張朝賽 韓麗君

摘要： 在“從自然界中的鹽到餐桌上的食鹽”項(xiàng)目學(xué)習(xí)中，以核心概念的建構(gòu)和發(fā)展作為核心教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)依據(jù)，以系列項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)構(gòu)成學(xué)生完成項(xiàng)目任務(wù)的“腳手架”。通過溶液質(zhì)劑比概念的建構(gòu)和應(yīng)用此概念解決問題的活動(dòng)發(fā)展學(xué)生對(duì)于溶液的基本認(rèn)識(shí)，發(fā)掘項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)的功能與價(jià)值，同時(shí)促進(jìn)學(xué)生實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞： 項(xiàng)目式學(xué)習(xí)； 溶液質(zhì)劑比； 動(dòng)態(tài)平衡； 極限思想

文章編號(hào)： 10056629（2022）10005505

中圖分類號(hào)： G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

學(xué)科核心觀念也稱學(xué)科大概念，指“能反映學(xué)科的特質(zhì)，居于學(xué)科的中心地位，具有較為廣泛的適用性和解釋力，具有超越課堂的持久價(jià)值和遷移價(jià)值的原理、思想和方法”［1］?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（簡(jiǎn)稱“課程標(biāo)準(zhǔn)”）提出了“突出化學(xué)基本觀念（大概念）的統(tǒng)領(lǐng)作用”［2］。學(xué)科核心觀念的發(fā)展是學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的重要內(nèi)容和表現(xiàn)形式，如“動(dòng)態(tài)平衡”觀念與學(xué)科核心素養(yǎng)中的“平衡思想”相對(duì)應(yīng)。課程標(biāo)準(zhǔn)建議“基于核心觀念實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，逐步提升學(xué)生的化學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)化水平，發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”。“從自然界中的鹽到餐桌上的食鹽”是九年級(jí)化學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)教材［3］中的一個(gè)項(xiàng)目，主要發(fā)展學(xué)生對(duì)于溶液的基本認(rèn)識(shí)。以學(xué)科核心觀念為統(tǒng)領(lǐng)設(shè)計(jì)該項(xiàng)目中的學(xué)習(xí)活動(dòng)，有利于發(fā)揮項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。

1 基于“動(dòng)態(tài)平衡”核心觀念構(gòu)建溶液知識(shí)框架

1.1 “動(dòng)態(tài)平衡”核心觀念的知識(shí)層級(jí)結(jié)構(gòu)

“動(dòng)態(tài)平衡”是化學(xué)學(xué)科的核心觀念之一，其基本觀點(diǎn)是可逆變化的過程是動(dòng)態(tài)的、有限度的、可調(diào)控的。對(duì)于化學(xué)反應(yīng)體系、弱電解質(zhì)的電離、弱酸堿鹽的水解以及難溶電解質(zhì)的溶解等可逆變化過程，都可以用相應(yīng)的平衡常數(shù)來表示該過程的限度，可以控制溫度、濃度、壓強(qiáng)等因素影響Q和K的相對(duì)大小關(guān)系，來調(diào)控平衡移動(dòng)的方向（見圖1）。

1.2 基于“動(dòng)態(tài)平衡”理解初中階段溶液主題知識(shí)框架

溶質(zhì)在溶劑中的溶解過程存在極限，通過改變?nèi)芤褐腥苜|(zhì)和溶劑的相對(duì)關(guān)系或是溶解極限可以調(diào)控溶質(zhì)在溶液中的溶解和結(jié)晶等過程（見圖2）。

首先，在溶液體系中，可以用溶液中溶劑和溶質(zhì)兩個(gè)要素的相對(duì)關(guān)系來表示溶液的狀態(tài)?！叭芤嘿|(zhì)劑比”是指一定條件下溶液中溶質(zhì)質(zhì)量和溶劑質(zhì)量的比值，用m（溶質(zhì)）m（溶劑）表示。當(dāng)溶液達(dá)到溶解極限即飽和時(shí)，溶液質(zhì)劑比達(dá)到該條件下的最大值，該極值用max（質(zhì)劑比）表示。max（質(zhì)劑比）越大，表示溶質(zhì)在該條件下的該溶劑中溶解限度越大。

