连一个澄清石灰水的装置，若澄清石灰水不变浑浊，说明二氧化碳确实与氢氧化钠溶液反应瞧，学生的思维在不断交锋、碰撞中激活、升华三、实施效果分析在项目设计中，学生将注射器、U型管、饮料瓶、气球、鸡蛋、植物种子、压强传感器等大胆应用于项目设计中，不但整合了学科内知识，并且还注重了学科融合通过项目式学习，进一步巩固了酸碱盐知识，进一步明晰了无明显现象反应的实证方法，进一步内化了证明二氧化碳与氢氧化钠溶液反应的一般方法——转化法、对比法、控制变量法，由定性走向定量没想到的是，学生利用产物碳酸钠在水中和无水乙醇中的溶解性不同，实现了实验方法的创新学生将医用三通阀巧妙运用到项目设计和项目产品的开发中，让老师眼睛一亮通过项目式学习，实验方案实现了多元化，项目产品做到了可视化、微型化、一体化、数字化、绿色化，教学效果明显超过预期。

项目激发潜能通过项目驱动，激发了学生主动参与、调查研究、批判质疑、分工协作、有效沟通、共建共享、融合创新的潜能基于3P的项目式学习法，直驱核心问题，多方论证实践，达成真实成果，用“高阶学习”带动“低阶学习”通过问题探究、实验求真、作品展示，多维度培养学生“学”“做”“研”的能力，强化核心知识，突破学习难点，挖掘学生潜力，拓展学生思维，从而有效促进学生化学核心素养的养成。