随着教育改革的不断深入，传统教育的模式被越来越多地质疑。传统的“教师讲，学生听，考试评”模式不能有效激发学生的学习兴趣和内生动力。因此，项目化学习作为一种新型教育模式，备受关注。以往的初中科学实验教学，主要以课本中的实验为主，简单的呈现实验的过程，没有更深层次的去挖掘发展学生的科学思维能力。本文将以空气中氧气含量测定为例，探讨项目化学习对于初中学生的学习效果以及提高学生的科学探究能力及科学思维等方面的影响。项目化学习是一种关注问题、注重实践和体验、重视个体与小组合作、倡导探究和创新的教育模式。在项目化学习中，教师不再是传授知识的唯一依据，学生以问题为代表自主完成任务，不仅扩大了学生学习知识深度和宽度，同时拓宽了学生的知识应用和实际探究能力，形成一定的科学思维体系，促进更好的解决问题。

 2022版《义务教务科学课程标准》中的科学思维：包括模型建构、推理论证、创新思维。课程理念4.激发学习动机，加强探究实践。倡导以探究和实践为主的多样化学习方式，让学生主动参与、动手动脑、积极体验，经历科学探究以技术与工程实践的过程；重视师生互动和生生互动，引导学生对所学知识和方法进行总结、烦死你、应用和迁移，促进学生自主学习和合作学习^[1]。

 巴克教育研究所给出了项目化学习的概念界定：学生在一段时间内通过研究并应对一个真实的、有吸引力的和复杂的问题、课题或挑战，从而掌握重点知识和技能。从巴克教育研究所等界定的项目化学习设计要求来看，项目化学习应该处于课程的中心，而不是边缘。这个定位包含两层含义：第一，项目化学习要进入基础型课程，而不是仅出现在拓展课程或选修课程中；第二，学生应通过项目来学习主要的学科概念和能力，而不是将项目学习活动作为传统课程后的一个展示、附加实践或作为例证的一部分^[2]。基于新课程标准，将项目化学习渗透到常态化的初中科学课堂教学，发挥项目化学习在建构与迁移核心知识、驱动科学思维培养、教书育人等方面的优势，本研究试图从科学实验探究设计中总结并建立思维模型，探索初中科学项目化学习在探究实验设计课堂教学中的意义和价值。本研究以八下第3章《空气与氧气》的相关知识为载体，开展“空气中氧气含量测定”实验探究设计为主题的项目化学习。

一 、 项目缘起

本研究的项目化学习是在完成浙教版八下第二章《空气与生命》的第一节《空气和氧气》学习后，为进一步提升学生对空气中氧气含量测定的实验探究，通过再学习、再创新的研究历程，来解决复杂问题，提升学生对实验分析、解决问题、实验设计创新能力。研究素材来源：现在每个国家都重视对太空的研究，都尝试把人类送入太空，我们已经知道太空中没有人类呼吸的大气。那怎样的空气是适宜人们长久生存的呢？这样首先得分析地球大气中的成分组成，再以同样的成分比例设计太空舱的空气成分。通过对第一节的学习，学生对空气中的成分与各成分作用用途都已经学习，其中氧气跟人的生活及生产关系最为密切。科学家对空气中氧气的发现到氧气在空气中所占的体积分数测定进行了研究。通过科学发展史拉瓦锡实验开展项目化学习。查阅资料，现在科学家利用高科技手段研制出“便携式电子测氧仪”。通过项目化学习，项目化小组合作也能和科学家一样研究制作出适合测定空气中氧气含量的实验装置，这样不仅能更好激发学生学习的兴趣，培养学生科学思维素养。

二 、 学科项目化设计支架

    学科项目化学习是学生通过自主或合作探索学科中与真实情境有的问题，其核心是解决问题^[3]。学生在实验探究过程中解决问题，同时能更好的理解学科的核心知识，完成碎片化知识转向核心概念的整合，形成结构化的知识，培养一定的科学思维能力。项目化学习姓“学”不姓“项”。它改变的是学生的学习方式，从“先学后用”到“用中学”。

