鄢鵬 支梅

摘 要：本文闡述了如何運(yùn)用“項(xiàng)目學(xué)習(xí)”進(jìn)行“碳和碳的化合物”單元復(fù)習(xí)。先拋出“溫室效應(yīng)”的社會(huì)話題，讓學(xué)生多渠道獲取信息，了解溫室效應(yīng)的現(xiàn)狀、危害、根源，然后小組討論進(jìn)行“低碳行動(dòng)”項(xiàng)目的策劃，自己提出研究方案，即圍繞“大氣中的二氧化碳含量超標(biāo)嗎—二氧化碳從哪里來—如何降低二氧化碳含量—如何發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)”展開學(xué)習(xí)，調(diào)用已有知識(shí)、查閱資料、交流協(xié)作，解決現(xiàn)實(shí)生活中的真問題，在解決問題的過程中促進(jìn)知識(shí)的系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化，發(fā)展核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目學(xué)習(xí) 低碳行動(dòng) 核心素養(yǎng)

項(xiàng)目學(xué)習(xí)（Project-Based Learning，縮寫為PBL）是以學(xué)科的基本概念和原理為中心，通過小組合作的形式，借助多種資源，對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中復(fù)雜、真實(shí)的問題進(jìn)行探究，并在一定時(shí)間內(nèi)解決一系列問題的探究性學(xué)習(xí)模式[1]。北京師范大學(xué)化學(xué)教育團(tuán)隊(duì)編寫的九年級(jí)化學(xué)項(xiàng)目學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)教材[2][3]，以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)為宗旨，將初中化學(xué)所有核心知識(shí)進(jìn)行整合，設(shè)計(jì)了十個(gè)項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生自主、合作學(xué)習(xí)，探究物質(zhì)世界的奧秘。其中的“低碳行動(dòng)”項(xiàng)目主要是針對(duì)溫室效應(yīng)這一社會(huì)話題，圍繞二氧化碳的來龍去脈，從元素守恒的角度認(rèn)識(shí)二氧化碳的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化，把化學(xué)知識(shí)與社會(huì)生活建立起聯(lián)系，理解具體低碳行動(dòng)背后的化學(xué)原理，最終形成低碳行動(dòng)公約，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任。筆者整合“低碳行動(dòng)”項(xiàng)目的內(nèi)容，設(shè)計(jì)并實(shí)施了“碳和碳的化合物”的單元復(fù)習(xí)，不僅調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了復(fù)習(xí)效率，也提升了學(xué)生化學(xué)學(xué)科能力，發(fā)展了化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、觀電影《后天》，了解溫室效應(yīng)的危害，齊心協(xié)力設(shè)計(jì)低碳項(xiàng)目之旅

科幻片《后天》主要講述了北半球因溫室效應(yīng)引起冰山融化，地球進(jìn)入第二冰河期，龍卷風(fēng)、海嘯、地震在全球肆虐，整個(gè)紐約陷入冰河包圍的故事。在開展本項(xiàng)目之前，讓學(xué)生們利用周末時(shí)間在家觀看影片，并在班級(jí)微信群中互相交流觀影感受。對(duì)于緊張的畢業(yè)班學(xué)生來說，這樣的周末作業(yè)很受歡迎。他們?cè)谌豪锘?dòng)非常熱烈，在互相交流中增強(qiáng)了對(duì)溫室效應(yīng)及其危害的認(rèn)識(shí)，調(diào)動(dòng)了參與項(xiàng)目學(xué)習(xí)的積極性。某學(xué)生寫道：“我在看完了《后天》這部電影后，最深的感觸便是大自然的破壞力會(huì)摧毀人類多年來的成果。這部電影真實(shí)地描述了我們?nèi)祟愃翢o忌憚地浪費(fèi)，過度排放污染氣體，溫室效應(yīng)加劇，導(dǎo)致悲劇的發(fā)生。給我最大的啟示莫過于保護(hù)環(huán)境時(shí)不我待，如果我們不珍惜環(huán)境，環(huán)境自然也不會(huì)給我們生存的機(jī)會(huì)?！?/p>