其次，對(duì)于某溶液，根據(jù)任意時(shí)刻m（溶質(zhì)）m（溶劑）與該條件下的max（質(zhì)劑比）的相對(duì)大小關(guān)系，可以判斷是否達(dá)到該條件下的溶解限度：

m（溶質(zhì)）m（溶劑）

m（溶質(zhì)）m（溶劑）=max（質(zhì)劑比），溶液達(dá)到飽和；

m（溶質(zhì)）m（溶劑）>max（質(zhì)劑比），溶液飽和且有晶體析出。

飽和溶液和不飽和溶液的調(diào)控，其實(shí)質(zhì)是對(duì)m（溶質(zhì)）m（溶劑）與max（質(zhì)劑比）相對(duì)大小關(guān)系的調(diào)控（見圖3）。通過增減m（溶質(zhì)）或m（溶劑）改變m（溶質(zhì)）m（溶劑）、或者改變溫度控制max（質(zhì)劑比）的大小，可以調(diào)控m（溶質(zhì)）m（溶劑）與max（質(zhì)劑比）的相對(duì)大小關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)飽和溶液和不飽和溶液以及溶解和結(jié)晶的調(diào)控。

雖然義務(wù)教育化學(xué)學(xué)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)［4］和課程標(biāo)準(zhǔn)［5］都沒有明確提出對(duì)學(xué)生“動(dòng)態(tài)平衡”認(rèn)識(shí)發(fā)展的要求，但從整個(gè)中學(xué)階段學(xué)生的認(rèn)識(shí)發(fā)展來看，義務(wù)教育階段溶液主題若能建構(gòu)“溶液質(zhì)劑比”的核心概念將有助于學(xué)生理解變化體系中的極限思想，并通過影響任意狀態(tài)與極限狀態(tài)的相對(duì)大小關(guān)系對(duì)體系進(jìn)行調(diào)控，能夠?yàn)楦咧须A段認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)平衡、電離平衡及難溶電解質(zhì)的溶解平衡等平衡體系奠定認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)［6］。

2 “動(dòng)態(tài)平衡”觀念統(tǒng)領(lǐng)下的項(xiàng)目活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施

在常規(guī)的化學(xué)課中實(shí)施PBL教學(xué)，其首要目標(biāo)是按照課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展，促進(jìn)學(xué)生基本知識(shí)、技能以及核心概念、思想方法的落實(shí)［7，8］。在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)過程中，將通過完成該項(xiàng)目拆解出的項(xiàng)目任務(wù)和項(xiàng)目活動(dòng)，達(dá)成目標(biāo)，解決問題，二者的結(jié)合，共同指導(dǎo)項(xiàng)目活動(dòng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施。根據(jù)學(xué)情和學(xué)習(xí)目標(biāo)，挖掘項(xiàng)目活動(dòng)中發(fā)展學(xué)生認(rèn)識(shí)方式的功能和價(jià)值，對(duì)項(xiàng)目學(xué)習(xí)任務(wù)和項(xiàng)目活動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，是教材校本化轉(zhuǎn)化的重要任務(wù)之一?；瘜W(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)教材［9］（以下簡(jiǎn)稱“化學(xué)項(xiàng)目教材”）中項(xiàng)目二“從自然界中的鹽到餐桌上的食鹽”是一個(gè)以溶液為主題的項(xiàng)目，通過以海水等自然界中的鹽為原料，定性及定量地認(rèn)識(shí)溶液的組成，理解并遷移應(yīng)用食鹽生產(chǎn)歷史及生產(chǎn)工藝，設(shè)計(jì)并制作餐桌上的功能食鹽。

2.1 項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)

基于學(xué)生的項(xiàng)目目標(biāo)及化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展目標(biāo)，該項(xiàng)目的學(xué)習(xí)目標(biāo)應(yīng)包含以下幾個(gè)方面：

（1） 能夠?qū)㈨?xiàng)目拆分成從自然界中得到粗鹽、粗鹽提純得到氯化鈉以及功能食用鹽等子項(xiàng)目。

（2） 能夠從“拆”和“合”的不同角度認(rèn)識(shí)溶液是混合物，由溶質(zhì)和溶劑組成；能夠用質(zhì)劑比來表示溶液的組成；能夠基于物質(zhì)的性質(zhì)，分析在溶解和蒸發(fā)的過程中溶質(zhì)和溶劑的變化。

（3） 知道質(zhì)劑比達(dá)到最大值時(shí)達(dá)到溶解極限，并能夠設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量氯化鈉溶液的最大質(zhì)劑比。分別用溶液質(zhì)劑比和溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示溶液的濃度，能夠根據(jù)質(zhì)劑比配制一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液。進(jìn)而能夠分析煮鹽、曬鹽等工藝原理，并設(shè)計(jì)在生產(chǎn)粗鹽過程中如何提高產(chǎn)率、降低能耗的方法。

