翁志勇

摘要：以人教版第一册“物质的分类与转化”为例，尝试利用项目式教学进行阶梯式深度学习的教学实践。深度学习关注学习者对知识的自主构建，只有通过自主建构才会形成稳固的知识体系。而在构建知识体系的过程中，项目式教学方式恰恰可以作为主要手段来应用。以垃圾回收再利用为教学情境，开展物质分类与转化的深度学习。

关键词：项目式教学；深度学习；物质的分类；物质的转化

文章编号：1008-0546（2021）12-0023-04中图分类号：G632.41文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.12.006

一、教学背景

近年来，在新课改背景下，“深度学习”作为一种有效的学习方式和学习理念引起了广大一线教师和教学研究者们的普遍关注。“深度学习”是指学习者在理解的基础上能够将已有知识迁移到新情境中，在解决问题中构建新的认知结构，是处于高级的认知水平，是面向高级技能获得的思维活动。深度学习关注学习者对知识的自主构建，只有通过自主建构才会形成稳固的知识体系从而真正掌握知识。而在构建知识体系的过程中，项目式教学方式恰恰可以作为主要手段来应用。

项目式学习以真实问题情境为基础，以创设独特又相互联系的任务为前提，借助现有的各种资源，师生通力合作达成任务目标。项目式学习强调采取合作、迁移等方式，过程中学生积极挑战未知领域，经历了层层目标导向下解决任务的全过程并获取新的知识，为深度学习提供了很好的载体。

物质的分类与转化作为人教版第一册第一章第一节，是学生进入高中的衔接课程，为培养学生今后高中三年的深度学习提供好素材。由于大部分学生可能第一次接触项目式教学，所以在教学过程中，利用项目式教学进行阶梯式深度学习，不仅可以大大提高课堂教学的有效性，而且更容易被初升高学生接受，为其终身学习方法奠定良好基础。

二、项目的开发

1.确立项目

《普通高中化学课程标准（2017年版）》对“物质的分类及转化”这一内容的要求是认识到元素可以组成不同种类的物质，并根据物质的组成和性质对物质进行分类。同类物质具有相似性质，各类物质可以在一定条件下相互转化[1]。新课标从物质的分类、通性、转化三个角度来阐释“物质的分类”的功能价值。新课标还明确指出，教师在教学过程中应重视STSE内容主题的选择，应密切联系生产生活实际，使学生能够运用所学知识解释和解决与STSE有关的问题。因此本课可采用STSE内容主题相关的项目教学法，将“知识项目化，项目情境化”，层层递进，步步深化，不仅让学生在过程中完成了对所学知识的意义建构，在深度学习的过程中，初步完成了学生分类观和转化观的培养任务。

根据“2015年关于生活垃圾处理原则规定”要求，中小学教师在学科教学中应渗透垃圾分类知识，引导学生牢固树立垃圾分类意识。因此，笔者以垃圾分类大背景下的两个子问题——如何更有效垃圾分类及垃圾有效回收转化为切入点，引导学生将社会关注问题转化为项目任务，再拆解为化学问题，在问题解决过程中层层深入，构建垃圾分类及回收转化的化学知识框架，在建模过程中搭建起物质分类、物质转化之间的关系，同时贯穿后续高中化学即将学习的元素化合物相关知识，融会贯通，以期为新教材后续的项目情境化教学提供范例。

2.规划项目

确立项目之后，教师需要进行项目的整体规划，最主要是将项目拆解成几个基本问题。基本问题一般具有普适性和开放性，要符合完成项目的基本思路和框架，值得不断探究，同时能激发学生的好奇心，并且需要层层深入，使学生不仅达到学业要求，同时能体验到深度学习的方法。其次每个基本问题需要确定导引问题。导引问题不仅能够引起学生的兴趣，还能确保学生不做无用功，并对学生进行深度学习的教学。如图1所示。