項(xiàng)目導(dǎo)引課上，學(xué)生們小組合作，進(jìn)一步溝通交流溫室效應(yīng)產(chǎn)生的原因，討論制訂自己的低碳項(xiàng)目學(xué)習(xí)之旅。他們認(rèn)真分析自然界的碳循環(huán)圖，領(lǐng)悟到大氣中的二氧化碳有來有去，原本是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，正是因?yàn)槿祟惖幕顒?dòng)打破了這個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，才造成溫室效應(yīng)加劇等環(huán)境問題。于是設(shè)計(jì)出的“低碳行動(dòng)”項(xiàng)目的思路是：大氣中的二氧化碳含量超標(biāo)嗎？這些二氧化碳從哪里來？如何降低大氣中二氧化碳含量？如何發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，將二氧化碳變廢為寶？捋清思路之后，學(xué)生按照自己制訂的項(xiàng)目任務(wù)展開研究。

二、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)測(cè)定空氣中二氧化碳含量，增強(qiáng)對(duì)低碳行動(dòng)必要性的認(rèn)識(shí)

如何才能知道大氣中的二氧化碳含量是否超標(biāo)呢？學(xué)生聯(lián)想到了測(cè)定空氣中氧氣含量的方法，決定選用同樣的原理測(cè)定空氣中二氧化碳含量。選什么物質(zhì)作為吸收劑？大家通過小組討論決定要對(duì)比水、氫氧化鈣溶液、氫氧化鈉溶液三者吸收二氧化碳的效果。如圖1，向裝有等量二氧化碳的三個(gè)相同大小的塑料瓶中分別加入等體積的水、飽和氫氧化鈣溶液、飽和氫氧化鈉溶液，振蕩，觀察塑料瓶變癟的程度。實(shí)驗(yàn)后的現(xiàn)象如圖2所示：倒入水和氫氧化鈣溶液的瓶子微微變癟，倒入氫氧化鈉溶液的瓶子明顯變癟。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，大家選定了氫氧化鈉溶液作為吸收二氧化碳的試劑。還有學(xué)生提出，可以向等體積的水、飽和氫氧化鈣溶液、飽和氫氧化鈉溶液中通入足量的二氧化碳，分別稱量反應(yīng)前后實(shí)驗(yàn)裝置增加的質(zhì)量，比較三種物質(zhì)吸收二氧化碳質(zhì)量的大小。這也是很好的方法。

裝置如何設(shè)計(jì)？學(xué)生仿照測(cè)定空氣中氧氣含量的裝置，設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)裝置，結(jié)果如圖3、圖4、圖5所示：學(xué)生互相討論，認(rèn)為圖5裝置中的注射器和量筒都有刻度，能比較方便得出最終流入錐形瓶中的液體總體積，提前測(cè)量出錐形瓶的體積，就可以計(jì)算出樣品中二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)。實(shí)驗(yàn)測(cè)得樣品中二氧化碳的濃度約為10%。若空氣中二氧化碳含量達(dá)到10%會(huì)對(duì)人體造成什么嚴(yán)重的影響呢？學(xué)生查閱資料，如表1所示。

一般情況下，空氣中二氧化碳濃度遠(yuǎn)低于10%，所以用上述實(shí)驗(yàn)測(cè)定真實(shí)空氣中二氧化碳含量誤差很大。這時(shí)教師展示了二氧化碳傳感器，并讓學(xué)生動(dòng)手測(cè)定了教室中二氧化碳含量，如圖6所示。經(jīng)過一節(jié)課的學(xué)習(xí)，教室中二氧化碳濃度達(dá)到了1 267ppm（即二氧化碳含量為0.126 7%），所以學(xué)生意識(shí)到需要馬上開窗通風(fēng)，否則會(huì)影響身體健康。課后學(xué)生分小組測(cè)定了臥室、廚房、馬路邊、公園等不同地點(diǎn)的二氧化碳濃度，認(rèn)識(shí)到了空氣中二氧化碳濃度超標(biāo)的客觀事實(shí)，激發(fā)了后續(xù)對(duì)二氧化碳來龍去脈的探究欲望。

