1. 项目主题内容分析
项目式教学是以学生为中心,以问题为导向,以任务驱动学生探究问题,在项目的完成中建构知识网络,形成思路方法的一种教学模式。项目式教学法尊重学生的主体地位,鼓励学生主动学习、合作探究,在项目的完成过程中提升学生的综合能力,激发学生的求知欲和探索欲,是培养学生核心素养的重要途径[1]。《义务教育化学课程标准(2022年版)》提出[2],注重开展项目式学习活动,引导学生“做中学”“用中学”“创中学”,促进学生核心素养的发展;注重在真实的环境中,设计出具有不同陌生度和复杂性的问题解决活动,指导学生采用小组合作、实验探究、交流与讨论等多种方法来解决问题。提升学生的自学能力、实践能力和探索能力。
本次项目式教学复习课涉及的内容位于人教版九年级化学下册第十单元“酸和碱”的课题一“常见的酸和碱”、课题二“酸和碱的中和反应”和第十一单元“盐、化肥”的课题一“生活中常见的盐”。酸、碱、盐相关知识之间内容涵盖面广,知识关联度高,是初中化学以具体物质进行分类学习物质性质、用途、转化及反应原理,是初中化学的重点和难点[3]。同时,酸、碱、盐相关知识在整个中学化学中起着承上启下的作用,上接溶液的相关知识,下接高中必修和选修阶段的“电解质”“离子反应”和“盐类水解”“沉淀平衡”以及电化学等相关内容。酸、碱、盐相关知识不仅是学生理解化学反应本质和规律的基础知识之一,也是学生解决实际问题和进行科学研究的重要工具。
当下,“老师讲、学生听、老师讲、学生抄”的“满堂灌”和“题海战术”等教学方法仍广泛出现在当下的初中化学备考和复习课堂中,不利于学生梳理知识,建构知识网络,也不利于学生运用知识解决真实情境下的实际问题[4]。因此,运用一种新的模式将复习课置于真实的情境中,在解决实际问题的过程中帮助学生将知识网络进行深化和整合,是值得探讨的[5]。
馒头是河南人餐桌上不可缺的主食,蒸馒头是家庭主妇的必备技能。老面馒头是馒头的一种,营养丰富,味道极佳,长期食用能够保护肠胃,提高免疫力[6]。老面馒头制作过程蕴含的化学知识与本节复习课的主题契合,可以作为构建知识网络、发展核心素养的载体。
基于以上分析,本文运用项目式学习模式,以“制作馒头”为项目主题,设置调查馒头制作方案并品尝馒头、分析馒头口味不同的原因、改良馒头口味和展示成果四个子项目,结合第十章和第十一章“酸、碱、盐”的内容,开展项目式复习课教学。
2. 项目教学目标
(1) 通过调查馒头制作方案并品尝馒头,提升信息阅读和提取能力,体会化学知识的应用,感受知识的价值。
(2) 通过对馒头口味不同的原因的探究,复习、理解和运用酸、碱、盐知识,建构酸、碱、盐的结构化知识模型,发展分类、分析、归纳、综合的科学思维。
(3) 通过改良馒头口味的探究,培养实验方案设计能力,深化酸、碱、盐之间的相互反应及转化关系,提升科学探究和解决真实问题的能力。
(4) 通过成果展示,感受酸、碱、盐知识对生活的重要价值,建构运用化学知识解决生活实际问题的化学观念。
3. 项目任务及教学流程
Figure 1. Project task and teaching process
图1. 项目任务及教学流程
以“制作馒头”开展项目(图1),分为调查馒头制作方案并品尝馒头、分析馒头口味不同的原因、探究改良馒头口味的方案以及制作并展示项目作品四个任务,以常见的酸碱盐及其相关化学性质为知识线,以学生为主体,设置一系列驱动性问题引导学生主动探索,在检测馒头的酸碱性的实验探究中培养学生的实践操作能力,在小组合作中发展学生的团队协作能力和沟通交流能力,让学生亲身经历真实生活情景下解决问题的全部流程,建构酸碱盐的知识网络,促进学生核心素养的发展。
4. 项目实施过程及学生学习成果
4.1. 品尝馒头,调查馒头制作方案
【课前任务】学生4人一个小组,在课前通过网络、与家庭主妇交谈等手段收集老面馒头的食用价值、制作原理、制作流程和原料选择等资料。
【创设情境】河南地处中原,几千年来,由老面制作做的馒头一直占据着我们餐桌的重要位置。老面馒头营养丰富,味道极佳。播放“老面馒头的制作”视频。展示自制的老面馒头,邀请学生品尝并描述口感。
【学生回答】馒头口味都不同,有的酸、有的涩、还有的口味刚好。而且口味发涩的手感也较硬,不如另外两个暄软。
4.2. 分析馒头口味不同的原因
【问题驱动】为什么有的馒头有酸味,有的是涩味?