三、项目教学的实施与思考

1.项目教学的实施

（1）介绍项目

目前我国约2/3城市处于垃圾包围之中，其中1/ 4已无填埋的场地。中国每年使用塑料快餐盒达40亿个，方便面碗5-7亿个，一次性筷子数十亿双，这些占生活垃圾的8-15%。1吨废塑料可回炼600公斤的柴油。回收1500吨废纸，可免于砍伐用于生产1200吨纸的林木。一吨易拉罐熔化后能结成一吨很好的铝块，可少采20吨铝矿。生活垃圾中有30%-40%可以回收利用，应珍惜这个小本大利的资源。而且，垃圾中的其他物质也能转化为资源，如食品、草木和织物可以堆肥，生产有机肥料；垃圾焚烧可以发电、供热或制冷；砖瓦、灰土可以加工成建材等等。可见，消费环节产生的垃圾如果及时进行分类，回收再利用是解决垃圾问题的最好途径[2]。我们这个项目就用垃圾再回收利用来培养化学分类观及转化观。

【布置任务】课前查阅垃圾分类及转化相关资料，提前告知学生六个导引问题，请学生做好相应准备。

（2）师生共同研究

【活动1】垃圾分类的方式

【导引问题1】你能说出不同省份的垃圾分类方式吗？

【初步研究】学生通过前期课前的查阅资料，最后总结归纳了以下省市的垃圾分類方式（如表1）

【交流反思】从以上五个主要城市的垃圾分类方式可以得出至少有三种垃圾分类的方法，从表观上究其原因，分类依据主要从经济性和环保性出发，最大程度上变废为宝，对环境无害。但是从核心角度出发，这些分类的依据还是具有化学特征的，只有依据化学知识分类清楚，才能达到经济性和环保性。

【进一步研究】以占比最多的分类方式（可回收物、有害垃圾、厨余垃圾、其他垃圾）为例（见图2），从图中可知各种垃圾的化学特征很明显。比如可回收垃圾要包括废纸、塑料、玻璃、金属和布料五大类；厨余垃圾包括剩菜剩饭、骨头、菜根菜叶、果皮等食品类废物；有害垃圾包括废电池、废日光灯管、废水银温度计、过期药品等；其它垃圾包括除上述几类垃圾之外的砖瓦陶瓷、渣土、卫生间废纸、纸巾等难以回收的废弃物。此种分类方法类似于物质分类中的树状分类法。另外，玻璃在有些省份属于可回收垃圾，但是有些省份属于有害垃圾，这种分类方法类似于交叉分类法。

【导引问题2】垃圾分类的化学依据都有哪些？

【初步研究】从图3中可以得知垃圾中主要含有的物质有：蛋白质，纤维素，淀粉，铝，硫酸，氯化铝，碳酸氢钠，氧化钙，氢氧化钠，二氧化硅等，如何从化学依据对这些物质进行分类？

【交流反思】可按物理性质（如颜色、状态、气味、硬度、密度、溶解性等）进行分类，也可按化学性质（如可燃性、酸碱性、氧化性、还原性等）进行分类。

【进一步研究】物质的性质与用途很多取决于物质的组成，按物质组成分类可较为准确、全面地认识物质。联系初中学过的知识，结合树状分类法，学生可以将上述垃圾中主要含有的物质分为以下类别（如图3），那么能否按着物质组成来进行垃圾分类？

【导引问题3】你能发明出更先进的垃圾分类设备吗？

【初步研究】目前垃圾分类更多是靠大家的自觉意识，但是如果遇到大量分类不准确的垃圾，我们就需要更先进的设备来分类，并加以利用。学生初步联想到借鉴物流传送带的分拣模式。

【交流反思】垃圾不同于物流上的快件，那么如何来分类识别呢？学生查阅科技文献，得出可以采用元素分析仪来识别并初步分类。

【进一步研究】学生提出可以采用将垃圾破袋，粉碎及筛分等过程，然后将处理后的垃圾放在垃圾输送带上，基于化学元素特性对垃圾进行在线实时检测，并集思广益，设计出相应的设备，示意图如图4。

