柯晓岚

摘要：以“自然界的水”为例运用项目式学习设计单元复习。通过设计便携式净水器、改进便携式净水器和海水中水的利用探究等3个学习任务，将与水有关的知识结构化，在真实情境下解决实际问题，调动了学生的积极性，实现了复习课功能。

关键词：项目式学习;单元复习;教学设计

文章编号：1005-6629（2021）05-0046-06 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

项目式学习通过真实的和具有挑战性的任务，使学生逐步获得知识、技能和关键品格。通过创设真实情境，对知识加以迁移应用，进而解决问题，体现化学知识的应用价值，使学生能力和化学思维均得到不同程度的提升。

本文以项目式学习的方式设计初中化学“自然界的水”单元复习教学案例，从而提升学生的能力水平，建构完整的具有逻辑性的知识体系，形成爱护水资源的环境意识，契合素养为本的教学观，对其他单元复习教学具有一定的借鉴作用。

1“自然界的水”单元复习教学设计案例

1.1教学目标与项目流程

本项目通过设计从简到繁、由易及难的任务，驱动学生对已学的“自然界的水”中的相关化学知识进行迁移应用，在螺旋式上升的任务中，形成知识体系的建构与深加工。本项目的目标为：（1）通过设计便携式净水器，复习熟悉水的净化过程，能利用所学知识应用于生活实践，解决实际问题，体会化学与生活的紧密联系，激发对化学的学习兴趣;（2）通过进一步思考海水淡化的方法，能理想化地设计、完善和提升便携式净水器的功能，了解水资源的分布情况，树立爱护水资源、节约用水的社会责任意识;（3）通过联想水的电解以及复习电解水的相关内容后，知道电解水制氢的意义，了解太阳能制氢对海水资源的综合利用，培养科学创新与探究意识，体会化学方法解决实际问题的价值。通过本节课，能从新课中的前成就水平达到复习后的后成就水平，如表1所示。

本项目的具体实施流程如图1所示。

1.2教学过程

任务一：设计便携式净水器

[情境]网传某微信聊天记录：接水厂通知，在新冠肺炎疫情期间，水厂加大氯气注入，居民在用水时，特别是煮饭、烧开水时要把水用容器装出来，至少静置两小时以上再使用，这样会更健康。

[资料]国家发布的《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006中生活饮用水消毒剂常规指标及要求，其中一种常用的消毒剂为氯气及游离氯制剂，其出厂水中游离氯含量限值为4mg/L，且要求出厂水中余量≥0.3 mg/L，管网末梢水中余量≥0.05 mg/L。

[分析]消毒剂的使用在指标及要求的范围内是安全的，上述聊天记录实为谣言。

[过渡]随着生活水平的提高，人们越来越重视健康问题，如用水安全，家庭中通常安装有净水器。展示家用净水器的构造，了解所用材料及对应的净化功能，如图2所示。

[问题]对于长期在野外且需要时常变换地点的工作人群，如何保障饮用水安全？是否能设计便携的简易净水器？

[学生活动1]类比思考，基本的净水过程应除去不溶性的杂质，还需杀菌消毒。设计简易的便携式净水器。根据提供的材料（可选材料：鹅卵石、石英砂、活性炭、高聚碘杀菌树脂、棉花），选择并画出设计的净水器简要构造图、使用方法及每一环节对应的功能。

[展示]学生设计的图样，如图3所示。

[教师]投影评价学生设计的图稿。

[学生活动2]巩固复习水的净化相关化学知识（沉淀、过滤、吸附、消毒、蒸馏），完成学案知识填空，如表2所示。

[教师]介绍市面上的“生命吸管”便携式净水器，其构造、净化原理，如图4所示。演示使用方法，对比净化后的水与原水的浑浊度。

[学生活动3]浑浊的泥水在“生命吸管”的净化下变成澄清的水。

[追问]该产品与同学们设计的不同的是，水进入的方向是从下往上，为什么？有何好处？

[学生活动4]由于重力，由下往上吸水时速度变慢，能使水与净化材料接触时间变长，充分接触后达到更好的净化效果。完成巩固习题，水的净化过程如图5所示。

[例题]某兴趣小组在实验室模拟水厂将浑浊的湘江水净化成自来水，并最终制成蒸馏水。其实验流程如图5①所示：

请回答下列问题：

（1）加人明礬的作用是____;操作1的名称是____。

（2）利用如图5②所示的装置进行操作2，此操作的作用是____，待处理的水应该从____端通人（填“a”或“b”），理由是____。

（3）通过操作3可以得到净化程度较高的蒸馏水，操作3的名称是____。

[评价]以流程图形式呈现水的净化过程是典型考题形式，从下往上进行吸附操作也是常考点之一，二者结合，一题多练。且对于从a或从b进水，是学生在新授课后的习题中暴露出来的主要问题，存在理解上的障碍点。通过真实产品“生命吸管”与自主设计的便携式净水器对比，有效突破疑点，课堂练习中学生该题的正确率显著提升。

