基于STEM教育，淺議促進(jìn)化學(xué)深度學(xué)習(xí)的“一線四階"課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

曹建明 周春露 陸庭鑾

摘要：概述STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)教與學(xué)的設(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。以滬教版九年級(jí)上冊(cè)“金屬礦物鐵的冶煉”為例，基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論，劃分STEM項(xiàng)目不同版塊進(jìn)階的不同水平。STEM每一版塊，內(nèi)層孵化項(xiàng)目素養(yǎng)，中層踐行學(xué)習(xí)目標(biāo)、策略，外層彰顯學(xué)習(xí)效果。結(jié)合“一線四階”模式，課堂教學(xué)版塊設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換以學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)階（基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能、基本方法、基本思想觀念），驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)策略的進(jìn)階（自主建構(gòu)、實(shí)踐反思、逆向多問(wèn)、整合遷移），引領(lǐng)學(xué)習(xí)外顯成效的提升進(jìn)階。

關(guān)鍵詞：STEM項(xiàng)目設(shè)計(jì);深度學(xué)習(xí);“一線四階”實(shí)踐型課堂模式

文章編號(hào)：1008-0546（2020）02-0011-04 中圖分類號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.02.004

21世紀(jì)，在美國(guó)出現(xiàn)了一個(gè)新的術(shù)語(yǔ)——STEM，Science（科學(xué)）、Technology（技術(shù)）、Engineering（工程）、Mathematics（數(shù)學(xué)）。通過(guò)項(xiàng)目式STEM學(xué)習(xí)法來(lái)完成科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)。

項(xiàng)目式的學(xué)習(xí)主要是由內(nèi)容、活動(dòng)、情境和成果四個(gè)因素構(gòu)成的，項(xiàng)目學(xué)習(xí)通常以小組合作的形式進(jìn)行。目的是為了研究和解決現(xiàn)實(shí)生活中的真實(shí)性問(wèn)題，學(xué)生是項(xiàng)目活動(dòng)的主導(dǎo)者和實(shí)踐者。項(xiàng)目化的STEM學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的科技工科素養(yǎng)，保持創(chuàng)新的激情和不竭的競(jìng)爭(zhēng)力。

深度學(xué)習(xí)相對(duì)于淺層學(xué)習(xí)。淺層學(xué)習(xí)的認(rèn)知水平停留在識(shí)記和理解層面，深度學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)者能夠批判性地學(xué)習(xí)知識(shí)和規(guī)律，并將其整合匯入原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，將已有知識(shí)遷移至新的情境，做出決策和解決問(wèn)題。

閻乃勝認(rèn)為“深度學(xué)習(xí)”是指“對(duì)信息予以深度加工，深刻理解和掌握復(fù)雜概念的內(nèi)在涵義，建構(gòu)起個(gè)人情境化的知識(shí)體系，以知識(shí)遷移推進(jìn)現(xiàn)實(shí)任務(wù)的完成”?；瘜W(xué)深度學(xué)習(xí)培養(yǎng)四種素養(yǎng)：信息素養(yǎng)、專注本領(lǐng)、學(xué)習(xí)能力、批判精神。化學(xué)深度學(xué)習(xí)具有自主性、調(diào)適性、關(guān)聯(lián)性。

自主性：學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中探究，根據(jù)元認(rèn)知理論，一旦學(xué)生擁有高的自我認(rèn)知和調(diào)控水平，且對(duì)學(xué)生進(jìn)行元認(rèn)知理論的培訓(xùn)，意識(shí)到自我意識(shí)和主觀調(diào)控的重要性，可以積極地對(duì)自己的學(xué)習(xí)狀況進(jìn)行監(jiān)控、調(diào)整，提升學(xué)習(xí)效率。

調(diào)適性：通過(guò)各種途徑讓學(xué)生暴露思維過(guò)程，讓隱性的思維顯性化，看到自己思維的不足，再進(jìn)行歸因、分析、矯正。引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)養(yǎng)成自我糾錯(cuò)的習(xí)慣，優(yōu)化思維過(guò)程。深度學(xué)習(xí)要求思維是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、同時(shí)也是靈動(dòng)的，并充滿情趣地引導(dǎo)學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行應(yīng)用與綜合，識(shí)記與理解，遷移與應(yīng)用，反思與評(píng)價(jià)。

