马春秀 陈美威
（中山大学附属中学，广东广州，510275）
【摘 要】本文根据初中学生特点，创设“我与晶体共成长”的真实情境开展项目式学习，引领学生设计、制作和展示大晶体作品，在完成项目任务中深度学习溶液的相关知识，构建认知模型，体验化学之美，提高学科素养。
【关键词】学科素养；项目式学习；量化评价；晶体；初中化学教学
项目式学习（PBL）以建构主义理论为指导，以任务为驱动，教师提供学习资源、学习工具和方法引导，通过创设真实的问题情境（即项目），使学生开展合作学习，在探究中完成学习任务在化学学科中开展项目式学习，基于真实情境提炼学科问题，让学生在体验、合作、探究中解决问题，更利于培养学生的学科素养。本文以“我与晶体共成长”项目为例，介绍初中阶段如何在基于学科素养提升的情况下开展项目式学习。
1 项目的设计
1.1 初中化学实施项目式学习的一般流程
初中阶段的学生好奇心强，乐于参加各类探究活动，但由于七年级、八年级学生接触的化学知识较少，九年级才开始化学，却面临中考压力时间紧张等制约因素，因此初中化学开展项目式学习时，选题要考虑其学科价值和育人价值，贴近生活，联系社会实际，学习流程尽量简明易操作，常规课与活动课相结合，课上学习与课下学习相结合针对初中学生的知识水平特点，本课题组通过实施多个项目式学习案例，总结出在初中化学学科实施项目式学习的一般流程，见图1。根据项目内容的难易程度，有的项目要求每位同学依次完成每个子项目中的各个学习任务，并进行成果展示，有的项目在分解后由学生分组承担不同的子项目，展示成果时各小组互相学习。
图1 初中化学实施项目式学习的一般流程
1.2 项目的选定
2012年教育部审定的人教版九年级化学第九单元《溶液》是一个以概念学习为主的单元，涉及的概念较多，包括溶解、溶液、饱和溶液和不饱和溶液、物质的溶解度、配制一定浓度的溶液等，知识的综合性、逻辑性较强。学生对这部分内容学习存在不同程度的困难和学习被动。
为激发学生学习动力，利用硫酸盐大晶体酷似宝石的美丽外观，创设情境，组织实施“我与晶体共成长”项目式学习。通过配制硫酸盐溶液和制作硫酸盐大晶体的过程使学生对《溶液》单元的系列概念有了较深刻理解，也加深了对化学之美的感受，既符合初中化学的学习基础和知识目标，又可提升学生自主学习能力、科学探究和创新能力。
1.3 项目教学目标的设定
表1 “我与晶体共成长”项目教学目标[3]
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1.4任务分解与教学流程
表2 任务分解与教学流程
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2 项目实践过程
2.1 环节一：项目引导，激发兴趣
[创设情境]宝石矿物具有独特的形状和色泽，令人好奇。本项目简介部分宝石矿物的主要化学成分，并用硫酸铜大晶体对比蓝宝石，明矾大晶体对比钻石，引入硫酸盐大晶体的制作，从溶解与结晶的角度介绍硫酸盐晶体的形成过程。
[任务]设计、制作并介绍大晶体作品。
[引领]要制作一款硫酸盐大晶体，需要解决哪些问题？
[学生]①如何形成饱和溶液？
②如何产生晶体？
③可否设计和控制晶体的形状？
④如何展示大晶体的成长过程？
2.2 环节二：实验探究物质的溶解和结晶现象
2.2.1 物质的溶解和溶液的形成
【探究】溶液的形成与特征
实验1：比较氯化钠、氢氧化钠和葡萄糖固体溶于水
在三个盛有20毫升水的烧杯中，分别加入半药匙氯化钠、氢氧化钠和葡萄糖固体，搅拌溶解，观察溶液状态，导电性，检测溶解前后的温度变化。
[学生]实验并分析结果。
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①物质溶于水形成澄清透明、均匀稳定的溶液，可能伴有明显的温度变化；
②有些溶液能导电，有些溶液不导电。
[教师]引导：如何从微观角度解释溶解过程的宏观现象？
[学生]氯化钠和氢氧化钠溶解于水时，以自由移动的离子形式存在，所以能够导电；而葡萄糖溶于水时，是以葡萄糖分子的形式存在，所以不导电。