三、梳理能夠產(chǎn)生二氧化碳的化學(xué)反應(yīng)，依據(jù)元素觀制訂低碳行動(dòng)公約

針對(duì)大氣中二氧化碳含量超標(biāo)的事實(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生尋找這些二氧化碳的來源。先從含有碳元素的物質(zhì)入手，列出自己知道的含有碳元素的物質(zhì)：碳、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、酒精、碳酸、碳酸鈣、碳酸鈉、葡萄糖、蛋白質(zhì)等，試著寫出能產(chǎn)生二氧化碳的化學(xué)方程式或反應(yīng)關(guān)系，在小組內(nèi)交流并不斷完善。這個(gè)活動(dòng)不僅復(fù)習(xí)了相關(guān)化學(xué)方程式的書寫，也增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)元素觀、分類觀、轉(zhuǎn)化觀的認(rèn)識(shí)。

四、運(yùn)用轉(zhuǎn)化知識(shí)設(shè)法降低二氧化碳含量，培養(yǎng)多角度分析和解決問題的思路

如何降低大氣中二氧化碳的含量？需要運(yùn)用有關(guān)二氧化碳的哪方面知識(shí)才能解決問題？學(xué)生自主梳理二氧化碳的性質(zhì)，尋找吸收轉(zhuǎn)化二氧化碳的方法途徑。學(xué)生能比較順利梳理出二氧化碳的密度比空氣大，能溶于水，一般不可燃、不助燃、不供呼吸，能與水反應(yīng)生成碳酸，能與氫氧化鈣溶液反應(yīng)，能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，能參與光合作用，等等。接著教師提出現(xiàn)實(shí)問題：如何降低大氣中二氧化碳含量？學(xué)生們想到了用氫氧化鈉吸收。教師再引導(dǎo)他們結(jié)合火力發(fā)電1度會(huì)排放890 g二氧化碳的資料[4]，根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算出需要消耗氫氧化鈉的質(zhì)量為1 618.2 g，再自己查閱氫氧化鈉的價(jià)格為4 050元/噸，計(jì)算出每發(fā)電1度釋放的二氧化碳約需要6.6元的氫氧化鈉才能吸收完全。對(duì)比1度電的價(jià)格，明顯不劃算。此活動(dòng)給學(xué)生展現(xiàn)了一個(gè)解決實(shí)際問題的新角度——要算經(jīng)濟(jì)賬。學(xué)生們提到了利用二氧化碳能溶于水并和水反應(yīng)的性質(zhì)，用海水吸收二氧化碳，教師提示他們查閱資料，分析海洋碳匯的利弊。學(xué)生們?cè)诓殚嗁Y料過程中又提到了光合作用吸收二氧化碳的方法，并嘗試書寫光合作用的化學(xué)方程式，不斷完善對(duì)二氧化碳轉(zhuǎn)化關(guān)系的構(gòu)建。針對(duì)光合作用，還拓展了森林碳匯和碳匯交易的話題，增強(qiáng)了學(xué)生的社會(huì)參與意識(shí)。最后教師提出，工業(yè)生產(chǎn)是二氧化碳的主要排放源，如何處理工業(yè)生產(chǎn)排放的二氧化碳？學(xué)生們結(jié)合CCS（CO2捕獲和封存）項(xiàng)目，對(duì)海洋封存、地質(zhì)封存、礦石碳化、工業(yè)利用幾種方式吸收二氧化碳的利與弊進(jìn)行對(duì)比分析。這樣的活動(dòng)，讓學(xué)生把具體的物質(zhì)性質(zhì)與生產(chǎn)生活中轉(zhuǎn)化二氧化碳的方法建立起聯(lián)系，使學(xué)生面對(duì)真實(shí)世界，能從化學(xué)的視角認(rèn)識(shí)問題，抓住核心的物質(zhì)及其化學(xué)反應(yīng)尋找思路，借助查閱資料、討論交流、完善認(rèn)知，初步經(jīng)歷對(duì)真實(shí)的復(fù)雜問題進(jìn)行分析、拆解、轉(zhuǎn)化、嘗試解決、反思完善的過程。