  学科项目化设计支架

本研究所需知识的结构化

三、教学设计与实施路径

（一） 创设情境，引入探究课题

  （第一课时）  2021年10月16日，翟志刚、王亚平、叶光富三位航天员从神舟十三号载人飞创进入天和核心舱。太空舱内的宇航员不需要穿宇航服也能够正常生活。首先太空舱内必须有他们所需的空气，而且空气的成分比例应该和地球上的空气成分及比例相同。其中空气中的氧气比例对我们来说非常重要。现在科学家利用高科技手段研制出“便携式电子测氧仪”，它具有测量速度快、精确度高、显示直观等优点，但是价格相对较高。那我们没有专业的仪器，只用实验室里的实验器材或者身边常见的材料，如何利用简便方法来测量空气中的氧气体积分数？那最早科学家是如何来测定空气中氧气的体积分数的呢？

（二）分解项目，实施序列任务

任务一、

播放视频：拉瓦锡测量空气中氧气的体积分数实验。引导学生思考一下问题。

（1）氧化汞是哪两种物质反应的产物？

（2）氧气被消耗后，钟罩内的水银液面为什么会上升？

（3）氧化汞是固体还是气体？

（4）你能分析总结出拉瓦锡实验的原理吗？

（5）针对拉瓦锡的实验，你觉得它的实验存在哪些缺点？

然后让学生完成项目化学习任务一

基于以上问题链和学生完成任务一，总结出拉瓦锡设计这个实验的思维模型：

通过项目化小组的分析探讨，得出要在课堂上完成拉瓦锡实验不太可能的，因为整个实验所需的时间太长，而且水银是有有毒的，实验装置也过于复杂过于复杂，实验完成的时间较长，但是我们可以采用拉瓦锡的实验思路来测量空气中氧气含量测定。那我们可以用什么来替代水银呢？用什么装置来替代拉瓦锡的复杂装置？

【设计意图】 通过播放拉瓦锡测量空气中氧气含量的视频，然后通过师生互动交流和总结，让学生能够大致了解拉瓦锡测量空气中氧气含量的实验原理，为后面的探究实验做好思维模型建构。

任务二、  借鉴拉瓦锡实验思路，阅读并分析书本中空气中氧气含量测定实验。

基于以上任务二，总结出书本实验设计的实验思维模型：

项目化小组的再次分析利用红磷燃烧来测定空气中氧气含量的实验中存在误差并分析原因。最后总结得出：

（1）有些小组 测量出氧气占空气的体积分数未达到1/5.

①红磷的量不足。②装置内氧气没有消耗充分。③装置漏气，（比如塞子没有塞紧等）使外界空气进入瓶内。④未冷却至室温就打开止水夹，使进入瓶内的水的体积偏少

（2）有些小组测量出氧气占空气的体积分数超过1/5。

①实验开始时，没夹牢止水夹或没有夹，气体从导管口逸出。②点然红磷后，伸入燃烧匙时，瓶塞塞的太慢，使得瓶中空气受热膨胀，部分空气逸出。

拓展设问：能不能用木炭、硫粉来代替红磷？

生：木炭、硫粉不可取，因为在点然的条件下，它们会与空气中的氧气反应      生成另一种气体，使瓶内的气压基本不变。镁带燃烧会消耗其他气体，是气压减小的更多，实验误差太大。红磷可以消耗氧气，且产物是固体，，对气压影响小。

【设计意图】 对八年级的学生来说刚接触化学，基础比较薄弱，教师通过任务单给予一定的提示，帮助学生攻克思维障碍。前面通过对拉瓦锡实验的分析理解，学生通过小组合作，能较快的对实验理解和对知识的掌握。进一步通过对实验误差分析，为后面的实验创新设计奠定了基础。