实验2：无水硫酸铜溶于水
在盛有20毫升水的烧杯中，不断加入无水硫酸铜并搅拌，直到固体不再溶解。
[教师]对比氯化钠溶于水的实验，你发现了什么？
[学生]①物质溶于水后，都呈透明液体，但是硫酸铜溶液呈蓝色；
②有色溶液中，溶解的物质越多，溶液颜色越深；
③溶解有限度。
实验3：加热饱和硫酸铜溶液
取4毫升实验2配制的常温下饱和的硫酸铜溶液与试管中，再加入半药匙硫酸铜固体，振荡，酒精灯加热试管，观察现象。
[教师]加热对硫酸铜的溶解有何影响？
[学生]温度升高，能提高硫酸铜在水中的溶解极限。
[教师]引导学生理解基本概念：溶液、溶质、溶剂、饱和溶液与不饱和溶液。
2.2.2了解结晶现象和操作
实验4：冷却结晶
将实验3试管中的溶液在表面皿中加快冷却，观察现象。
[学生]表面皿底部很快有细碎的晶体析出。
实验5：蒸发结晶
取5毫升实验2的硫酸铜溶液于蒸发皿中，加热蒸发，观察现象。
[学生]溶液渐渐蒸发，有蓝色细碎的晶体析出，晶体颜色渐渐变浅，成白色粉末。
[教师]饱和溶液析出晶体的方法有哪些？
[学生]控制结晶或蒸发溶剂。
[讨论]一定温度下，如何判断硫酸铜溶液已达到饱和？哪些方法较稳妥？
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[思考]有没有办法定量配制饱和溶液？
[教师]引入固体溶解度概念：在一定温度下，某固态物质在100g溶剂中达到饱和状态时所溶解的溶质的质量。
2.3 环节三：方案设计
2.3.1定量制备硫酸铜饱和溶液
【任务1】分析数据，根据硫酸铜的溶解度表画出溶解曲线图，推测表中未知的溶解度。
表3 分析硫酸铜的溶解度表
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图2 硫酸铜的溶解度曲线
[学生]70℃时，硫酸铜的溶解度约47.5g；90℃时，硫酸铜的溶解度约65.2g。
【任务2】计算20℃时，硫酸铜饱和溶液溶质的质量分数。
[教师]同一温度下，硫酸铜饱和溶液的浓度是固定的，可通过硫酸铜的溶解度求得该温度下饱和溶液溶质的质量分数。
[学生]查表得：20℃时，硫酸铜的溶解度20.7g，即100g水能溶解20.7g无水硫酸铜形成饱和溶液。
硫酸铜饱和溶液中溶质的质量分数=
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[教师]区分质量分数和溶解度的概念。
【任务3】分析：60℃时的140克饱和硫酸铜溶液，温度降到室温20℃，请问析出多少克晶体？
[教师]是否简单的用40克减去20.7克呢？
[学生]析出的是五水硫酸铜晶体，要加上结合水的质量。
[教师]是否只要加上相应的结合水的质量就行呢？
[学生]五水硫酸铜晶体中有结合水，那溶液中的溶剂水减少了，那析出晶体要多些。
[教师]根据质量守恒定律，降温前溶液中无水硫酸铜的质量=减温后饱和溶液中无水硫酸铜的质量+析出晶体中无水硫酸铜的质量
设析出的晶体总质量为X克
140×28.6%=(140-X)×17.1%+64%X
求得：X=34.3
故，温度降到室温20℃，析出34.3克晶体
【任务4】若要在常温时析出20克硫酸铜晶体，该如何配置溶液？
[讨论]要达成该任务目标有哪些途径？
[学生]途径①计算硫酸铜和水的具体用量，加热溶解，冷却析晶。
途径②取适量常温下的硫酸铜饱和溶液，加热，再加入20克硫酸铜溶解，冷却析晶。
[方案设计]
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2.3.1 作品形状设计
[引导]晶体有其固定的基本形态，如硫酸铜晶体呈棱形、明矾晶体呈八面体，制作过程可以是单晶大晶体，也可以是带框架形状的晶簇。
[设计思路]（反推法）：
作品外观→选用试剂
成品质量、体积→容器大小→溶液体积→试剂用量
2.4 制作过程与实践探索
利用思维导图，分析晶体在形成和成长过程，探讨可能影响晶体大小、形状和成长速度的因素。
