初中科学“空气与生命”的项目式教学 制作简易制氧机（教案）

初中科学“空气与生命”的项目式教学
一、项目主题内容分析
“制作简易制氧机”项目是基于设计的项目学习，在项目实施过程中学生化身产品设计师，依循科学家般的观察、研究、思考的方法，最终需要完成一台简易制氧机的制作。
北师大王磊教授主编的项目学习实验教材《化学》中将该项目命名为“制作简易制氧机——化学反应的定量研究”，即在内容组织上，以“制作简易制氧机”作为主线外显，而将对气体制备和化学反应的定量认识作为副线隐含其中，对应于浙教版科学八下第三章《空气与生命》的第1节“空气与氧气”与第3节“化学方程式”的内容。基于对义务教育科学课程标准（2022年版）的梳理，本项目涉及到“物质的变化与转化”“化学反应及质量守恒定律”“认识化学反应的思路与方法”与“化学反应的应用价值及合理调控”等多项重要课程内容，聚焦化学反应的核心观念建构。总体上，在“制作简易制氧机”这个大问题的驱动下，问题拆解的思路如下：认识制氧机，进行初步规划→获得氧气→提供适量制氧剂→制作简易制氧机。
鉴于此，项目导引部分的教学关键问题聚焦到了解读制氧机。在展示真实的制氧机之前，学生可以围绕如何制作制氧机进行系列讨论，探查学生最初的思路。展示制氧机之后学生观察实验或实际操作，感知到制氧机产生了氧气，开始思考讨论制氧机的原理和装置各部分的作用，并提出关于制作制氧机的困惑。
二、项目教学目标
（1）通过对“制作简易制氧机”项目进行拆解；
（2）在制作制氧机过程中促进问题解决，系统推理，模型建构等高阶思维的发展；
（3）通过小组合作体会团队协作在学习中的重要作用。
三、项目任务及教学流程（表1）
四、项目实施过程及学生学习成果
1．情境创设，明确驱动性问题
教师设置谜语“看不见，摸不着，不香不臭没味道，说它宝贵到处有，动物植物离不了（打一自然物）"。在学生猜测是氧气的基础上，追问，大气中占有氧气含量约21%，能够满足正常人的呼吸。在什么情况下人会缺氧？缺氧后如何解决。顺利引出制氧机。
【情境导入】校第三届发现节·发现科学之简易制氧机制作大赛即将开始。目前进入项目学习阶段，瓯海区外国语学校特此设立制作简易制氧机项目试点，组建项目团队。
播放科学组的录音：项目推动学习，发现榉园精彩，成为学习的主人。为引导同学们“体验知识形成，提升科学素养”，我校科学组开展了发现科学之简易制氧机制作大赛。现面向各位同学组建项目团队。制作简易制氧机是一次特别的科学创意制作之旅，期待同学们的创意和用心为我们打开另一扇窗，一起享受学习的乐趣和意义。
【活动1】阅读活动海报与活动要求（图1），寻找关键词。
教师提示学生对海报和招贤令内容进行阅读。通过文本阅读形式寻找关键词句，使学生在情境中驱动学生主动思考，明确核心问题——设计制作一台简易制氧机，进行产品发布。
设计说明：通过文本阅读，使学生在情境中驱动学生主动思考，明确核心问题。
2．拆解氧立得制氧机，体验制氧
【活动2】初步阅读制氧机说明书（如图2），拆解真实制氧机。
教师提供未拆封的制氧机套装，通过拆解制氧机让学生直观认识制氧机的结构（拆解如图3），启发学生思 各部分的功能。
【活动3】利用制氧机制取氧气，收集气体进行检验。
学生尝试利用制氧剂A与制氧剂B制取氧气，并提问，采用何种方式进行收集、如何进行气体检验。在学生的回答中引导学生探析氧气可能存在的性质，并确定以排水法收集氧气，使用带火星的木条进行氧气检验，体现“性质决定应用”的思想。如图4、图5为学生体验制氧机制氧并检验气体。