關(guān)聯(lián)性：強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)內(nèi)容的有機(jī)整合，已知概念與新概念放在一起進(jìn)行比較和分析，在比較和分析中認(rèn)識(shí)新概念。深度學(xué)習(xí)從深度思維出發(fā)，充分靈活巧借異常實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，能將已有的知識(shí)遷移到實(shí)際情境中，探索意外自主解決問(wèn)題，解釋自然現(xiàn)象內(nèi)在關(guān)聯(lián)。

“實(shí)踐型”課堂以落實(shí)國(guó)家義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)為目的，以教材內(nèi)容為課堂教學(xué)主體，學(xué)習(xí)方式通過(guò)綜合實(shí)踐活動(dòng)來(lái)學(xué)習(xí)新知識(shí)，提升關(guān)鍵能力，包括課堂的前置性、翻轉(zhuǎn)性的實(shí)踐學(xué)習(xí)活動(dòng)，課后延伸的實(shí)踐學(xué)習(xí)活動(dòng)，具有課前伸、課后延的多向性、一體化特征。

一、促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的“一線四階”STEM項(xiàng)目化設(shè)計(jì)構(gòu)想

STEM教育要將能“引燃”學(xué)生思維的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)成實(shí)踐問(wèn)題創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生教學(xué)過(guò)程中參與、合作、創(chuàng)新、分享，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手、合作能力、探究意識(shí)、思維、表達(dá)溝通能力。

筆者結(jié)合多年教學(xué)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)初中化學(xué)大多數(shù)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，都可以分為四項(xiàng)目版塊，貫穿探究主線，形成促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的“一線四階”實(shí)踐型課堂教學(xué)設(shè)計(jì)（見(jiàn)圖1）。

一階：從科學(xué)問(wèn)題出發(fā)，創(chuàng)設(shè)自主學(xué)習(xí)情境，建構(gòu)化學(xué)基本知識(shí)和原理，引發(fā)深度學(xué)習(xí);

二階：用技術(shù)手段體驗(yàn)，開展實(shí)驗(yàn)探索，訓(xùn)練化學(xué)基本技能，觸發(fā)深度學(xué)習(xí);

三階：拓工程生產(chǎn)應(yīng)用，進(jìn)行工藝流程研究，形成化學(xué)基本方法，激發(fā)深度學(xué)習(xí);

四階：融數(shù)學(xué)思維方式，跨學(xué)科聯(lián)系與整合，成化學(xué)學(xué)科基本思想觀念，活化深度學(xué)習(xí)。

二、促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的“一線四階”STEM項(xiàng)目化“實(shí)踐型”課堂教學(xué)設(shè)計(jì)案例

以滬教版九年級(jí)上冊(cè)第5章第2節(jié)“金屬礦物鐵的冶煉”為例。

1.一階起識(shí)：用發(fā)現(xiàn)的眼睛，在質(zhì)疑問(wèn)難中探究

此版塊以科學(xué)素養(yǎng)為核心，科學(xué)素養(yǎng)即運(yùn)用化學(xué)學(xué)科知識(shí)理解自然界并參與影響自然界的過(guò)程。項(xiàng)目運(yùn)作變形換式：收集信息、覽圖片會(huì)意境、讀懂表格、分析各種因素…借助于概念、判斷和推理等認(rèn)知方式，進(jìn)行化學(xué)基本知識(shí)和原理自主性深度學(xué)習(xí)。深度學(xué)習(xí)根植于真實(shí)情境，強(qiáng)調(diào)反思和元認(rèn)知的學(xué)習(xí)，形成一種主動(dòng)的、批判性的學(xué)習(xí)方式，是實(shí)現(xiàn)深度意義學(xué)習(xí)的有效方式。

課前自主學(xué)習(xí)：學(xué)生收集整理金屬的冶煉方法。

情境圖片：我國(guó)大型鐵礦基地，這些鐵礦基地有哪些種類的鐵礦石？

師：介紹常見(jiàn)的鐵礦石。礦石主要成分在自然界中主要以化合物形式還是單質(zhì)的形式存在？屬于氧化物的有哪些？資料信息，見(jiàn)表1。

思維活動(dòng)：表1中礦石不適宜用來(lái)煉鐵的有哪些，原因？

生：黃鐵礦。同純度礦石黃鐵礦含鐵量低，其中的硫會(huì)產(chǎn)生有毒的SO2氣體。

講述：使金屬礦物變成金屬的過(guò)程，叫做金屬的冶煉。

思維活動(dòng)：對(duì)比Fe2O3與Fe的組成上的區(qū)別，如何實(shí)現(xiàn)從Fe2O3到Fe的轉(zhuǎn)變？

生：Fe2O3和Fe的組成上均含有Fe元素，不同之處在于Fe單質(zhì)少了O元素。

思維活動(dòng)：要使Fe2O3轉(zhuǎn)變成Fe，可從哪些方面人手？

生：（1）可在一定條件下，使Fe2O3直接失氧，轉(zhuǎn)變成鐵;