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图3 制作硫酸铜大晶体（单晶体）的一般流程
[讨论]可能影响单晶体大小、形状和成长速度的因素
表4 影响单晶体大小、形状和成长速度的因素
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[探究]用控制变量法设计实验，分组探究某一因素对晶体成长的影响。
[讨论]分享探究成果，总结影响硫酸铜大晶体形成的主要因素。
[教师]通过实验探究，了解到影响大晶体形成的主要因素，大家在制作作品的过程中要努力营造有利于大晶体形成的环境。
2.5 作品展示与交流
利用课后时间制作一款大晶体作品，撰写研究日志和实验报告，拍一张作品艺术照，进行校内评比。运用所学知识与技能，设计和制作大晶体作品，提高学生查阅资料，收集信息的能力，培养学生设计思维和审美观念。
2.6 项目评价
本项目的评价内容从学科知识目标达成、自主学习能力、合作能力、表达能力、学科素养等五个维度进行评价[4]。对每个项目的实施情况进行量化考核，过程与效果并重，学生自评、互评与老师评价并重。
在评价方式和分值的分配方面，同学自评占30%、组内互评占30%、老师评价占40%，三种方式相结合。根据总评得分进行核算，最后以总评等级的形式呈现。 总评等级标准为：优秀：85-100分。良好：70-84分。合格：60-69分。不合格：59分及以下。
表5 “我与晶体共成长”项目式学习实施情况评价表
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3 项目实施效果和反思
3.1 与传统讲授式课堂相比，学生更喜欢项目式学习，学习效果更好。
项目式学习的方式，更利于提升学生自主探究学习的能力，包括对学科核心概念的理解、信息的收集与利用、实验设计与探究能力、合作精神和竞争意识等。通过项目式学习成果展示活动，提高了学生的表达能力。
3.2 项目式学习更适合课上与课下、常规课与活动课等多种方式相结合。
项目式学习一般需要较长的时间才能完成，本项目中制作大晶体的过程也需要较长的时间。部分九年级的师生认为花费时间过多，课时不够，建议可以利用课上与课下、常规课与活动课等多种方式相结合。本项目还可以利用家庭作业的方式，指导学生在家里每天观察和记录晶体的成长，发现问题后提出猜想，根据要解决的问题设计实验，不断优化实验条件。实验过程中遇到的各种问题，正是学生进行实验探究的动力。
3.3 改进并进一步推广初中化学实施项目式学习的一般流程，开展多学科融合的案例研究，有利于提升学生的学科素养。
本项目在初中部各年级均可开展，我校将参考本文中“初中化学实施项目式学习的一般流程”，继续将项目式学习推广到化学学科的其他课题或其他学科，并根据不同的课题进行相应改进，进一步探讨利用项目式学习的方式开展跨学科融合的案例研究，提升学生的学科素养。
[[【参考文献】
[] 夏雪梅.项目化学习设计：学习素养视角下的国际与本土实践 [M].1版.北京：教育科学出版社，2019:2
[2] 侯肖，胡久华.在常规课堂教学中实施项目式学习[J].教育学报，2016年，第12卷（第4期）：39-44
[3] 中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准（2011年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2017:19-20
[4] 赵扬，呼建勇.项目式学习在初中化学教学中的运用：制备硫酸铜晶体[J].中学化学教学参考，2018年，第10期（总第479期）：40-42
【作者简介】]]。
[[ 马春秀，女，中学化学一级教师，广州市初中化学骨干教师。多年潜心研究中学化学教育，形成“实验激趣，严谨求实”的教学风格。先后主持或参与14项区级以上化学教学或科技教育课题，多篇论文发表。]]。
[* 项目信息：本文是广州市海珠区2019年度教师专项课题“初中化学基于项目式学习的校本课程开发的实践研究”（课题编号2019C047）的阶段研究成果。]*