黃躬芬 陳思滔

（1.閩侯縣實(shí)驗(yàn)中學(xué)，福建 閩侯 350100；2.閩侯縣教師進(jìn)修學(xué)校，福建 閩侯 350100）

一、項(xiàng)目主題的研究背景

項(xiàng)目化學(xué)習(xí)（Project-Based Learning）是指在一段時(shí)間內(nèi)對(duì)學(xué)科或跨學(xué)科相關(guān)的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題進(jìn)行深入和持續(xù)的探索，調(diào)動(dòng)學(xué)生知識(shí)、能力、品質(zhì)來(lái)創(chuàng)造性地解決問(wèn)題，并且在形成真實(shí)成果的過(guò)程中，對(duì)核心知識(shí)和學(xué)習(xí)歷程有深刻的理解。［1］從核心素養(yǎng)的維度來(lái)看，項(xiàng)目化學(xué)習(xí)注重解決真實(shí)情境中的問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展所需要的關(guān)鍵能力和必備品格。

習(xí)近平主席在第75 屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)指出：應(yīng)對(duì)氣候變化，中國(guó)將采取更加有力的政策和措施，CO2排放力爭(zhēng)于2030 年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和。如何讓學(xué)生理解“碳循環(huán)”“碳達(dá)峰”“碳中和”并踐行低碳行動(dòng)？

初中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中，要求“以自然界中的碳循環(huán)為例，知道物質(zhì)在自然界中可以相互轉(zhuǎn)化，及其對(duì)保持人類生活與自然環(huán)境生態(tài)平衡的意義”。［2］從課程視角分析，CO2是中學(xué)化學(xué)的核心知識(shí)之一。教材設(shè)置了“探究活動(dòng)”（我們的呼吸作用）、“知識(shí)視窗”（溫室效應(yīng)、低碳經(jīng)濟(jì)和低碳生活）和知識(shí)欄目“空氣污染危害大”“保護(hù)大氣環(huán)境”“二氧化碳對(duì)人類生活和環(huán)境的影響”“自然界中碳循環(huán)是怎樣進(jìn)行的”“化石燃料燃燒對(duì)環(huán)境有何影響”“能源”等。不難看出，教材有關(guān)“CO2及其對(duì)環(huán)境影響”的知識(shí)是分散的、零碎的、遞進(jìn)式的。學(xué)生通過(guò)學(xué)科間的知識(shí)積累，雖然對(duì)自然界的生物圈碳循環(huán)已初步了解，但對(duì)水圈、巖石圈碳循環(huán)的了解不全面，對(duì)含碳元素物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化途徑也是碎片化的、模糊的，不易形成以物質(zhì)性質(zhì)和轉(zhuǎn)化為核心的認(rèn)識(shí)模型；學(xué)生雖然了解新能源的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的價(jià)值與意義，但對(duì)新時(shí)代背景下的節(jié)能減排、碳補(bǔ)償?shù)葒?guó)際行為的概念不清晰，對(duì)如何減緩溫室效應(yīng)，了解碳中和，低碳行動(dòng)等社會(huì)性科學(xué)議題是陌生的、難理解的。

鑒于此，開(kāi)展以“碳循環(huán)和低碳行動(dòng)”為主題的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

二、項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和實(shí)施

（一）項(xiàng)目化學(xué)習(xí)目標(biāo)定位

本主題學(xué)習(xí)重點(diǎn)是：探尋自然界中的“碳循環(huán)”及含碳物質(zhì)間的相互轉(zhuǎn)化的應(yīng)用；了解“碳中和”“碳補(bǔ)償”等時(shí)代名詞，學(xué)會(huì)應(yīng)用“碳循環(huán)”原理探討控制CO2含量、減緩溫室效應(yīng)的措施，制訂低碳行動(dòng)方案。具體目標(biāo)如表1。

表1 “碳循環(huán)和低碳行動(dòng)”項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的目標(biāo)

