开展跨学科实践活动 实现学科育人价值*———以“自制制氧器”项目化学习为例

福建省闽侯县教师进修学校 350100 陈思滔

“自制制氧器”属项目化学习活动的一项内容， 该项目以氧气制法为核心， 聚集“物质的变化与化学反应”“物质的性质与应用”两大学习主题， 同时涉及“化学与社会·跨学科实践”化学与健康、化学与材料的部分内容， 承载元素观、变化观等化学学科核心概念。项目实施要求学生有意识地应用化学核心知识， 调用物理、信息、数学、工程等跨学科相关知识， 应用工程技术思想设计和制作一款安全便捷、供氧迅速持久的制氧器。该项目学习对于学生归纳气体制备的一般模型， 完善产品制作类的一般过程和方法， 提升合作解决问题能力， 激发创造思维能力， 培养严谨求实、精益求精的科学态度等都具有重要意义。一、项目的设计和实施1． 项目化学习目标定位根据课标要求与学情， 制定本项目学习目标与评价目标见表 1。表 1

2． 项目化学习设计思路通过课前项目规划， 课堂实品感受、原理分析、设计制作、评价分析， 课后改进制作等环节， 开展问题启发、模型建构、探究实践、评价交流、反思改进的“自制制氧器”项目化学习活动， 学习进阶流程如图 1。项目规划———感受制氧器———产品制作分析———寻找制氧剂———设计制作制氧器———评价制氧器———改进制氧器图 13． 项目化学习活动过程项目活动一: 感受真实制氧器展示氧立得制氧器， 阅读制氧器说明书， 真实感受制氧器制氧过程。设计意图: 氧气是生物体不可或缺的物质， 是工业生产必备的原料， 是空气组成的重要物质， 制氧器在生产生活中起着重要作用。通过感受制氧器， 认识学科价值， 体会化学学科与生产、生活的密切联系， 为任务驱动奠定基础。项目活动二: 制作制氧器的设计思路复习常见气体氧气、二氧化碳的制取方法， 归纳制取气体一般思路。提出问题: 如果要制备一台家用制氧器， 需要解决的关键性问题有哪些?教师点评， 总结制氧器设计制作的关键因素在于反应原理及反应装置。设计意图: 了解实验室制备气体的一般思路和方法， 建立实验室制取气体的一般模型， 并过·12· 中 学 化 学 2023 年 第 2 期渡到特定条件制取气体的思路方法。启迪学生思考学科应用价值， 启迪发散思维， 激发创造性能力。项目活动三: 寻找制氧剂举例高锰酸钾、水、二氧化碳、过氧化氢、碳等常见物质， 根据质量守恒定律思考制氧气可能用到的物质。分析过氧碳酸钠、过氧化钙、过氧化钠、水等物质资料， 引导分析特定条件———家用制氧器最佳原料。设计意图: 回顾物质性质， 提高信息提取能力， 学会应用元素守恒的思想理解应用化学反应制备物质的原理。拓展制氧原理的认识， 了解常见制氧剂， 建立特定条件下对药品、仪器、成本等特殊要求的模型认识。项目活动四: 制作制氧器分析家用制氧器制备最适宜原料为过氧碳酸钠与二氧化锰， 思考利用生活中的物品来组装制氧器， 你会选用哪些物品? 小组讨论自制制氧器的装置。学生绘制制氧器的装置图。设计意图: 学会根据实际需要、材料来源、成本、环保、安全等因素， 将化学实验装置与工程装置关联， 应用工程技术等思想设计装置， 实践操作培养技能， 提高跨学科知识综合应用能力。项目活动五: 评价制氧器展示学生绘制的装置图， 评价分析各装置图优与劣。播放前期录制的学生自制制氧器装置图的过程， 展示前期制作的制氧器产品， 并以制氧器相关内容为载体， 完成相应的提升习题。设计意图: 分享产品制作的成功与失败经验，发展学生反思与评价的能力; 激发学生敢于表达、勇于交流的优良品质， 激发创新意识、创新思维，培养创造力， 培育严谨治学科学素养。项目活动六: 评价总结制氧器以供氧器的制作为切入点， 分析产品制作类的原理、装置、实际需求等制作思路。设计意图: 提升学生产品制作类的技能与方法， 形成从科学原理、材料选择、操作、安全环保等多角度进行分析的系统思维

。二、项目化学习的实践反思1． 从学到行， 让学习真正发生“自制制氧器”项目属作品制作类综合实践活动。该项目基于真实的情境， 立足情境创设具有研究价值及实践意义的问题， 并转化为一系列驱动性的任务。结合氧气、二氧化碳制取与性质等核心内容， 创设“如果你制作一个简易制氧器，你会从哪些方面考虑问题?”“氧立得制氧器是如何制取氧气的?”“制备一台家用制氧器面临的关键因素有哪些?”“你学过哪几种气体的制取， 实验室如何制取氧气， 制取气体的一般思路方法有哪些?”“生活 中 哪 些 物 质 可 作 为 制 氧 器 的 原料， 你如何选 择 家 用 制 氧 器 的 原 料。”“家 用 制氧器的装置 如 何 确 定”“如 何 评 价 一 台 简 易 家用制氧器的装置?”“你还能对你的制氧器进行哪些地方的改进?”等一系列问题， 学生在问题指 引、驱 动 任 务 的 前 提 下， 将 学 习 过 程 转 化 为学科核 心 素 养 转 化 的 实 践 过 程， 构 建 了 元 素观、变 化 观 等 核 心 知 识， 促 进 了 模 型 建 构 等 跨学科能力的进一步发展。2． 素养落地， 实现活动育人功能设置系列递进式的驱动式问题， 带着任务主动学习， 积极探索， 明确我要做什么， 我能做什么，我还有哪些地方不会做， 我下一步还要怎么做， 我为什么这么做。学生通过回顾实验室制取氧气，了解产品制作的一般程序与工程技术方法， 形成从科学原理、材料成本、操作便捷、安全环保等多角度分析的系统思维， 发展化学学科思维能力， 强化学科创新意识; 通过材料选取、装置组装、药品选择、气流控制等操作提高学生动手实践操作的 技 能， 提 升 科 学 探 究 与 创 新 精 神; 通 过 家 用制取氧气原理的选择， 感受化学与生活的密切相关， 体会化学学科知识在解决实际问题中的重 要 作 用; 通 过 设 计 与 制 作 制 氧 器， 感 受 化 学与 数 学、工 程、物 理 等 各 相 关 学 科 知 识 的 密 切联系， 发展学生调用多学科知识解决实际问题的本领， 培养学生参与实践、表达交流、自主反思、合 作 提 升 的 问 题 解 决 能 力， 激 发 学 生 实 事求是、敢于创新的优良品格。基金项目: 福州市教育科学研究“十四五”规划 2021 年度研究课题“指向深度学习的初中化学课堂教学策略研究”( 课题编号: FZ2021GH098)研究成果。( 收稿日期: 2022 － 11 － 15)中 学 化 学 2023 年 第 2 期 ·13·