基于真实情境的初中化学微项目学习的实践与思考*——以“制作硫酸铜晶体玫瑰花”为例

徐文佳

（常州市滨江中学 江苏 常州 213034）

《义务教育化学课程标准（2022年版）》明确指出要“创设真实问题情境，倡导‘做中学’‘用中学’‘创中学’，开展项目式学习，重视跨学科实践活动。”［1］微项目学习是依据新课程标准，将核心知识“微分化”，分为几个微型的项目在1～2个课时内完成学习，是项目式学习的延伸和发展。以微项目学习的方式开展初中化学复习，通过一系列以真实生活为情境，以多元任务为驱动，围绕现实问题展开的形式多样、开放联通的活动，促进学生的深度学习和高阶思维的发展，提升学生化学学科核心素养。

一、微项目主题的确立

“溶解现象”属于沪教版九年级化学下册第六章，该章节以溶液为主线，包含了溶液的组成、溶液浓度的表示、配制一定溶质质量分数的溶液、饱和溶液和溶解度的含义、溶解度曲线及其应用、结晶等碎片化的知识，学生学完后难以建构溶液认知模型。“制作硫酸铜晶体玫瑰花”围绕硫酸铜溶液的配制、结晶和应用等进行第六章“溶解现象”的复习，既能引导学生自行梳理知识、重构溶液知识逻辑，又能在运用溶液相关知识分析解决问题的过程中提升学生对知识的理解和综合运用能力，培养学生分析评价、反思监控、创新思维和审辩式思维等高阶思维，融合发展学生的化学学科核心素养。

二、微项目任务及教学流程

微项目学习是在真实情境学习背景下，学生运用化学学科核心知识去解决实际问题，在真实问题解决中发展化学学科关键能力，培养化学学科核心素养，促进思维向高阶方向进阶。［2］具体流程如图1所示。

图1 项目任务及教学流程图

三、项目实施过程

微项目任务1：制定制作硫酸铜晶体玫瑰花的方案

学生活动：（1）赏析《美丽化学：结晶过程》视频和“硫酸铜晶体玫瑰花”（如图2），感受化学之美。（2）观察不同温度下无水硫酸铜的溶解度表，见表1，小组交流讨论硫酸铜晶体玫瑰花的制作方案，建构结晶方法选择的认知模型（如图3）。

图3 结晶方法的选择

表1 无水硫酸铜在不同温度时的溶解度

图2 硫酸铜晶体玫瑰花

教师支持：（1）播放《美丽化学：结晶过程》视频，展示“硫酸铜晶体玫瑰花”。（2）提供无水硫酸铜在不同温度下的溶解度表。（3）问题引导：你从表中获得哪些信息？30℃时，无水硫酸铜的溶解度是24.2g具有什么含义？如何制作硫酸铜晶体玫瑰花？

师生共建：硫酸铜溶解度随温度升高而增大，可以采用冷却硫酸铜热饱和溶液获得硫酸铜晶体，在冷却过程中让晶体附着在玫瑰花上可制作出硫酸铜晶体玫瑰花，确定制作硫酸铜晶体玫瑰花步骤如下：（1）配制硫酸铜热饱和溶液；（2）转移硫酸铜热饱和溶液至烧杯中并将折好的滤纸玫瑰花浸入溶液中；（3）降温结晶获得硫酸铜晶体玫瑰花。

设计意图：利用美丽新奇的“蓝色妖姬——硫酸铜晶体玫瑰花”和结晶过程的视频，让学生对晶体及其形成过程形成感性认知，感受晶体之美，感悟化学之奇，激起学生制作欲。同时，让学生提炼有效信息从而分析解决实际问题，帮助学生建构结晶方法选择的认知模型，促进学生科学思维的发展。

微项目任务2：配制硫酸铜饱和溶液

学生活动：（1）分析思考用150g水配制60℃时硫酸铜饱和溶液的方案。（2）利用硫酸铜溶解度表，描点作图，画出硫酸铜溶解度曲线，获得60℃时硫酸铜溶解度，确定要称量的硫酸铜质量为60g。（3）动手实验：称取60g硫酸铜于烧杯中，将烧杯放置在垫有石棉网的三脚架上；量取150mL水倒入烧杯中，边加热边搅拌至固体恰好完全消失，记录此时溶液的温度。