（續(xù)表）

（二）項(xiàng)目化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)思路

項(xiàng)目化學(xué)習(xí)是一個(gè)基于問(wèn)題解決的學(xué)習(xí)過(guò)程。［3］本主題的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，應(yīng)用智能教學(xué)平臺(tái)，通過(guò)自學(xué)低碳、共探低碳、共訂方案三個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，開(kāi)展情境問(wèn)題啟發(fā)式、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)探究式、物質(zhì)轉(zhuǎn)化模型建構(gòu)式及線上線下混合式的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)。具體學(xué)習(xí)思路進(jìn)階展示如圖1。

圖1 基于AI 學(xué)教學(xué)平臺(tái)的“碳循環(huán)和低碳行動(dòng)”項(xiàng)目化學(xué)習(xí)思路進(jìn)階展示

（三）項(xiàng)目化學(xué)習(xí)實(shí)施過(guò)程

項(xiàng)目活動(dòng)一：探尋“碳循環(huán)”的奧秘

【任務(wù)1】課前自學(xué)，初步了解碳循環(huán)及低碳行為

［學(xué)生］應(yīng)用平板閱讀資料、觀看紀(jì)錄片《紅線——碳排放》，完成如下問(wèn)題探究。

（1）自然界中CO2的產(chǎn)生途徑和消耗途徑。并嘗試畫(huà)出自然界中的碳循環(huán)圖。

（2）什么是溫室效應(yīng)？它的“利”和“弊”分別有哪些？哪些是溫室氣體？

（3）“低碳”，主要指的是什么？目前，人類的哪些行為導(dǎo)致了CO2含量的增加？要減少大氣中CO2的含量，我們能做點(diǎn)什么？（從CO2循環(huán)角度分析）

【任務(wù)2】感知自然界中的生物圈、水圈、巖石圈碳循環(huán)

［情景問(wèn)題］北京飯店的建造中發(fā)現(xiàn)距今29285 年的榆樹(shù)，思考：大氣CO2中的C-14 是如何進(jìn)入榆樹(shù)？放射性元素碳-14 與榆樹(shù)年齡有關(guān)系？

［教師］播放“生物圈碳循環(huán)”視頻，展示生態(tài)球（如圖2），并拋出問(wèn)題:大氣中CO2如何在生物圈中進(jìn)行轉(zhuǎn)化的？有幾種循環(huán)途徑?球內(nèi)的小魚(yú)為何能生存很長(zhǎng)一段時(shí)間？

圖2 生態(tài)球

［學(xué)生］通過(guò)閱讀資料、觀看視頻，以小組為單位，討論分析，共同推導(dǎo)生物圈碳循環(huán)的六種途徑（如圖3），并解釋制作生態(tài)球原理。

圖3 生物圈碳循環(huán)途徑

［學(xué)生］閱讀資料，思考問(wèn)題：大氣中CO2與海水發(fā)生了哪些反應(yīng)?海洋是CO2很好的儲(chǔ)庫(kù)，當(dāng)CO2含量升高時(shí)，對(duì)海洋的生態(tài)平衡會(huì)造成什么影響？完成水圈碳循環(huán)圖。

［學(xué)生］閱讀資料，討論分析：CO2在巖石圈是如何循環(huán)的？完成巖石圈碳循環(huán)圖的信息填寫(xiě)。

［教師］展示溶洞（鐘乳石、石筍）景觀圖，提出問(wèn)題：溶洞里奇妙的景觀是怎么形成的？與碳循環(huán)有關(guān)系嗎？你能寫(xiě)出物質(zhì)間相互轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式嗎？

（小結(jié)）觀察生物圈、水圈、巖石圈碳循環(huán)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化圖（如圖4），厘清從化學(xué)角度看，實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)的途徑就是含碳物質(zhì)轉(zhuǎn)化時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。

