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1、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
2、、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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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，
9、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
10、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
11、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
12、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
13、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2
14、mL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
15、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
16、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。以下资料为赠送资料：滴水之中见精神主题班会教案活动目的：教育学生懂得“水”这一宝贵资源对于我们来说是极为珍贵的，每个人都要保护它，做到节约每一滴水，造福子孙万代。活动过程：1.主持人上场，神秘地说：“我让大家猜个谜语，你们愿意吗？”大家回答：“愿意！”主持人口述谜语：“双手抓不起，一刀劈不开，煮饭和洗衣，都要请它来。”主持人问：“谁知道这是什么？”生答：“水！”一生戴上水的头饰上场说：“我就是同学们猜到的水。听大家说，我的用处可大了，是真的吗？”主持人：我宣布：“水”是万物之源主题班会现在开始。 水
17、说：“同学们，你们知道我有多重要吗？”齐答：“知道。”甲：如果没有水，我们人类就无法生存。小熊说：我们动物可喜欢你了，没有水我们会死掉的。花说：我们花草树木更喜欢和你做朋友，没有水，我们早就枯死了，就不能为美化环境做贡献了。主持人：下面请听快板水的用处真叫大竹板一敲来说话，水的用处真叫大；洗衣服，洗碗筷，洗脸洗手又洗脚，煮饭洗菜又沏茶，生活处处离不开它。栽小树，种庄稼，农民伯伯把它夸；鱼儿河马大对虾，日日夜夜不离它；采煤发电要靠它，京城美化更要它。主持人：同学们，听完了这个快板，你们说水的用处大不大？甲说：看了他们的快板表演，我知道日常生活种离不了水。乙说：看了表演后，我知道水对庄稼、植物是非
18、常重要的。丙说：我还知道水对美化城市起很大作用。2.主持人：水有这么多用处，你们该怎样做呢？（1）（生）：我要节约用水，保护水源。（2）（生）：我以前把水壶剩的水随便就到掉很不对，以后我一定把喝剩下的水倒在盆里洗手用。（3）（生）：前几天，我看到了学校电视里转播的“水日谈水”的节目，很受教育，同学们看得可认真了，知道了我们北京是个缺水城市，我们再不能浪费水了。（4）（生）：我要用洗脚水冲厕所。3.主持人：大家谈得都很好，下面谁想出题考考大家，答对了请给点掌声。（1）（生）：小明让爸爸刷车时把水龙头开小点，请回答对不对。（2）（生）：小兰告诉奶奶把洗菜水别到掉，留冲厕所用。（3）一生跑上说：主持
19、人请把手机借我用用好吗？我想现在就给姥姥打个电话，告诉她做饭时别把淘米水到掉了，用它冲厕所或浇花用。（电话内容略写）（4）一生说：主持人我们想给大家表演一个小品行吗？主持人：可以，大家欢迎！请看小品这又不是我家的大概意思是：学校男厕所便池堵了，水龙头又大开，水流满地。学生甲乙丙三人分别上厕所，看见后又皱眉又骂，但都没有关水管，嘴里还念念有词，又说：“反正不是我家的。”旁白：“那又是谁家的呢？”主持人：看完这个小品，你们有什么想法吗？谁愿意给大家说说？甲：刚才三个同学太自私了，公家的水也是大家的，流掉了多可惜，应该把水龙头关上。乙：上次我去厕所看见水龙头没关就主动关上了。主持人：我们给他鼓鼓掌，
20、今后你们发现水龙头没关会怎样做呢？齐：主动关好。小记者：同学们，你们好！我想打扰一下，听说你们正在开班会，我想采访一下，行吗？主持人：可以。小记者：这位同学，你好！通过参加今天的班会你有什么想法，请谈谈好吗？答：我要做节水的主人，不浪费一滴水。小记者：请这位同学谈谈好吗？答：今天参加班会我知道了节约每一滴水要从我们每个人做起。我想把每个厕所都贴上“节约用水”的字条，这样就可以提醒同学们节约用水了。小记者：你们谈得很好，我的收获也很大。我还有新任务先走了，同学们再见！水跑上来说：同学们，今天我很高兴，我“水伯伯”今天很开心，你们知道了有了我就有了生命的源泉，请你们今后一定节约用水呀！让人类和动物