【学生猜想】馒头发酸可能是老面发酵产生的酸性物质使馒头发酸,馒头发涩可能是里面含有碱性物质。
【教师提问】老面发酵的的产物是什么?
【学生回答】老面中含有酵母菌、乳酸菌、醋酸菌,酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸产生二氧化碳,被包裹在面团中;醋酸菌有氧呼吸产生乙酸。同时,面团发酵过程中乳酸菌也会进行发酵产生乳酸。这些酸使馒头口味发生了变化[7]。
【教师引导】科学的探究过程要在猜测后进行实验验证。验证馒头里含有酸,我们要从酸的化学性质出发,那么酸有哪些化学性质呢?请绘制出酸的性质概念图。
【学生讨论】归纳酸的性质,绘制出概念图(图2)
Figure 2. Concept diagram of acid
图2. 酸的概念图
【教师提问】你能想到哪些用于检测酸的方法呢?
【学生讨论】方法1:用pH试纸检测酸碱性;方法2:用紫色石蕊溶液;方法3:用镁条进行检验,若有氢气产生,则为酸;方法4:加入氧化铁,若有水产生,则为酸。
【引导过渡】同学们回答得非常全面,分享的方法都可以用于检验物质是否含酸,但在生产生活中,我们一般使用pH试纸、pH计以及酸碱指示剂这样更方便快捷的方法来验证物质的酸碱性。本节课的被测物质为馒头,请同学们以小组为单位设计检验馒头是否含酸的方案。
【学生讨论】分组讨论回答,总结如下:
方案1:将馒头溶于水,然后用pH试纸测获得的溶液的pH,对比比色卡,若小于7则含有酸。
方案2:将馒头溶于水,往获得的溶液里加入紫色石蕊溶液,若溶液变红,则含有酸,若变蓝,则含有碱。
方案3:用pH计插入馒头中测量馒头的pH值。
【教师引导】同学们的方法都很好,非常擅用我们所学过的知识来解答问题。请同学们利用提供的蒸馍酸碱测试剂,完成馒头酸碱性的测试操作,并观察现象得出结论。
【学生实验】小组合作实验,得出结论:酸味馒头使指示剂变橙黄色(图3),显酸性,可能含有碳酸、醋酸或乳酸。
Figure 3. Test of Mantou acidity
图3. 馒头酸性检测实验
【教师提问】乳酸和醋酸、碳酸都是生活中很常见的弱酸,在之前的学习中,我们了解了生活中常见的强酸,请同学们分享一下它们的化学式和用途吧。
【学生交流】交流盐酸和硫酸的用途。
【引导过渡】刚才的实验证明了口味发酸的馒头里含酸,同学们之前也推测了发涩馒头里面含有碱性物质,我们要对这一猜测进行验证才能得到准确的结论。与酸的验证方法相同,碱的验证同样要从它的化学性质出发。
【教师提问】碱有哪些化学性质呢?请绘制出碱的性质概念图。
【学生讨论】归纳碱的性质,绘制出概念图(图4)
【教师引导】请用蒸馍酸碱指示剂验证你们的猜想。
【学生实验】小组合作,得出结论:口味适宜的馒头指示剂颜色是黄绿色(图5),发涩馒头颜色是蓝色,说明口味适宜的馒头pH ≈ 7,味道发涩的馒头pH > 7。馒头里含碱。
Figure 4. Concept diagram of alkali
图4. 碱的概念图
Figure 5. Alkalinity and neutrality test of Mantou
图5. 馒头碱性及中性检测实验
【教师追问】但我们之前查阅的馒头制作的原料并没有使用碱,碱性来自哪里呢?
【学生回答】蒸馒头过程中加入了苏打Na2CO3,又叫纯碱,显碱性,用来消耗老面发酵产生的酸。加入Na2CO3适量时,蒸出来的馒头口味适宜;量少时,酸未被完全反应,馒头发酸;量过多,多余Na2CO3残留在馒头中,馒头显碱性,吃起来发涩。
【教师追问】既然纯碱呈碱性,那么它与酸的反应是中和反应吗?
【学生回答】纯碱与酸的反应不是中和反应,而是复分解反应。
【教师提问】那么中和反应与复分解反应又有什么区别呢?