（2）可加入某類物質(zhì)，讓其與Fe2O3中的氧元素結(jié)合，主動(dòng)奪取Fe2O3中的“氧”元素，使Fe2O3轉(zhuǎn)變成金屬Fe。

學(xué)生匯報(bào)：金屬的冶煉方法。

熱分解法：有些不活潑金屬僅用熱分解法就能制得。

電解法：在金屬活動(dòng)性順序中，鉀、鈉、鈣、鋁等幾種金屬的還原性很強(qiáng)，這些金屬都很容易失去電子，因此不能用一般的方法和還原劑使其從化合物中還原出來(lái)，而只能用通電分解其熔融鹽或氧化物的方法來(lái)冶煉。

熱還原法：多數(shù)金屬的冶煉過(guò)程屬于熱還原法。常用的還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣等。

金屬鐵的冶煉，是把它們的礦物跟易得氧的物質(zhì)一起加熱反應(yīng)，以?shī)Z氧的方式還原鐵的氧化物。

思維活動(dòng)：我們以前所學(xué)過(guò)和接觸過(guò)的物質(zhì)中，哪些可以和氧結(jié)合，形成新的物質(zhì)？

生：Mg、H2、C、CO等物質(zhì)可實(shí)現(xiàn)以上變化。

師：金屬鐵的冶煉通常使用的還原劑是CO，依據(jù)是什么？

交流：從經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境保護(hù)、人體健康、安全生產(chǎn)等角度，工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)一般選擇cO。

設(shè)計(jì)意圖：此階段項(xiàng)目的主題是：金屬礦物冶煉金屬原理。依據(jù)初中階段認(rèn)知要求，資源情境圖片的呈現(xiàn)，引導(dǎo)從物質(zhì)存在啟迪物質(zhì)分類，引向組成區(qū)別，指向得氧失氧角度，導(dǎo)向氧化還原反應(yīng)，學(xué)科物質(zhì)元素觀、分類觀，變化觀…逐步生長(zhǎng)，建立在真實(shí)情境的認(rèn)知和思維活動(dòng)基礎(chǔ)上的基本知識(shí)原理學(xué)習(xí)，引發(fā)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

2.二階煉能：執(zhí)思考的意識(shí)，在觀察比較中探究

此版塊項(xiàng)目以技術(shù)素養(yǎng)為核心，也就是使用、管理、理解和評(píng)價(jià)技術(shù)的能力?；瘜W(xué)是實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實(shí)踐性是學(xué)科的基礎(chǔ)屬性，因而可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)項(xiàng)目化操練技術(shù)技能，形成技能認(rèn)知。實(shí)驗(yàn)效果提升依賴技術(shù)項(xiàng)目更新，為深度學(xué)習(xí)提供技術(shù)支撐。學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)比、歸納、演繹等技術(shù)手段，產(chǎn)生新的問(wèn)題，引發(fā)思考疑問(wèn)，進(jìn)入高階思維深度學(xué)習(xí)。

播放視頻：制取一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)演示視頻。按照課本所給的裝置來(lái)完成，CO直接在實(shí)驗(yàn)中制取。

思維活動(dòng)：

（1）實(shí)驗(yàn)中為什么要先通一段時(shí)間CO，再加熱Fe2O3？

（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)束前應(yīng)如何操作？

（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中為什么需要尾氣處理？尾氣如何處理？

（4）澄清石灰水的作用是什么？實(shí)驗(yàn)中會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

生：實(shí)驗(yàn)中先通一段時(shí)間CO，再加熱Fe2O3的目的：排出裝置內(nèi)的空氣，以免加熱時(shí)CO與空氣混合，可能會(huì)發(fā)生爆炸。實(shí)驗(yàn)完畢后繼續(xù)通一氧化碳的目的，讓灼熱的鐵在CO的環(huán)境中冷卻。