21、、植物共存，迎接美好的明天！主持人：你们还有发言的吗？答：有。生：我代表人们谢谢你，水伯伯，节约用水就等于保护我们人类自己。动物：小熊上场说：我代表动物家族谢谢你了，我们也会保护你的！花草树木跑上场说：我们也不会忘记你的贡献！水伯伯：（手舞足蹈地跳起了舞蹈）同学们的笑声不断。主持人：水伯伯，您这是干什么呢？水伯伯：因为我太高兴了，今后还请你们多关照我呀！主持人：水伯伯，请放心，今后我们一定会做得更好！再见！4.主持人：大家欢迎老师讲话！同学们，今天我们召开的班会非常生动，非常有意义。水是生命之源，无比珍贵，愿同学们能加倍珍惜它，做到节约一滴水，造福子孙后代。5.主持人宣布：“水”是万物之源主题
22、班会到此结束。 6.活动效果： 此次活动使学生明白了节约用水的道理，浪费水的现象减少了，宣传节约用水的人增多了，人人争做节水小标兵。以下资料为赠送资料：滴水之中见精神主题班会教案活动目的：教育学生懂得“水”这一宝贵资源对于我们来说是极为珍贵的，每个人都要保护它，做到节约每一滴水，造福子孙万代。活动过程：1.主持人上场，神秘地说：“我让大家猜个谜语，你们愿意吗？”大家回答：“愿意！”主持人口述谜语：“双手抓不起，一刀劈不开，煮饭和洗衣，都要请它来。”主持人问：“谁知道这是什么？”生答：“水！”一生戴上水的头饰上场说：“我就是同学们猜到的水。听大家说，我的用处可大了，是真的吗？”主持人：我宣布：“
23、水”是万物之源主题班会现在开始。 水说：“同学们，你们知道我有多重要吗？”齐答：“知道。”甲：如果没有水，我们人类就无法生存。小熊说：我们动物可喜欢你了，没有水我们会死掉的。花说：我们花草树木更喜欢和你做朋友，没有水，我们早就枯死了，就不能为美化环境做贡献了。主持人：下面请听快板水的用处真叫大竹板一敲来说话，水的用处真叫大；洗衣服，洗碗筷，洗脸洗手又洗脚，煮饭洗菜又沏茶，生活处处离不开它。栽小树，种庄稼，农民伯伯把它夸；鱼儿河马大对虾，日日夜夜不离它；采煤发电要靠它，京城美化更要它。主持人：同学们，听完了这个快板，你们说水的用处大不大？甲说：看了他们的快板表演，我知道日常生活种离不了水。乙说：
24、看了表演后，我知道水对庄稼、植物是非常重要的。丙说：我还知道水对美化城市起很大作用。2.主持人：水有这么多用处，你们该怎样做呢？（1）（生）：我要节约用水，保护水源。（2）（生）：我以前把水壶剩的水随便就到掉很不对，以后我一定把喝剩下的水倒在盆里洗手用。（3）（生）：前几天，我看到了学校电视里转播的“水日谈水”的节目，很受教育，同学们看得可认真了，知道了我们北京是个缺水城市，我们再不能浪费水了。（4）（生）：我要用洗脚水冲厕所。3.主持人：大家谈得都很好，下面谁想出题考考大家，答对了请给点掌声。（1）（生）：小明让爸爸刷车时把水龙头开小点，请回答对不对。（2）（生）：小兰告诉奶奶把洗菜水别到掉
25、，留冲厕所用。（3）一生跑上说：主持人请把手机借我用用好吗？我想现在就给姥姥打个电话，告诉她做饭时别把淘米水到掉了，用它冲厕所或浇花用。（电话内容略写）（4）一生说：主持人我们想给大家表演一个小品行吗？主持人：可以，大家欢迎！请看小品这又不是我家的大概意思是：学校男厕所便池堵了，水龙头又大开，水流满地。学生甲乙丙三人分别上厕所，看见后又皱眉又骂，但都没有关水管，嘴里还念念有词，又说：“反正不是我家的。”旁白：“那又是谁家的呢？”主持人：看完这个小品，你们有什么想法吗？谁愿意给大家说说？甲：刚才三个同学太自私了，公家的水也是大家的，流掉了多可惜，应该把水龙头关上。乙：上次我去厕所看见水龙头没关就
26、主动关上了。主持人：我们给他鼓鼓掌，今后你们发现水龙头没关会怎样做呢？齐：主动关好。小记者：同学们，你们好！我想打扰一下，听说你们正在开班会，我想采访一下，行吗？主持人：可以。小记者：这位同学，你好！通过参加今天的班会你有什么想法，请谈谈好吗？答：我要做节水的主人，不浪费一滴水。小记者：请这位同学谈谈好吗？答：今天参加班会我知道了节约每一滴水要从我们每个人做起。我想把每个厕所都贴上“节约用水”的字条，这样就可以提醒同学们节约用水了。小记者：你们谈得很好，我的收获也很大。我还有新任务先走了，同学们再见！水跑上来说：同学们，今天我很高兴，我“水伯伯”今天很开心，你们知道了有了我就有了生命的源泉，请
27、你们今后一定节约用水呀！让人类和动物、植物共存，迎接美好的明天！主持人：你们还有发言的吗？答：有。生：我代表人们谢谢你，水伯伯，节约用水就等于保护我们人类自己。动物：小熊上场说：我代表动物家族谢谢你了，我们也会保护你的！花草树木跑上场说：我们也不会忘记你的贡献！水伯伯：（手舞足蹈地跳起了舞蹈）同学们的笑声不断。主持人：水伯伯，您这是干什么呢？水伯伯：因为我太高兴了，今后还请你们多关照我呀！主持人：水伯伯，请放心，今后我们一定会做得更好！再见！4.主持人：大家欢迎老师讲话！同学们，今天我们召开的班会非常生动，非常有意义。水是生命之源，无比珍贵，愿同学们能加倍珍惜它，做到节约一滴水，造福子孙后代。5.主持人宣布：“水”是万物之源主题班会到此结束。 6.活动效果： 此次活动使学生明白了节约用水的道理，浪费水的现象减少了，宣传节约用水的人增多了，人人争做节水小标兵。