（三）总结归纳实验方案设计思路和方法——建立思维模型

（四）查阅资料，完成创新性任务

     （第二课时）  通过小组合作，同学们已经基本知道测量空气中氧气含量测定实验设计思路和方法。同时根据红磷燃烧测量氧气含量实验中存在的一些问题。为了提高氧气含量测定的精准度，根据实验中存在的问题，如药品的选择、装置的选择、实验安全、环保等环节进行改进并创新实验设计。通过小组合作，查阅资料，完成任务三。通过资料查找，找到合适的药品和实验器材。

【设计意图】 空气中氧气含量测定这一探究实验的设计与操作最学生来说难度较高，在教学中给学生提供思维支架，通过前面对拉瓦锡和书本的实验原理分析理解，为学生设计改进的探究实验做好“理论”上的准备，同时让学生查阅相关资料，分解任务，巧搭思维台阶，通过建立思维模型，降低难度，帮助学生能比较顺利的完成任务。

（五）展示学生项目成果，并进行评价

项目成果评价表

【设计意图】 通过小组合作，师生评价，不断修正和完善实验方案，让学生在实验探究设计过程中很有收获感和成就感，同时让学生初步学会了科学探究实验设计的科学思维。课后还可以鼓励学生有更多的想法，同时对自己设计的实验方案进行实验操作，得出结论。

四  项目实施效果

1、学生收获

       学生通过拉瓦锡实验、红磷燃烧测氧气含量实验、创新实验设计的项目化学习，不仅掌握了空气中氧气含量测定的相关知识，同时学会了如何进行实验方案设计过程中发展科学思维，也对空气中氧气含量测定的实验原理等重要的科学概念有了深刻的认识，感受到实验探究学习的无穷魅力。在小组合作完成了对实验方案优缺点指出，同时对实验方案的修正和完善，在此基础上为创新实验方案设计奠定了基础。在此同时通过学生之间相互帮助、相互配合，加强了小组团队的凝聚力，也增强小组成员之间的合作意识。通过项目化学习，为以后学生实验探究提供学生学习思维，还有学生的实验方案设计逻辑思维能力和对实验方案评价能力有了明显提高，也提升了学生的科学核心素养。

2、教师收获

经过对空气中氧气含量测定的项目准备、实施和总结，教师对班级学生的学习能力有了更清楚的认识，为今后的实验探究教学设计提供了学情依据。 在项目学习实施过程中，对实验设计，教师要引导把关注点集中在实验设计科学思维的建立，比如帮助学生建立思维模型，思维模型是依据事物发展的内在规律所建立的解决问题的框架，能引导有序思维、增进深度理解、促进问题解决，所以课堂上更加需要注重学生科学思维能力的培养，而且能让学生学以致用，全面发展。由于课堂时间有限，对实验设计后续的实际操作需要关注，要让学生最后不在是纸上谈兵。

五、小结

项目化学习是指学生围绕复杂的、来自真实情境、具有挑战性的项目主题，在精心设计任务活动的基础上进行自主探究过程，最终帮助学生构建起知识、能力、品格等学科核心素养。项目化学习要以学生为主体，初中科学探究实验设计项目化学习应该从项目主题的精选确立、项目问题的有序设计、项目计划的有效实施、项目成果的展示开展有序且有效的教学。作为教师，在教学过程中要引导并唤起激发学生已有的各种知识储备，然后完成一个个预设的任务后，完成任务的方式可以开展不同形式进行，让学生学会知识、促进思维、提升能力、获得体验的目的。通过项目化学习，让学生参与整个项目过程，在实验设计过程中发展科学思维，这样可以提高学生自身的科学素养，同时也提升科学实验设计能力和创新能力。在今后的教学过程中，可以多尝试用项目化学习的方式进行科学实验探究设计教学，有助于提升学生综合素质，提高学习效率。

参考文献

【1】  2022年版义务教育《科学课程标准》

【2】 项目化学习中驱动性问题的设计原则 毛浙东; -《中小学数学(高中版)》- - 2020-09-25

【3】 探项目学习之策，寻学科教育之本——初中科学项目化学习的研究与实践 邵永平; -《教学月刊·中学版(教学管理)》- 2022-05-11