小組討論：如何驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生了鐵？

交流分析：煉鐵產(chǎn)物的復(fù)雜性和驗(yàn)證方法。

設(shè)計(jì)意圖：實(shí)驗(yàn)原理是實(shí)驗(yàn)的核心，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的起點(diǎn)和依據(jù)，遵循可靠性、簡(jiǎn)潔性、安全性、可行性原則，符合實(shí)驗(yàn)的目的要求。采用引導(dǎo)一探究范式，有意義的實(shí)踐活動(dòng)情境引入，調(diào)動(dòng)孩子感觀興趣。根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)過(guò)程，理清實(shí)驗(yàn)操作的步驟，抓住實(shí)驗(yàn)方法要點(diǎn)和關(guān)鍵順序。從單一走向融和，從發(fā)散走向聚合，感性認(rèn)識(shí)理性融通，從理性判斷散發(fā)出誘惑力驅(qū)使學(xué)生發(fā)展高階思維，訓(xùn)練思維深度。

綜合實(shí)踐活動(dòng)：教學(xué)中，幾次實(shí)驗(yàn)后我們發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)問(wèn)題：裝置多儀器復(fù)雜、耗時(shí)很長(zhǎng)、用氣量大效果差、有污染等。對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)。我?；瘜W(xué)組老師與“綠色風(fēng)暴”STEM社團(tuán)學(xué)生一起，運(yùn)用項(xiàng)目化模式，綜合各方面知識(shí)，嘗試將裝置改進(jìn)為如圖2所示。改進(jìn)后的裝置與原裝置相比有哪些優(yōu)點(diǎn)？

交流總結(jié)：在使用后，有如下的優(yōu)點(diǎn)。

評(píng)析：實(shí)踐性是STEM教育根本屬性。

一是實(shí)驗(yàn)用品是生活常用品，變廢為寶，裝置中儲(chǔ)氣瓶、導(dǎo)管、酒精燈、鐵架等實(shí)驗(yàn)用品是生活中日常物，物品都是資源可再用;

二是改進(jìn)后反應(yīng)物變色、石灰水實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯;

三是節(jié)約藥品，實(shí)驗(yàn)過(guò)程安全、污染小，反應(yīng)前不需要先通CO，實(shí)驗(yàn)后不需要繼續(xù)通人氣體，CO用量和排放到空氣中的少，符合“綠色化學(xué)”的理念;

四是微型化。裝置簡(jiǎn)單，組合利用，實(shí)驗(yàn)過(guò)程短，學(xué)生插入必要的實(shí)驗(yàn)基本操作輔以必要實(shí)驗(yàn)技術(shù)，學(xué)生易于操作。

設(shè)計(jì)意圖：STEM教育注重引導(dǎo)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，探索分析問(wèn)題，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象，完善方案，更能依據(jù)探究目的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的設(shè)想，在質(zhì)疑和批判中提出問(wèn)題。知識(shí)與實(shí)踐的結(jié)合是項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的特色，對(duì)照課本裝置設(shè)計(jì)方案，對(duì)比分析實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)效果，教師借機(jī)挑起認(rèn)知沖突，由“沖突點(diǎn)”擴(kuò)大到“沖突區(qū)”。從原料、現(xiàn)象效果、操作、環(huán)保、簡(jiǎn)潔…多維度創(chuàng)新改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證假設(shè)，得出結(jié)論，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。

3.三階實(shí)效：鼓實(shí)踐的勇氣，在矛盾沖突中探究

此版塊項(xiàng)目核心工程素養(yǎng)，即對(duì)技術(shù)工程設(shè)計(jì)與開發(fā)過(guò)程的理解?；瘜W(xué)來(lái)源于生活，又服務(wù)于生活。STEM教學(xué)倡導(dǎo)模擬真實(shí)的應(yīng)用情境，引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)際角度分析解決生產(chǎn)、生活或?qū)嶒?yàn)室中的問(wèn)題，體驗(yàn)學(xué)科原理觀念在化學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用價(jià)值。而當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)知識(shí)的實(shí)際價(jià)值和社會(huì)意義時(shí)，他們是最想學(xué)習(xí)，他們的學(xué)習(xí)最有深度。

播放視頻：關(guān)于高爐煉鐵的演示過(guò)程。

課堂開放實(shí)踐活動(dòng)：新建一座煉鐵廠，如何著手？煉鐵原料：鐵礦石、焦炭、石灰石……

資料卡片：焦炭是把一定品種的煤在煉焦?fàn)t中隔絕空氣加強(qiáng)熱——干餾，而得到的一種堅(jiān)硬多孔性固體。高爐煉鐵時(shí)使用焦炭，一是用作熱源，焦炭在燃燒時(shí)放大量熱;二是生成的二氧化碳在高溫下與焦炭反應(yīng)得到還原劑一氧化碳，一氧化碳使鐵礦石還原成鐵。焦炭硬度大、多孔、在高爐不易壓碎，容易使氣體通過(guò)，且發(fā)熱量比煤大，所以高爐用焦炭而不用煤。