【学生回答】复分解反应是发生在溶液中,由两种化合物互相交换成分,生成另外两种新的化合物的反应。它的反应物必须溶于水或酸,而生成物之一必须为沉淀、气体或水。而中和反应是酸与碱作用生成盐和水的反应。中和反应一定属于复分解反应,而复分解反应并不都是中和反应。
【教师引导】纯碱是生活中用途非常广泛的盐,那么盐的定义是什么呢?生活中还有哪些常见的盐,它们的化学式是什么?
【学生讨论】讨论回答,由金属离子和酸根离子构成的化合物叫做盐。生活中常见的盐有氯化钠(食盐,NaCl)、碳酸氢钠(小苏打,NaHCO3)、碳酸钙(石灰石,CaCO3)
【教师提问】盐有哪些化学性质呢?请绘制出碱的性质概念图。
【学生讨论】归纳碱的性质,绘制出概念图(图6)
Figure 6. Concept diagram of salt
图6. 盐的概念图
4.3. 改良馒头口味
【问题驱动】当馒头中酸或碱过量时,我们可以用什么改良馒头口味呢?
【学生讨论】可以利用酸、碱、盐酸知识,酸过量可以加入碱或盐反应消耗。碱过量加入酸改良口味。
【教师追问】碱过量时可以加入食醋除去过量的碱。酸过量时可以加入什么物质改良口味呢?
【学生猜想】可以用碱如NaOH或Ca(OH)2,也可以用盐如Na2CO3、NaHCO3或CaCO3。但是氢氧化钠具有腐蚀性。氢氧化钙常用于杀菌消毒。碳酸钙是大理石,常做建筑材料,不能用于食品上。碳酸氢钠可用于烘焙糕点,所以碳酸钠和碳酸氢钠可用于除去馒头中的酸,改良馒头口味。
【教师追问】碳酸钠和碳酸氢钠谁更适合改良馒头口味呢[8]?请同学们小组合作,设计方案,进行实践探究。
【学生讨论】小组讨论,设计实验方案。
【教师引导】确定实验步骤及方案,如下:
① 和面:老酵子和面粉以一定比例混合,加温水,搅拌成糊状,揉制成光滑的面团。
② 发面:将面团盖上保鲜膜,放在暖和的地方发酵至原来的两倍大,内部呈蜂窝状。
③ 兑碱:将合适量的碳酸钠(或碳酸氢钠)用少量水化开,加入面团,揉开。
④ 揉面和成型:揉面时要用力按压,将发酵的气体排出,做成馒头生胚。盖上保鲜膜,醒发。
⑤ 蒸制:开大火蒸馒头25分钟,蒸好的馒头焖几分钟后出锅。
【学生实验】小组合作,利用课余时间在家长的协助下完成实验验证过程,上交实验报告。归纳整理酸碱盐主题知识网络。
4.4. 展示成果
成果一:在家按照方案自制馒头,书写实验报告。
成果二:整理酸碱盐专题知识网络。
【学生展示】学生展示制作馒头的实验报告及成品(图7),得出实验结论。学生进行组间评价。
【学生展示】汇报整理的酸碱盐专题知识网络。
【教师引导】教师引导学生综合归纳形成酸碱盐知识框架(图8)。
Figure 7. Students’ experimental report
图7. 学生的实验报告
Figure 8. Conceptual diagram of acid, alkali, and salt
图8. 酸碱盐大概念图
5. 项目教学效果评价与分析
在成果展示后进行过程性评价,教师设计了“课堂表现评价量表”(表1),从团队协作、展示表达、问题解决和知识掌握四个维度进行评价,采用自评和师评相结合的方式,自评和师评分数分别占总分的30%和70%,评价结果见表2。从评价结果来看,六组学生在团队协作方面的得分普遍在25分以上,第五组表现最好,成绩超过了28分,小组合作最为默契,说明本次复习课教学在小组合作完成任务中促进了学生团队协作能力和沟通交流能力的发展。同时,展示表达维度总分为20分,六个小组得分均大于16分,说明在小组合作和回答问题的过程中提升了学生的沟通交流能力。问题解决温度总分20分,各组学生得分均在16分以上,说明在探究馒头口味不同的原因以及改良馒头的方案的过程中发展了他们的问题解决能力。知识掌握维度总分三十分,各组得分在23分以上,对比课前对学生的学习情况调查问卷结果,说明在学生任务的完成中很好地复习了酸、碱、盐的知识,掌握了检测物质酸碱性的方法,能够辨别酸碱中和反应与复分解反应的区别和联系,发展了学生的综合素质和核心素养。通过分析收集的数据对该量表信度和效度进行分析,该评价量表的Cronbach α系数为0.994,KMO值为0.884,均大于0.7,说明该问卷具有较好的结构信度和效度,所得数据具有研究价值。
同时,通过问卷调查分析了学生对于复习课项目式教学模式的接受度(表3)。85.71%的同学表示项目式教学更能提高他们的学习积极性;78.57%的同学表示项目式教学更有助于对酸碱盐的相关知识的复习,能够帮助自己建构知识网络,对于常见的酸碱盐及其性质和转化有更深的理解;83.33%的同学表示与传统教学方法相比,项目式教学模式可以更好地调动自己的学习积极性,激发学习兴趣,提升复习效率;83.33%的学生认为项目式教学可以培养科学思维和解决问题的能力,促进团队协作能力的发展。由此可见,项目式教学模式在复习课上的实施得到了学生的普遍认可。
Table 1. Classroom performance evaluation standards
表1. 课堂表现评价标准
评价维度 |
评价内容 |
评分 |
组内自评 |
教师评价 |
各维度得分 |
团队协作 (30分) |
能积极参与资料搜集、整理 |