教师支持：（1）问题引导：用150g水配制60℃硫酸铜的饱和溶液有哪些方法？如何得知60℃时硫酸铜溶解度？（2）提供实验相关用品，个别指导实验。

教师评价：点评配制溶液的操作正误，提示实验操作的规范性。

设计意图：利用高质量问题驱动学生思考，让学生建构对溶解度曲线的认知，利用溶解度曲线解决实际问题，提升学生的高阶思维能力。同时，通过配制硫酸铜饱和溶液，让学生掌握配制一定溶质质量分数的溶液的方法，促进学生科学探究与实践素养水平的发展。

微项目任务3：获得硫酸铜晶体玫瑰花

学生活动：（1）思考刚配制的硫酸铜溶液是否饱和。（2）建构不饱和溶液与饱和溶液的转化模型（如图4）。（3）计算让刚配制的溶液达到70℃时硫酸铜饱和溶液至少需要加入硫酸铜的质量，并分享交流。（4）动手实验：将硫酸铜热饱和溶液转移至烧杯中冷却，并将折好的滤纸玫瑰花浸入溶液中，静置10min左右（如图5），当纸玫瑰上均匀附着硫酸铜晶体时，把花取出晾干。（5）课外动手实践：制作“天气瓶”。

图4 不饱和溶液与饱和溶液的转化关系

图5 获得硫酸铜晶体玫瑰花

教师支持：（1）问题引导：有哪些方法可判断溶液是否饱和？如何将不饱和溶液转化为饱和溶液？要让刚配制的溶液达到70℃时硫酸铜饱和溶液，至少需要加入多少硫酸铜？（2）提供实验相关用品。（3）展示微项目成果——硫酸铜晶体玫瑰花。（4）展示“天气瓶”的资料：“天气瓶”据说是由气象学家罗伯特·菲茨罗伊发明的，当时他把蒸馏水、乙醇、硝酸钾、氯化铵和樟脑按一定比例密封在瓶子里，结果发现随着天气的变化，瓶子里的结晶也会发生不同的变化。［3］布置课外动手实践：制作“天气瓶”。

师生共建：制作硫酸铜晶体玫瑰花的思维导图（如图6）。

图6 制作硫酸铜晶体玫瑰花的思维导图

设计意图：利用项目生成资源引导学生建构饱和溶液和不饱和溶液转化关系图，提升学生模型认知的能力，促进学生化学观念和素养的发展。通过硫酸铜晶体玫瑰花的成果展示和“天气瓶”的介绍让学生感受到化学之美，感悟到化学之用，促进学生科学态度和责任意识的发展。同时，在不断完善知识体系的基础上帮助学生形成较完整的溶液单元知识网络，促进学生模型认知等科学思维的发展。

四、微项目教学反思

1.基于真实性情境开发微项目

《义务教育化学课程标准（2022版）》在课程内容部分针对每一个主题给予了情境素材建议，这些教学建议体现出真实性情境对于微项目开发的重要性，指明了微项目开发中落实化学核心素养的方向。开发微项目选择真实情境时，首先情境要符合课程标准和微项目学习目标的要求；其次情境要与学情相契合，情境要基于学生的基础和学习需求，贴近学生最近发展区，不能不切实际；最后情境要依据学生认知、思维和心理发展规律，指向学生的高阶思维，避免出现高于学生认知的繁杂情境或低于学生认知的简易情境。