圖4 自然界碳循環(huán)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化圖

【任務(wù)3】感受CO2引起溫室效應(yīng)加劇及其帶來(lái)的影響

［學(xué)生］通過(guò)查閱資料，了解《巴黎協(xié)定》《哥本哈根協(xié)議》等國(guó)際公約的提出背景，理解低碳行動(dòng)是一種國(guó)際合作行為。

［學(xué)生］觀看視頻“溫室效應(yīng)的影響及原理”，感受氣候變化的嚴(yán)峻性和危害性。

［教師］提出問(wèn)題：CO2真能讓地球變暖嗎？提供給學(xué)生相關(guān)儀器和設(shè)備，并給出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。

［學(xué)生］設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，利用手持技術(shù)——溫度傳感器演示對(duì)比實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論：CO2含量增大能升高環(huán)境溫度。

［學(xué)生］溫室效應(yīng)的利和弊有哪些呢？小組討論，相互合作，分享結(jié)果，從不同角度分析整理出溫室效應(yīng)的利和弊。

【設(shè)計(jì)意圖】通過(guò)課前導(dǎo)學(xué)發(fā)展學(xué)生自學(xué)能力，關(guān)注熱點(diǎn)問(wèn)題，結(jié)合化學(xué)、生物、地理知識(shí)理解相關(guān)概念，初步形成低碳行動(dòng)的價(jià)值認(rèn)同；故事、資料、實(shí)物等真實(shí)情境引發(fā)的問(wèn)題探究，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)對(duì)自然界碳循環(huán)的系統(tǒng)分析，建立CO2轉(zhuǎn)化的認(rèn)識(shí)模型，同時(shí)拓寬多學(xué)科知識(shí)；通過(guò)觀看視頻深化對(duì)溫室效應(yīng)利弊的理解，手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)探究，直觀感受溫室效應(yīng)，培養(yǎng)科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任，發(fā)展模型認(rèn)知素養(yǎng)。

項(xiàng)目活動(dòng)二：開(kāi)展低碳行動(dòng)

【任務(wù)1】感悟低碳行動(dòng)及碳“捕捉”技術(shù)的價(jià)值和意義

［教師］介紹國(guó)內(nèi)首個(gè)規(guī)模最大的燃煤電廠——國(guó)華電力每年15 萬(wàn)噸碳捕集和封存示范項(xiàng)目

［學(xué)生］思考問(wèn)題：可采用什么方法來(lái)吸收CO2？采用海底封存CO2的原理是什么？

利用碳循環(huán)圖（如圖5），從減少排放和增大吸收兩方面分析，應(yīng)該采取哪些途徑來(lái)控制空氣中CO2含量？

圖5 自然界碳循環(huán)圖

［學(xué)生］隨堂檢測(cè)（利用平板完成）:下列行為屬于“低碳”行為的是（ ）

①開(kāi)發(fā)“零碳”能源代替化石燃料 ②裝修時(shí)，減少木材的使用③減少使用一次性紙盒、塑料袋 ④短時(shí)間內(nèi)不用電腦，關(guān)閉顯示器 ⑤出行騎自行車

［學(xué)生］理解節(jié)約能源與低碳的關(guān)聯(lián)，進(jìn)一步了解低碳行動(dòng)的范疇。

【任務(wù)2】理解碳中和，制訂低碳行動(dòng)方案

［教師］中國(guó)低碳行動(dòng)的目標(biāo)：CO2排放量在2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和。什么是“達(dá)峰”和“碳中和”呢？如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)？各小組從個(gè)人、國(guó)家、國(guó)際三個(gè)層面分析，制訂出“低碳行動(dòng)”方案。

［學(xué)生］（課后研學(xué)）閱讀并查找資料，理解“達(dá)峰、碳中和”等相關(guān)名詞。小組合作，共同分析、討論，制訂“低碳行動(dòng)”方案，并將方案上傳平臺(tái)，互相學(xué)習(xí)。

