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促进学生素养形成的“碳中和”项目式学习实践

化学学科要培养的核心素养,反映了义务教育化学课程的教育价值与育人功能,体现了化学学科的基本要求,全面展现了化学课程学习对学生发展的重要价值。项目式学习是一种紧密联系生活真实情景的学习方式,符合当前素养导向的课程改革方向,能使学生的素养培养落到实处。项目式学习从驱动性问题出发,在真实情境中逐步探究问题,以小组合作形式开展学习,运用资源解决问题,产生可以公开交流的成果或产品等。在项目式学习中,“项目”是学习的方式和途径,“学习”是项目的落脚点和最终目的。在真实情境中学习,在学习中深度思考,一环扣一环地解决问题,有利于学生思维能力的逐步提升和学习兴趣的增强,促进学生的深度学习。

一、问题的提出

对于“碳中和”这一时事热点,学生基本听说过,但是如何实现“碳中和”,学生却不是很清楚。带着这个问题,我们组织学生开展大概念统领下的以核心素养为导向的化学学科项目式学习。在项目式学习过程中,学生以“碳中和”为核心,正确认识温室效应,掌握二氧化碳的化学性质和化学学科知识;通过“低碳行动”方案的设计与评价,发展科学思维,解决简单问题,增强实践能力,培养低碳的生活方式和为实现中华民族复兴而学习的责任担当。

二、项目式学习目标和学习重难点

(一)学习目标

目标一:基于元素守恒、物质转化的视角认识碳及其化合物,发展化学观念。

目标二:通过科学调查、实验探究、模型建构、方案评价与分析等科学实践活动理解化学学科思维方式与方法,培养解决实际问题的能力。

目标三:构建“碳中和”跨学科大概念,培养严谨的科学态度;引导学生积极践行低碳行动,强化社会责任,树立科学意识。

(二)学习重难点

学习重点:认识二氧化碳的性质及用途,掌握认识物质的基本思路和一般方法;能基于元素守恒、物质转化的视角认识碳循环,形成解决低碳问题的一般思路。

学习难点:发展学科思维方式和方法;培养解决真实问题的思路以及多角度、跨学科分析问题的能力,落实化学学科素养。

三、项目式学习设计思路、任务及流程

图1“碳中和”项目式学习整体设计思路

图2“碳中和”课时设计思路

四、项目式学习过程

以下以项目式学习课题三“低碳之行动升华”为例呈现实施过程。

在前面的学习中,学生已经了解了“碳中和”的内容,并且制订了低碳行动方案,但是小组设计的方案是否可行?教师带着学生进行分析评价,并进一步了解“碳中和”的行动。

【教师活动】讲述:碳排放和碳吸收一直以来都处于动态平衡状态,但工业革命以来,二氧化碳过多排放,导致温室效应增强,生态环境恶化,如今我们赖以生存的地球家园已经慢慢地失去了曾经的绿水青山,因此,今日我们开展“碳中和”项目式学习。(播放习近平主席关于低碳目标的讲话视频,引导学生浅谈感受。)

【学生活动】谈观看感受:感受到了“碳中和”时间紧迫,体会到了我们的大国担当和社会责任。恢复绿水青山需要我们不断地学习化学知识,我们要努力担当这种社会责任。

【教师活动】肯定学生的回答。引导小组结合组内设计的低碳方案进行汇报。

【学生活动】分组进行汇报。

第一组:减少化石燃料的使用,开发新能源,把生成的二氧化碳转化为有用的物质。

第二组:用氢氧化钠等碱性物质吸收二氧化碳,开发太阳能、氢能等新能源,少开车,多种树。同时我们组有些疑惑,为什么现在还是主要使用化石燃料,而不尽量多地使用替代能源?

第三组:我们组和其他组看法基本一致,也认为可开发新能源、减少化石燃料的使用。我们认为还可以把产生的二氧化碳先存放在一些“容器”中,等以后技术成熟了再用。

第四组:可以将生成的二氧化碳找个“容器”收集起来,以后技术成熟了再使用。

【教师活动】在每组学生汇报之后及时点评,并且对学生提出的疑惑进行归纳,组织学生开展讨论,引导学生进一步完善低碳方案。

提问:同学们提出可以将二氧化碳转化为有用的物质,那么二氧化碳可以转化为什么物质呢?

任务一:碳转化

【学生活动】独立思考再讨论。

汇报1:可以转化为碳酸,做碳酸饮料;可转化为碳酸钙,作为补钙剂和建筑材料。

【教师活动】请同学尝试用化学式来书写二氧化碳生成碳酸和碳酸钙的方程式。

【学生活动】上台书写化学方程式,巩固化学核心知识。

汇报2:查阅资料得出二氧化碳还可以转化为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢钙、乙酸、葡萄糖等。

【教师活动】肯定学生课前的准备,提出问题层层递进地引导学生思考。

提问并解说:这些物质有什么用途?甲烷可以做燃料,醋酸是食醋的主要成分,也可以转化为淀粉,也就是说,可以将二氧化碳转化为有用的物质。

提问:这些生成物从组成角度看有什么共同点?

【学生活动】汇报3:碳酸由碳、氢、氧三种元素组成,碳酸钙由钙、碳、氧三种元素组成,甲烷由碳、氢元素组成,都含有碳元素。

【教师活动】总结:根据质量守恒定律,反应前后元素种类不变。介绍时事热点:科学家正是按照