【活动2】垃圾转化的方式

【导引问题4】你能说出不同的垃圾转化方式吗？

【初步研究】学生通过前期课前的查阅资料，得出目前国内主要几种垃圾转化方式：卫生填埋、高温堆肥和焚烧等。

【交流反思】垃圾转化的过程主要是化学物质之间的转化，更多涉及到复杂的化学反应，如果需要了解各种化学反应，则需要了解这些垃圾转化的流程。

【进一步研究】相对于这几种处理，垃圾焚烧是学生比较感兴趣的，学生前期还参观并深入了解了垃圾焚烧厂，并从垃圾焚烧厂的介绍资料上得知以下相关知识：

化学处理方法，主要是指采用化学方法破坏垃圾中的有害成分使之无害化或转化为适宜后续处置的形态，如氧化、还原、中和、化学沉淀与析出等，主要适用于成分简单、稳定的固体废弃物。焚烧、热解等热处理方法实质上是加氧后进行充分氧化反应，也是化学处理方法。

【导引问题5】垃圾转化的化学反应都有哪些？

【初步研究】从以上介绍资料上学生能得出垃圾转化过程中涉及到化学反应主要包括氧化，还原，中和，化学沉淀等反应。

【交流反思】由以上得知的一些化学反应类型中，能否衍生出其他反应类型，请写下来，并对这些反应类型进行归纳总结。

【进一步研究】根据前期书本知识的预习及结合初中相关知识，学生可以根据反应物，生成物的类别，以及反应前物质种类的多少，从形式上将化学反应主要划分为化合反应，置换反应，分解反应，复分解反应。还可以根据是否有电子转移分为氧化还原反应和非氧化还原反应。

【导引问题6】你能运用化学反应，举出一些变废为宝的例子吗？

【初步研究】老师给学生展示某垃圾处理厂对生活垃圾进行处理和综合利用的部分流程图（图5），产生的烟气中含有SO2，HCl等有害气体。

【交流反思】学生可以结合化学反应，从以上的流程图中得到变废为宝的基本案例，比如H2，FeSO4及烟气和石灰浆反应的产物等。

【进一步研究】学生根据收集到的资料，展示了研究人员目前可使用一种新型催化剂将普通塑料等废弃物通过化学反应转化为有用的产品，如燃料和蜡，并体现绿色化学的概念。

（3）成果的公开展示

学生们梳理自主研究的项目成果，然后补充自己的知识结构，如图6所示。

2.项目教学的思考

项目式教学可以选取适合的主题，开展真实情境下的学生自主探究教学，并融合深度学习。这种教学方式主要优点体现在：项目内容是生活中常见的现象，并把化学科学应用的最新发展纳入教学中，培养学生的创新精神和实践能力，增强社会责任感；围绕一个项目设计多个活动任务，活动的主角色是学生，通过查阅资料、交流、汇报总结等活动，加强了学生的自主性学习，同时调动学生的积极性，又有助增强其自信心，并锻炼了语言表达能力。在整个新授课过程中，学生不仅收获了课程标准所要求的知识体系，还在思路方法、学科能力、學科素养上都有了很好的提升，对化学学科有了更全面的认识---化学源于生活，又服务于生活。

由于项目式教学涉及知识范围广，基础薄弱的学生一时难以接受，他们并不能自主建构出知识的框架，更不能体会深度学习所倡导的理念。还有一方面的原因在于笔者本身，由于能力和时间的有限，还没开发出适合不同学生群体的项目式教学模式，这促使着我在教学实践过程中，要细细研究化学知识间的关联性以及化学知识的价值，积极探索更多的项目式学习与阶梯式深度学习的融合教学案例。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018

[2]垃圾分类[DB/OL]. https：//baike.baidu.com/item/%E5% 9E% 83% E5% 9C% BE% E5% 88% 86% E7% B1% BB/ 2904193？fr=aladdin