【設(shè)計(jì)意圖】通過(guò)對(duì)碳捕集、封存技術(shù)的了解，體會(huì)科學(xué)原理和科技進(jìn)步在解決問(wèn)題中的重要作用，發(fā)展科學(xué)價(jià)值觀，建構(gòu)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境之間的關(guān)系，提升可持續(xù)發(fā)展觀念；通過(guò)平臺(tái)檢測(cè)，直觀反饋學(xué)生對(duì)“低碳”行為的理解；通過(guò)對(duì)碳循環(huán)圖的分析，充分理解碳元素守恒及CO2為核心的物質(zhì)轉(zhuǎn)化，發(fā)展元素觀和變化觀；從碳循環(huán)到CO2的轉(zhuǎn)化，再到認(rèn)識(shí)模型，結(jié)構(gòu)化地展現(xiàn)了碳中和思想及與具體行動(dòng)間的關(guān)系；通過(guò)制訂低碳行動(dòng)方案，持續(xù)關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題，提高合作交流能力，認(rèn)識(shí)到應(yīng)用科學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題時(shí)，應(yīng)遵守正確的價(jià)值觀、社會(huì)責(zé)任，兼顧個(gè)人與國(guó)家、國(guó)家與國(guó)際的利益關(guān)系，促進(jìn)發(fā)展國(guó)家認(rèn)同和國(guó)際理解的素養(yǎng)。

三、實(shí)踐反思

（一）依托AI 學(xué)智能教學(xué)平臺(tái)，推進(jìn)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)

1.課前導(dǎo)學(xué)，任務(wù)驅(qū)動(dòng)，精準(zhǔn)設(shè)計(jì)

通過(guò)AI 學(xué)平臺(tái)課前導(dǎo)學(xué)功能，將導(dǎo)學(xué)資料、作業(yè)等在課前推送給學(xué)生，可有效培養(yǎng)學(xué)生閱讀、理解、信息提取、加工處理能力，充分展現(xiàn)學(xué)生的自學(xué)水平。依托AI 學(xué)平臺(tái)，通過(guò)導(dǎo)學(xué)報(bào)告，教師充分了解學(xué)生預(yù)習(xí)和學(xué)科間知識(shí)儲(chǔ)備情況，更精準(zhǔn)地設(shè)計(jì)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)任務(wù)。

2.課中探究與檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)評(píng)一體化

通過(guò)AI 學(xué)平臺(tái)，作者應(yīng)用隨機(jī)點(diǎn)名功能，隨機(jī)抽樣檢查碳循環(huán)中物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化以及溫室效應(yīng)利和弊的分析等等，了解學(xué)生學(xué)情。通過(guò)平臺(tái)發(fā)送隨堂檢測(cè)，依據(jù)系統(tǒng)批改的檢測(cè)結(jié)果，快速捕捉學(xué)生對(duì)“低碳”行為與節(jié)約能源關(guān)聯(lián)性的理解薄弱點(diǎn)，當(dāng)堂進(jìn)行補(bǔ)充教學(xué)。利用教學(xué)平臺(tái)，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)的作用，將過(guò)程性評(píng)價(jià)與項(xiàng)目化學(xué)習(xí)深度融合，真正實(shí)現(xiàn)教學(xué)評(píng)一體化，提高學(xué)習(xí)效率。

3.課后研學(xué)，實(shí)現(xiàn)自我超越

本項(xiàng)目化學(xué)習(xí)以制訂低碳行動(dòng)方案為學(xué)習(xí)任務(wù)，將學(xué)習(xí)延伸至課外，包括資料查閱、視頻觀看、分析整理、小組合作、共同討論制訂方案。作者通過(guò)整合資源，如學(xué)習(xí)資料、視頻等，利用AI 學(xué)平臺(tái)發(fā)送給學(xué)生，并利用平臺(tái)的分組功能以小組討論的方式，課后通過(guò)分析科技進(jìn)步和人類活動(dòng)對(duì)碳循環(huán)的影響，制訂低碳行動(dòng)方案，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的自我超越。