（4） 能夠根據(jù)現(xiàn)象或溶液質(zhì)劑比與其最大值的相對(duì)關(guān)系來判斷溶液是否飽和；能用溶解度和質(zhì)劑比最大值描述溶解極限；能夠從數(shù)據(jù)、溶解度曲線中獲取溶解極限信息并認(rèn)識(shí)溶解極限和溫度的關(guān)系；能夠運(yùn)用質(zhì)劑比調(diào)控飽和與不飽和溶液的轉(zhuǎn)化及物質(zhì)的溶解和結(jié)晶。進(jìn)而能夠分析、設(shè)計(jì)在粗鹽提純氯化鈉固體過程中如何保證純凈并提高產(chǎn)率的方法，能夠分析“鹽礦石中分離氯化鈉”以及“夏天曬鹽、冬天撈堿”等生產(chǎn)工藝的原理。

（5） 能夠完成溶解、蒸發(fā)、過濾、配制一定濃度的溶液等實(shí)驗(yàn)操作。通過查閱資料，設(shè)計(jì)并實(shí)施制作不同功能的食用鹽。

2.2 項(xiàng)目活動(dòng)對(duì)學(xué)生發(fā)展學(xué)科大概念的功能與價(jià)值

化學(xué)項(xiàng)目教材中將項(xiàng)目拆解為“從自然界中得到粗鹽”“從粗鹽中提純氯化鈉”和“制作不同功能的食用鹽”三個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)又拆解成兩個(gè)活動(dòng)，詳見圖4。

化學(xué)項(xiàng)目教材中呈現(xiàn)了非常豐富的學(xué)習(xí)材料，實(shí)驗(yàn)探究、交流研討等類型的學(xué)習(xí)活動(dòng)?！叭芤嘿|(zhì)劑比”是認(rèn)識(shí)、表達(dá)和應(yīng)用極限思想的核心概念，項(xiàng)目活動(dòng)開展時(shí)，要保障學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展一定是圍繞著這個(gè)核心概念的建構(gòu)和發(fā)展的。認(rèn)識(shí)這些活動(dòng)對(duì)于學(xué)生建構(gòu)和發(fā)展“溶液質(zhì)劑比”概念的功能和價(jià)值，

將有利于促進(jìn)學(xué)生相關(guān)概念的認(rèn)識(shí)和發(fā)展。項(xiàng)目中部分項(xiàng)目子任務(wù)及子活動(dòng)對(duì)促進(jìn)學(xué)生“溶液質(zhì)劑比”概念發(fā)展的功能和價(jià)值如表1所示。

2.3 項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)

選取“溶液質(zhì)劑比”的概念建構(gòu)以及概念應(yīng)用相關(guān)活動(dòng)為例，展現(xiàn)項(xiàng)目活動(dòng)開展的師生活動(dòng)。

2.3.1 “溶液質(zhì)劑比”概念建構(gòu)活動(dòng)設(shè)計(jì)

學(xué)生“溶液質(zhì)劑比”概念的建構(gòu)與發(fā)展可以從“拆分”溶液和“合成”溶液兩個(gè)視角分別認(rèn)識(shí)溶液的兩個(gè)要素——溶質(zhì)和溶劑的關(guān)系，要經(jīng)歷定性認(rèn)識(shí)、分析溶液質(zhì)劑比變化到定量認(rèn)識(shí)溶液質(zhì)劑比的大小與溶液濃度的關(guān)系，同樣還要經(jīng)歷基于事實(shí)的概念建構(gòu)過程到概念的簡(jiǎn)單應(yīng)用的認(rèn)識(shí)發(fā)展過程。將學(xué)生的認(rèn)識(shí)發(fā)展線索與項(xiàng)目任務(wù)和活動(dòng)結(jié)合起來，對(duì)項(xiàng)目任務(wù)1活動(dòng)1中實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)“從食鹽水中分離出氯化鈉”和活動(dòng)2中交流討論活動(dòng)“熬煮海水能得到多少鹽”進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，并始終以驅(qū)動(dòng)性問題推動(dòng)活動(dòng)的開展（見圖5）。

