摘要：发展和评价学生的核心素养是新一轮课改的核心，中学化学课程教学愈发重视学生核心素养的培养。宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、变化观念与平衡思想、科学态度与社会责任是化学学科核心素养的主要内容。如何在项目式教学中将上述核心观念进行渗透，是现阶段中学化学教学重点研究热点。本文以“高炉炼铁”课程教学为例，分析和探索在初中化学项目式教学中如何培养学科核心素养，以期引发初中化学一线教师的深度思考，实现从“知识教学”到“素养培养”的转变。
关键词：初中化学；核心素养；项目式教学；高炉炼铁
初中生普遍具有浓烈的好奇心，化学学科又与日常生活、生产有着紧密的联系，因此在初中化学课堂教学过程中，通过项目化教学手段，将教学内容与实际生活生产建立联系，构建真实的化学教学情境，以解决问题为任务驱动，不但能加深学生对化学知识的认识和理解，更能在解决实际问题的过程中形成学科的基本观念和培养关键能力，引导其形成良好的化学学科思维方式与化学应用意识，真正达成培养学科核心素养的目标。
一、构建真实情境，任务驱动落实素养培养
“铁的冶炼”是初中化学的一个重点教学内容，而铁也是当前生产生活中应用最广泛的金属，很多学生都很好奇化工生产中铁的冶炼方法。因此，笔者将课程教学内容与实际生活生产相联系，通过创设“现在你是炼铁厂的老板，进货了5000t赤铁矿，怎样冶炼成铁？能得到多少吨产品？”的真实教学场景进行该课程的专项化教学，在解决“如何将铁从铁矿石中提炼出来？”“采用什么样的设备装置？”“能得到多少铁？”等实际问题任务中层层推进知识的落实、能力和观念的培养，有效提高了课堂教学效果。学生在解决问题的过程中增进对学科本质的理解，学会自觉地从元素守恒的角度、物质转换的角度、宏微观结合的角度去解释和认识化学问题。教学设计如图1所示。
教学环节 活动设计 素养立意
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图1 “高炉炼铁”项目式教学设计
二、素养立意的教学设计细节分析
1、明确完成项目需解决问题，多维调动推进深度学习
情境问题：现在你是炼铁厂的老板，进货了5000t赤铁矿，怎样冶炼成铁？能得到多少吨产品？要完成该项目任务，学生需经历以下的思维活动：如何将Fe2O3转化成Fe、选择合适的还原剂将Fe2O3转化成Fe、选择合适的设备、操作流程符合实际工业生产对原料、产率、成本、绿色环保的要求等。从此处设计可以非常明显看出基于真实情境的项目式教学设计，能将简单的知识教学上升到认知路径和思维方法的真实化和理性化层面，在这样的学习任务驱动下，学生能在解决复杂问题过程中自觉地应用起化学学科的基本观念，认识问题的角度、推理的路径和思维模型都从学科本质出发，促进了学生的深度学习，促使形成了可持续发展的学科基本思维和核心观念，使教与学向认识理解、应用实践、迁移创新的素养进阶发展。
例如，在解决“如何将Fe2O3转化成Fe”这个问题，学生需分析两种物质的组成上的异同，Fe2O3与Fe组成上都含有Fe元素，但Fe比Fe2O3少了O元素，所以要将将Fe2O3转化成Fe，其实就是使Fe2O3失去氧元素，发生还原反应。那能夺走氧化物中氧元素的物质，常见的还原剂有哪些呢？C、H2、CO等物质在一定条件下都可以实现上述变化，该选择哪一种最符合实际工业生产要求呢？
学生需从还原剂与矿石的接触面积、原料成本、是否易存储、是否绿色环保等多角度分析对比，此过程真真切切地落实了化学学科变化与平衡的观念，培养了模型认知与证据推理和科学探究与创新意识，同时也很好地凸显了化学学科的应用价值和社会责任。
2、培养宏微观结合角度解释化学变化的能力和意识，强化符号表征能力
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图２ 炼铁高炉及炉内化学反应过程示意图