依据课程标准、学业水平要求和学生经验，精心遴选当前科技热点问题、生活实践中遇到的问题、传统文化中蕴含的化学问题等，创设真实而有意义的情境，从而进行微项目的开发，不仅能够诱发学生的学习欲望，引发驱动性问题，启发学习的情意，还能承载化学核心概念，发展化学核心认识，浇筑学生对化学知识的理解和应用的坚实基础，激活深度学习。例如“制作硫酸铜晶体玫瑰花”微项目中，教师展示硫酸铜晶体玫瑰花，让学生感受到化学晶体魅力的同时，激发学生制作硫酸铜晶体玫瑰花的欲望，利用制定制作硫酸铜晶体玫瑰花的方案、配制硫酸铜饱和溶液、获得硫酸铜晶体玫瑰花等驱动性任务，在保证学习效率的前提下让学生更加积极投入到项目情境中，帮助学生巩固溶液知识，了解溶液在日常生产、生活中的重要意义，提升化学学科核心素养。

2.精设驱动性任务推进微项目

微项目学习是以学习者为中心的学习模式，将课堂归还给学生，让学生在亲身经历中学会探究，培养学科思维。在微项目学习中，驱动性任务将学生的学习置于他们的生活情境中，将核心知识和关键概念组织起来，并驱动学习活动的开展，促进学生对学习内容进行整合，所以教师要深入思考精心设计驱动性任务。首先，驱动性任务设计要体现化学学科核心素养，基于化学核心知识和学科逻辑。根据学生不同的认知程度，设计不同的任务类型，保证教学的系统性与层次性，构建完整的教学框架。其次，驱动性任务设计要体现某一化学核心概念，以及学生的当前认知状态与未来预期状态之间的差距。最后，驱动性任务设计要基于微项目学习目标和微项目主题内容，将任务进行适当拆解，设置由易到难的问题串，以问题为中心开展活动，使得整个任务的解决逻辑更清晰，思路更明确，操作性更强。驱动性任务设计的一般步骤如下（图7）：

图7 微项目学习中驱动性任务设计一般步骤

通过解读《义务教育化学课程标准（2022版）》，提炼出溶液、溶质质量分数、溶解度和结晶等核心概念以及配制一定溶质质量分数的溶液、饱和溶液和不饱和溶液的区别与转化、溶解度及其应用等本质问题，结合学生具有一定的探究能力，能进行溶质质量分数的初步计算，了解饱和溶液和溶解度的含义等学情，结合“制作硫酸铜晶体玫瑰花”微项目主题，设计制定制作硫酸铜晶体玫瑰花的方案、配制硫酸铜饱和溶液、获得硫酸铜晶体玫瑰花等驱动性任务，让学生在不断探究中自我建构溶液认知模型，掌握配制一定溶质质量分数的溶液的方法，发展学生分析解决问题、协作沟通的能力，促进学生证据推理、建模并运用、新情境下问题解决等化学高阶思维的发展，让学生初步感受定量研究的意义，感悟化学的学科价值。

3.利用全程性评价优化微项目

微项目学习的评价指向学习目标，具有“目标—实践—成果—评价”的一致性和以终为始逆向设计并贯穿项目始终的特点。系统多元化的评价不仅能帮助学生有效自我调控和改进学习，引发学生自我反思，引导学生更深层次地探索、创造与合作，提升学习效果，促进思维向高级进阶，而且能让教师自我反思微项目设计和实施中的不足，进而改进和进一步优化微项目。我们在设计微项目学习评价时，应综合分析微项目学习的各大核心要素，让评价指向驱动性任务、着眼于学生的探究过程、聚焦核心知识再建构、关注微项目成果展示，最终形成贯穿整个微项目学习的全程评价体系。

“制作硫酸铜晶体玫瑰花”项目采用表现性评价和结果性评价相结合的方式来推进，设计多主体、多途径评价体系，如师本评价、生本评价、同伴互评、家长评价等。项目实施过程中，学生充分利用硫酸铜溶解度表，画出硫酸铜溶解度曲线，配制硫酸铜饱和溶液，最终形成实验方案，制得硫酸铜晶体玫瑰花，并进行展示，以小组互评的形式进行结果性评价；同时将学习过程中形成的实验方案、溶液知识的思维导图等资料汇总，进行自我评价，促进学生自我反思，重构核心知识，提升化学学科的关键能力。教师结合汇总的资料改进优化微项目，如玫瑰纸花提前用滤纸折叠好便于晶体附着，冷水冷却时间太长改为冰水加速冷却等。