（二）提升科學(xué)素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)育人功能

項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的定位就從小的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題開(kāi)始，逐步將“知道什么”和“能做什么”聯(lián)系起來(lái)，用“能做什么”驅(qū)動(dòng)學(xué)生不斷去主動(dòng)學(xué)習(xí)和積極探索，學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)和思考。［4］文章以碳循環(huán)為主線，通過(guò)觀看紀(jì)錄片《紅線——碳排放》及“碳循環(huán)”的資訊，完成溫室效應(yīng)、碳循環(huán)、“低碳行為”的相關(guān)問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的閱讀、分析、解決問(wèn)題能力；通過(guò)視頻、資料卡信息提取解決生物圈、水圈、巖石圈碳循環(huán)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化問(wèn)題，完成建構(gòu)碳循環(huán)的模型認(rèn)知能力；手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)探究培養(yǎng)了學(xué)生動(dòng)手、觀察和分析問(wèn)題能力；層層遞進(jìn)式的真實(shí)情景和問(wèn)題驅(qū)動(dòng)，不斷深化項(xiàng)目化學(xué)習(xí)內(nèi)容的進(jìn)階思維（如圖6）。二氧化碳等溫室氣體過(guò)量排放導(dǎo)致氣候變暖等環(huán)境問(wèn)題引發(fā)的社會(huì)性議題和人類共同面對(duì)的不確定性挑戰(zhàn)，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)認(rèn)知并樹(shù)立可持續(xù)發(fā)展思想。學(xué)會(huì)分析和思考：要節(jié)能減排，從微觀視角，個(gè)人能做什么，不能做什么？從宏觀視野，相關(guān)部門(mén)可以采取哪些措施，可以在哪些方面改進(jìn)？爭(zhēng)取哪些方面的國(guó)際支持？

圖6 “碳循環(huán)和低碳行動(dòng)”項(xiàng)目化學(xué)習(xí)內(nèi)容的進(jìn)階思維流程

當(dāng)然，在義務(wù)教育階段開(kāi)展項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的實(shí)踐中，還存在許多問(wèn)題，有時(shí)甚至陷入困境。其一，項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的內(nèi)容選擇有待優(yōu)化，教師需要選擇性地創(chuàng)設(shè)主題，重組課內(nèi)外資源，選擇與生活、時(shí)代相關(guān)素材知識(shí)讓學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)并付諸實(shí)踐；其二，需要保障學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的時(shí)間，把具體問(wèn)題置于一定的情境中，以學(xué)生活動(dòng)為中心，給學(xué)生發(fā)言權(quán)和選擇權(quán)，才能使學(xué)生學(xué)有所得；其三，應(yīng)加強(qiáng)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的過(guò)程性評(píng)價(jià)，學(xué)生個(gè)體差異大，在自主探究中遇到問(wèn)題各不相同，教師要分配不同的學(xué)習(xí)任務(wù)讓各層次學(xué)生發(fā)揮所長(zhǎng)，及時(shí)疏導(dǎo)和幫助學(xué)生尋找解決辦法，獲得小成果要及時(shí)給出肯定，這樣才能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。

課程標(biāo)準(zhǔn)是藍(lán)圖，是規(guī)劃，而教材設(shè)計(jì)、課堂教學(xué)和項(xiàng)目化學(xué)習(xí)活動(dòng)基于現(xiàn)實(shí)，這中間的鴻溝需要教師去填補(bǔ)，“打鐵還需自身硬”，教師需要不斷進(jìn)取，為教而學(xué)，不斷提升專業(yè)能力。一是圍繞基礎(chǔ)教育教學(xué)改革的重點(diǎn)任務(wù)、熱點(diǎn)難點(diǎn)以及影響化學(xué)教學(xué)質(zhì)量的瓶頸問(wèn)題，深入調(diào)研，提出有意義的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)內(nèi)容；二是堅(jiān)持效果導(dǎo)向，面向全體學(xué)生，全面宣傳科學(xué)教育理念，傳授行之有效的學(xué)習(xí)方法，幫助解決學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)踐中的困惑和問(wèn)題。