五、結(jié)合美術(shù)特色班的特長(zhǎng)，設(shè)計(jì)低碳行動(dòng)LOGO走進(jìn)社區(qū)宣講學(xué)習(xí)成果

我校是多年的美術(shù)特色校，我教的這個(gè)班級(jí)也是美術(shù)特長(zhǎng)班，為了將科學(xué)與藝術(shù)更好結(jié)合起來，課后我還組織學(xué)生進(jìn)行了低碳行動(dòng)LOGO創(chuàng)意設(shè)計(jì)大賽，圖8是部分學(xué)生設(shè)計(jì)的創(chuàng)意LOGO，能夠看出來孩子們把學(xué)到的知識(shí)、理念與色彩、線條融為一體，體現(xiàn)了科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任的內(nèi)化。

為了將項(xiàng)目學(xué)習(xí)的成果體現(xiàn)在社會(huì)性功能的發(fā)揮上，我們選擇了一些優(yōu)秀的設(shè)計(jì)印在環(huán)保購物袋上，組織學(xué)生進(jìn)社區(qū)向市民宣講低碳行動(dòng)理念，把各組設(shè)計(jì)的低碳公約海報(bào)張貼在社區(qū)的宣傳欄內(nèi)，把學(xué)習(xí)的成果與社會(huì)發(fā)展建立起關(guān)聯(lián)，讓孩子們感受到學(xué)以致用，感受到自己的所學(xué)、所思、所想、所做對(duì)人與自然和諧共處、可持續(xù)發(fā)展的價(jià)值，激發(fā)了他們的責(zé)任感和使命感，增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)參與意識(shí)。

在項(xiàng)目完成之后，我和美術(shù)老師進(jìn)行了交流，她指出，從美術(shù)專業(yè)的角度來說，LOGO設(shè)計(jì)有很多原則，比如獨(dú)特性、信息性、文化性、藝術(shù)性等，如果能在項(xiàng)目學(xué)習(xí)的最后，圍繞LOGO的設(shè)計(jì)，增加一節(jié)與美術(shù)教學(xué)融合的課，將會(huì)提升整個(gè)項(xiàng)目的綜合價(jià)值。綜上所述，以項(xiàng)目學(xué)習(xí)的方式開展復(fù)習(xí)課的教學(xué)，在真實(shí)問題的驅(qū)動(dòng)下構(gòu)建化學(xué)知識(shí)，把零散抽象的知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活建立聯(lián)系，不僅促進(jìn)了知識(shí)的系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化，也打通了課堂內(nèi)外，給學(xué)生創(chuàng)造了更多的自主學(xué)習(xí)、有效提取、表達(dá)交流的空間，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任，發(fā)展了學(xué)生的核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]周冬冬.開啟我的項(xiàng)目之旅[J].教育，2016（09）：8-9.

[2]王磊.項(xiàng)目學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)教材：化學(xué) 九年級(jí) 上冊(cè)[M].太原：山西教育出版社，2018.

[3]王磊.項(xiàng)目學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)教材：化學(xué) 九年級(jí) 下冊(cè)[M].太原：山西教育出版社，2018.

[4]段力勇，李方勇，王慶紅，等.電網(wǎng)企業(yè)碳排放核算與配額分配方法研究[J].能源與環(huán)保，2018，40（12）：127-131.