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能主动参与对话,分享解决问题的方案能倾听、尊重他人观点,形成小组共识 |
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能认真完成小组分工任务,积极与小组同学合作 |
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展示表达 (20分) |
能条理清晰介绍自己的方案和成果,对他人的疑问给予详细的解释 |
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能实事求是地评价自己和他人,正确对待别人对自己的评价 |
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问题解决 (20分) |
能运用所学知识解决实际问题 |
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能根据问题设计实验方案进行实验探究 |
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知识掌握 (30分) |
能归纳总结常见酸、碱、盐的化学性质 |
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学会检测物质的酸碱性 |
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能辨别复分解反应与酸碱中和反应的区别与联系 |
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综合评价得分 |
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评分说明 |
总成绩为100分,总分构成为(自评 + 师评) |
Table 2. Average score of student classroom performance
表2. 学生课堂表现得分均值
组别 |
团队协作 |
展示表达 |
问题解决 |
知识掌握 |
平均得分 |
第一组 |
27.3 |
16 |
17.6 |
27.6 |
88.9 |
第二组 |
26.9 |
17.3 |
18.6 |
23.6 |
86.7 |
第三组 |
24.6 |
18.3 |
17.9 |
26.3 |
87.1 |
第四组 |
26.6 |
18.1 |
16.65 |
24.65 |
86.0 |
第五组 |
28.6 |
17.3 |
17.0 |
26.3 |
89.2 |
第六组 |
27.6 |
17.65 |
16.3 |
24.35 |
86.1 |
Cronbach α系数 |
0.994 |
KMO值 |
0.873 |
数值 > 0.7,信度/效度较好,数据具有参考价值 |
Table 3. Survey result on the acceptance of project-based teaching mode in review class
表3. 复习课项目式教学模式的接受度问卷结果
维度 |
非常同意 |
项目式教学模式提高了复习的积极性 |
85.71% |
项目式教学对提升复习效果的作用更加明显 |
83.33% |
项目式教学能够激发学习兴趣,发展能力 |
83.33% |
Cronbach α系数 |
0.984 |
KMO值 |
0.882 |
数值 > 0.7,信度/效度较好,数据具有参考价值 |
6. 教学反思
本文从初中化学课堂复习课现状出发,进行基于酸碱盐专题的项目式教学复习课。选取生活中常见的老面馒头作为项目主题,通过设置调查馒头制作方案并品尝馒头、探究馒头口味不同的原因、改良馒头口味的项目任务,以问题驱动学生围绕酸碱盐的知识线进行小组合作、实验探究,在完成项目的过程中帮助学生复习酸碱盐的相关知识,建构酸、碱、盐专题概念图,培养学生将知识系统化、网络化的能力,在解决问题过程中发展能力,培养学生的实践能力和交流协作能力,发展核心素养。
此外,改良馒头口味任务中的实验验证环节开放性较大,在探究的过程中散发出较多问题,但是由于该过程是在家里进行的,个别问题难以得到充分的讨论与交流,学生不能进行有效的深入探究。在以后的研究中,教师需要做到精心备课,设计好流程,根据学生的知识和能力、思维发展水平,从学生视角分析核心活动,提前预设学生可能出现的问题,并提前想好对策,确保学生的项目学习活动顺利完成。
基金项目
河南省教师教育课程改革研究项目(2024-TSTYB-068),2022年河南省专创融合特色示范课程,2021年度河南省本科高校研究性教学示范课程,郑州师范学院教师教育课程改革研究一般项目(JSJY-232352),郑州师范学院“课程思政”示范课程(KCSZSFKC-232276),物理化学课程群“课程思政”教学团队(KCSZSFTD-221980)。
NOTES
*通讯作者。