學(xué)生將在兩個(gè)項(xiàng)目活動(dòng)中經(jīng)歷四次鹽水蒸發(fā)的實(shí)驗(yàn)，但每次蒸發(fā)對(duì)促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)發(fā)展的功能和價(jià)值都不同。第一次蒸發(fā)，側(cè)重于蒸發(fā)的實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象觀察分析，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)氯化鈉溶液的組成，提出溶液質(zhì)劑比概念，并用其去分析蒸發(fā)過程中溶質(zhì)和溶劑的變化情況。第二次蒸發(fā)，側(cè)重于借助溫度傳感器測(cè)定蒸發(fā)過程中的溫度變化。沸騰前，溫度逐漸升高，水基本不蒸發(fā)；開始沸騰后，溫度維持在100℃左右，水蒸發(fā)而氯化鈉不析出；沸騰一段時(shí)間后，氯化鈉析出，溫度略有升高。促進(jìn)學(xué)生基于溫度變化的證據(jù)認(rèn)識(shí)溶液質(zhì)劑的變化以及溶解的限度——飽和溶液質(zhì)劑比最大值。第三次蒸發(fā)，側(cè)重于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中將溫度變化與現(xiàn)象相對(duì)應(yīng)，驗(yàn)證觀點(diǎn)，深化對(duì)蒸發(fā)過程中質(zhì)劑比變化及溶解限度的理解。第四次蒸發(fā)則側(cè)重于學(xué)生認(rèn)識(shí)不同濃度溶液蒸發(fā)過程中質(zhì)劑比變化的相同與不同，有助于學(xué)生定量地認(rèn)識(shí)溶液質(zhì)劑比的大小。

蒸發(fā)氯化鈉溶液是“分”的思想，即通過蒸發(fā)結(jié)晶，將溶液中溶質(zhì)和溶劑分開，進(jìn)而認(rèn)識(shí)溶液中兩者的關(guān)系。而配制溶液，則體現(xiàn)“合”的思想，即通過將溶質(zhì)和溶劑混合得到溶液，來認(rèn)識(shí)溶液中兩者的關(guān)系。

2.3.2 應(yīng)用“溶液質(zhì)劑比”概念解決問題的活動(dòng)設(shè)計(jì)

“溶液質(zhì)劑比”概念應(yīng)用于解決真實(shí)、復(fù)雜的定量問題中，幫助學(xué)生建立解決復(fù)雜問題的思路與方法。以任務(wù)2活動(dòng)1中交流研討活動(dòng)“從粗鹽中分離氯化鈉需要考慮哪些問題”為例，化學(xué)項(xiàng)目教材中，該活動(dòng)通過引導(dǎo)學(xué)生完成分析、解釋“鹽田中蒸發(fā)海水獲得粗鹽時(shí)，工人們選擇畦內(nèi)有部分水的時(shí)候收鹽”原理的定性任務(wù)，促進(jìn)學(xué)生理解溶解度的概念。將該活動(dòng)重新設(shè)計(jì)，拆分成“從海水中得到雜質(zhì)盡可能少的粗鹽”和“從粗鹽中分離氯化鈉”兩個(gè)方案設(shè)計(jì)型的任務(wù)，使學(xué)生通過“溶液質(zhì)劑比”和“質(zhì)劑比最大值”（溶解度）的計(jì)算，解決“蒸發(fā)多少水時(shí)撈鹽氯化鈉產(chǎn)量最高且雜質(zhì)最少”這一核心驅(qū)動(dòng)問題，形成定量解決問題的方案及通過“溶液質(zhì)劑比”相關(guān)計(jì)算定量解決問題的思路（見圖6）。

3 總結(jié)與思考

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)不是常態(tài)課的補(bǔ)充，項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)給學(xué)生提供了大量“做”的機(jī)會(huì)，但只有深刻挖掘與認(rèn)識(shí)項(xiàng)目活動(dòng)對(duì)發(fā)展學(xué)科大概念的功能和價(jià)值，才能夠?qū)⑵渑c常態(tài)課的學(xué)科教學(xué)目標(biāo)結(jié)合起來，保障學(xué)生“做”的學(xué)習(xí)效果，也只有這樣才能推進(jìn)在常態(tài)化課中實(shí)施項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。

學(xué)生在“探究常溫下氯化鈉溶解的最大質(zhì)劑比”和“制作不同功能的食用鹽”兩個(gè)項(xiàng)目成果匯報(bào)展示過程中提供的證據(jù)充分說明了學(xué)生對(duì)溶解的限度的深刻理解和運(yùn)用。然而，在本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)施過程中，還沒有突破平衡的“動(dòng)態(tài)”這一個(gè)認(rèn)知難點(diǎn)，可以在初、高中銜接課程中再進(jìn)一步建構(gòu)溶解過程中的動(dòng)態(tài)平衡思想，為高中必修階段認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的限度、選修階段基于K、 Q關(guān)系認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡的移動(dòng)及調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的方向奠定認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)。

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