[追问]该净水器能否将水软化？

[学生活动5]回忆软水、硬水的概念，结合净化过程分析，猜测净水器不能将水软化。再通过学生实验，利用肥皂水对比原水和净化后的水的软硬度，验证猜想。

[设计意图]取材贴近生活，培养学生类比思维，达到自主设计的能力。进一步提高能力要求，对比实际产品与自行设计产品的异同，体会化学知识能用于解决实际问题，但并非简单套用。通过实验检测净水效果，分析现象得出结论，再次关联所学知识，呈现了对知识运用的进阶过程，达到水的净化后成就水平中的水平Ⅰ和水平Ⅱ。

任务二：改进便携式净水器

[问题]此种“生命吸管”已被广泛应用，也常作为应急装备。但它能适用所有情况吗？如在海上遇险能否用它净化海水呢？

[视频]“生命吸管”的测评视频，无法用于净化海水，得到的液体仍是苦咸的。

[追问]造成苦咸的原因是什么？

[学生活动1]分析原因是由于大量氯化钠的存在所导致，净化过程无法将氯化钠除去。

[追问]可否对“生命吸管”进行改造，达到淡化海水的目的？

[资料]几种海水淡化的方法，如表3所示。

[學生活动2]结合所给的资料信息，从便捷及符合野外实际使用角度出发，选择反渗透法，增加半透膜以除去氯化钠，并对自己的设计图稿进行优化。

[展示]投影学生优化后的新图稿，如图6所示。

[设计意图]通过对产品性能的进一步探究，引导学生发现问题，思考解决方法，扩宽视野，对自己的设计进行优化与修正。培养学生的创新精神以及科学探究意识。

任务三：海水中水的利用探究

[问题]目前，海水难以作为饮用水来源。但海水资源丰富，可否有其他用途？

[资料]海水的直接利用：代替工业用水，做冷却水;也可以作为冲厕等生活用水;农业灌溉，适用于耐盐性高的作物等。

[追问]海水中含有大量的水，水能转化为其他物质进行利用吗？

[学生活动1]回顾水的电解，完成相关学案内容，如表4所示。根据水电解生成氢气和氧气，巩固水为化合物且由氢元素、氧元素组成的知识，并结合分子、原子观，复习水的化学式H₂O的微观解释。

[评价]学生对基础知识的再现情况较好。通过宏微结合，巩固水的组成，达到了该核心概念的后成就水平Ⅰ。

[拓展视野]电解产生的氢气是清洁能源之一，但电解耗能过大。科学家们通过研究新型催化剂改变条件，利用太阳能实现光催化制氢是势头较旺的方向。Lee Cheng-Ting等采用水热法合成了一种独特的混合价态的亚磷酸钛盐，如亚磷酸钛镁盐（MgTiP），并将其应用于海水光催化析氢。

[学生活动2]根据表4实验装置图a、b管中产生气体的量判断出是氢气或氧气，进而推断出电源正负极。然后完成学案相应习题。

[例题]水是生命之源。珍惜水、节约水、爱护水是每个公民应尽的义务和责任。以水为原料生产氢气开发清洁氢能源的方法有多种。

图7为光催化法制氢示意图，在助催化剂作用下，光照射到半导体，能量被吸收，产生空穴和电子，产生的氢离子被电子还原为氢气。该反应的化学方程式为____________;助催化剂在反应前后____和____不变。

[评价]例题背景较为新颖，图示内容多，书写方程式时反应条件是学生的易错点。

[设计意图]转换并发散思维，丰富的海水资源可以不同的方式加以利用。结合科技发展前沿，通过综合题的形式，强化知识，拓展视野，培养学生科学探究与创新意识以及提取、分析有效信息的能力，从而达成水的组成后成就水平Ⅱ。

2教学反思与建议

以项目式学习的方式对初中化学“自然界的水”单元复习进行设计，阶梯式上升的学习任务推进并促使学生思维的进一步发展。从贴近生活实际的情境出发，设计三个学习任务，调动学生积极性，在各个学习任务中回顾复习涉及的化学知识，并加以运用，理论与实际相结合提升到一个新的高度，体会化学与生产生活的紧密联系，激发对化学的学习兴趣与认同感。

在教学实践中，学生参与度较高，分别达成了预设的后成就水平目标。从课堂知识巩固填空和课外习题中可以看出，学生对于基础知识的重现（即知识填空题）较熟练，能快速、正确地作答;当知识迁移到习题中时，也出现了一些知识运用的障碍点，如套用了陌生背景的电解水的题目类型（光催化法制氢习题），对反应条件的判断存在困难，实际上是对有效信息提取能力的不足所造成的。因此，在课后作业中又设计了类似的题目，增加信息阅读量，旨在让学生进一步熟悉和养成习惯，减少畏难心理。在其他单元复习的习题中也应多增加信息应用题，循序渐进地培养学生的有效信息的提取分析能力，这也是近年来中考的命题趋势。