设计说明：①通过拆解制氧机让学生直观认识制氧机的结构，启发学生思考各部分的功能；②“性质决定应用”，以排水法收集氧气以及氧气检验引导学生探析氧气可能存在的性质；③氧气的制取和性质研究是初中科学实验的重要内容，学生实验发展了学生的实验操作技能。
3．归纳简易制氧机制作要素，拆解项目
【活动4】结合使用体验，研究说明书，归纳制氧机制作要素。
学生在体验制氧机时已经自发查看说明书。活动4紧扣活动3，在此基础上深入解读，学生将说明书上呈现内容（使用方法、发生器耗材、适用情况、注意事项等）转化为制作制氧机的相关要素（如图6），简述制作简易制氧机的设想。
【活动5】拆解项目，梳理制作制氧机所需核心知识。
经过整理，教师引导学生将本项目拆解为三个子任务：氧气制取、用法用量、产品制作。
教师提示学生将子任务与科学知识相关联，通过小组分工，探索核心知识。核心知识主要概念包括元素守恒、实验室制取氧气的原理和装置、质量守恒定律、化学方程式的计算等。
设计说明：通过对说明书的细致研究，进而提炼出制氧机要素，接着引导学生拆解项目。在明确核心任务后，自然而然就要思考“如何做”的问题。此时，教师需要提供适当的思考路径。帮助学生关联教材，捕捉核心知识即为有力的抓手。
4．以终为始，设计制氧机评价量表
【活动6】小组合作，根据制氧机设计构想，具体写出各项要素的设计目标和要求，制定评价量表（提供样表如表2所示）。
学生经过讨论，大致可形成评价要点：供氧效率、制氧纯度、产氧量、可操作性等。
设计说明：对项目化学习成果进行评价量规的初步设计，有助于学生更好地开展项目化学习，同时有利于教师对整个项目的宏观把控。学生作为项目化学习的亲身体验者，让学生成为评价标准的制定者有利于调动学生学习的积极性。
五、项目教学反思及改进建议
导引课旨在帮助学生发散思维，激活已有的知识，建立创造性的联系，同时帮助学生梳理驱动性问题的解决路径。一堂优质的项目化导引课无疑成为了项目化学习过程中的关键一环，也成为了开启学生探索之旅的关键钥匙。在此次教学设计和实践过程中，将导引课分为三部分：明确驱动型问题、梳理核心知识、预设成果评价。
实践过程中发现一些不足，为后续项目实施提供了思考：
1．学生阅读能力偏弱，体验感欠缺
制氧机对学生而言是陌生的，需通过阅读说明书认识制氧机。教学过程中，不难发现部分学生阅读能力偏弱，无法准确高效地捕捉要点，帮助自己更好地体验制氧机。制氧机的拆解和制氧过程多通过模仿周边小组进行，能动性大打折扣。在日常教学中需加强学生阅读能力的培养，同时应在制作简易制氧机前增加学生对“氧立得”制氧机体验的机会。
2．学生实验操作不规范，基本功不扎实
项目开展之初，学生已经在实验室进行过排水法收集气体与氧气检验方法等基本实验操作的学习和训练。实际操作中学生仍存在不少问题，如收集气体时过早收集气体，没有等到气泡连续均匀放出时就开始收集，或者集气瓶中没有灌满水，造成氧气收集不纯，影响后续检验。因此，引导学生养成良好的实验习惯是实验教学重点。
3．课堂教学时间较短，思维发散不充分
本节课学生需围绕制氧机进行系列讨论，不管是学科知识联系还是设计思路，都建立在学生实际动手操作制氧机的基础上，教师要保障学生有充足的时间进行体验、思考和讨论。常规课堂一般课时是40分钟或45分钟，无法满足学生的需要。教师辅助者的角色会逐渐演变为指导者，学生的思维发散不充分，不利于激发学生创新意识。因此本节课需要1.5或2个课时。