如图２所示，在实际“高炉炼铁”生产过程中，主要存在“C+O2高温CO2”、“CO2+C高温2CO”、“3CO+Fe2O3高温2Fe+3CO2”这三个主要化学反应。在课堂上展示此生产过程，教师可以利用多媒体动画教学资源模拟此三个化学变化的微观动态变化，清晰地为学生阐述以上三个化学反应的具体变化本质。在这一过程中，教师可以提出以下问题，让学生进行深入思考，如：“根据刚才我们的分析最佳的还原剂是CO，但为何实际生产中的原料是C而不CO？”“高炉反应中的还原剂CO气体是怎么来的？“最终得到的为什么是生铁而不是纯铁？”等。学生在进行思考探索问题的过程中，会逐渐形成“物体是变化的，变化是有规律”的学科基本观念，并会从宏观和微观角度全面分析化学变化。
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图３ 实验室模拟炼铁装置
再如图３所示，这是一套在实验室模拟炼铁的装置。在进行此实验探究时应引导学生会对实验现象进行有序地观察和描述，能用正确的化学方程式将“红褐色粉末变黑”、“澄清石灰水变浑浊”、“C处导管口气体燃烧发出淡蓝色火焰”这三处有明显现象的反应表示出来，并通过小组合作学习，分析三个反应的变化本质，有了前面高炉炼铁过程的微观呈现，在此处，学生不难得出“红褐色粉末变黑”的微观本质是红褐色Fe2O3粉末被CO还原成黑色Fe粉末；“澄清石灰水变浑浊”的微观本质是溶液中的Ca（OH）２与CO2反应生成不溶于水的CaCO３；“C处导管口燃烧”的微观本质是过量的CO被点燃转化为CO２。通过上述问题引导、小组合作的教学形式，能够让学生更好地将宏观变化与微观本质相对应起来，形成“任何物质都是由微观粒子构成的，其宏观表象的变化是构成的微观粒子发生变化所导致的，物质的宏观现象的变化都可以用微观粒子的变化来解释”的化学认知，有效培养学生“微粒观”的及“宏观辨识和微观探析能力”。
3、培养从元素守恒的角度进行计算的能力，落实变化与平衡的思想
以往学生接触到的化学方程式计算都是纯净物计算，但是在实际生产过程中所用的原料或产物一般都含有杂质，所以在计算用料和产量时就要考虑到杂质的问题。如情境中的问题“进货了5000t赤铁矿，能炼出多少的铁？实际得到的产品生铁多少吨？”学生自主学习教材的示例逐步分析可知，要解决这个问题，第一步要了解赤铁矿石与Fe2O3的关系，计算出Fe2O3纯净物的质量；第二步根据一氧化碳还原氧化铁的化学方程式，由Fe2O3的质量计算Fe纯净物的质量；第三步再由Fe的质量与生铁的质量关系，求出生铁的质量。传统的按部就班的方法的确计算出结果，但能真正理解此计算过程中蕴含的最基本的铁元素守恒的规律才是化学计算的本质，所以在此环节还设计引导学生从赤铁矿、氧化铁、铁、生铁之间的铁元素守恒的角度去尝试分析计算，真正培养化学计算的高阶思维。
４、提倡绿色化学理念，培养学生社会责任感
“在实验室模拟实验中，最后为何要进行尾气处理？”、“在实际生产中，高炉炼铁原料中加入碳酸钙的作用是什么？炉渣如何转化？”、“炼铁原料的选择原则”等等这些问题的设置，能够引导学生树立绿色化学理念，培养学生利用化学知识消除污染的能力，真实感受化学学科在社会生产的重要作用，进而全面提升学生的学科社会责任感。
三、关注课程评价环节，促进教学目标达成
在初中化学项目式教学过程中，如能有效落实“教学评一体化”的评价模式，将会使项目式教学的优势更充分发挥出来。对项目式教学的评价，既要关注结果又要重视过程，教师应该从项目的设计开始就非常明确本项目的目标达成标准，要充分结合核心素养内容制定评价指标，在实施过程中注重教师评价、学生自评和同伴互评等多元的评价方式，将项目实施过程中教师的教、学生的学和教学效果整合评价，从而进一步促进课堂教学效果的整体提升，真正落实素养为本的教学。
结语：
综上所述，现阶段初中化学教师在进行项目式教学的过程中，要深度理解化学学科的核心素养内容，基于素养精髓，通过构建真实教学情境、任务问题驱动、落实“教学评一体化”等手段，真正让学生构建起从学科的基本观念出发去解决问题、解释现象的思维模式，最终内化成化学核心素养。
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