生：寫出高爐煉鐵中焦炭變化的化學(xué)方程式。

師：石灰石的作用？

CaCO3=CaO+CO2↑

CaO+SiO2=CaSiO3（爐渣——可用于制水泥）

思維活動(dòng)：進(jìn)料口、進(jìn)風(fēng)口、出渣口、出鐵口…安裝在高爐的位置？

圖片展播：法國(guó)畫家卡米耶·畢沙羅的《蓬圖瓦茲附近的瓦茲河》，畫中有畫家引以為傲的家鄉(xiāng)附近表現(xiàn)城市和工廠的高爐煙囪。

師：尾氣主要成分？如何達(dá)標(biāo)處理排放？

課后學(xué)生拓展訓(xùn)練：畫高爐圖形。標(biāo)注高爐設(shè)備各部位名稱（進(jìn)料口、進(jìn)風(fēng)口、出渣口、出鐵口…），并在各區(qū)域?qū)懗鱿鄳?yīng)的化學(xué)方程式。

課后學(xué)生創(chuàng)意物化：繪制煉鐵廠工藝流程圖，開展模型認(rèn)知學(xué)習(xí)。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生以煉鐵廠負(fù)責(zé)人的角色進(jìn)行生產(chǎn)規(guī)劃，從生產(chǎn)設(shè)備、原料選擇、工藝流程…多角度謀劃，跨學(xué)科知識(shí)交錯(cuò)呈現(xiàn)。從質(zhì)變、量變、能量角度判斷生成物;關(guān)學(xué)角度：高爐弧形外殼，高度確定;物理密度，出渣口、出鐵口位置，熱學(xué)角度高爐內(nèi)膛材料;環(huán)保效益：廠址選擇、尾氣處理、爐渣再利用;歷史文化：畫家名作，學(xué)生像工程師一樣做產(chǎn)品。主題體驗(yàn)式STEM項(xiàng)目化學(xué)習(xí)引導(dǎo)學(xué)生思維進(jìn)階，使學(xué)生走向深度學(xué)習(xí)、思考，自然是豐富的，改造自然的方法和過(guò)程，可以是藝術(shù)的。各學(xué)科知識(shí)、社會(huì)生活“邂逅”，彰顯學(xué)科價(jià)值。

4.四階創(chuàng)新：擁思想的新境，在問(wèn)題解決中探究

此版塊項(xiàng)目的核心是數(shù)學(xué)素養(yǎng)，也就是學(xué)生發(fā)現(xiàn)、表達(dá)、聯(lián)系與遷移多種情境下的問(wèn)題的解釋和解決能力。定量觀是高層次基本思想觀念。讓學(xué)生在躬身操作、親身體驗(yàn)、有感化悟中構(gòu)建化學(xué)定量觀。凸顯項(xiàng)目化教學(xué)綜合性、創(chuàng)造性，融多學(xué)科、多角度、多形式于同一平臺(tái)。STEM的精髓在于溝通交流、協(xié)作，明辯性思維。教者要突破學(xué)科的單一性，將多學(xué)科知識(shí)與教師、學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)、學(xué)科價(jià)值結(jié)合起來(lái)，學(xué)生嘗試學(xué)習(xí)的遷移運(yùn)用和問(wèn)題解決，在相似情境中舉一反三，新情境中分析、判斷差異，并將原思路模型遷移運(yùn)用至新情境。解決認(rèn)知沖突的過(guò)程就是學(xué)生自我否定，自我建構(gòu)的邏輯思維進(jìn)階生長(zhǎng)的過(guò)程。

生：工業(yè)上用含氧化鐵480t的赤鐵礦為原料煉鐵，得到含雜質(zhì)4%的生鐵。求（1）氧化鐵質(zhì)量，（2）純鐵的質(zhì)量，（3）生鐵的質(zhì)量。

設(shè)計(jì)意圖：STEM教育不是簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)計(jì)算，是對(duì)化學(xué)概念、化學(xué)原理量的理解，依據(jù)化學(xué)基本理論，運(yùn)用數(shù)學(xué)方法解決物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、變化中“量”的問(wèn)題的能力。

合作交流：已知在不同的溫度下，CO與鐵的氧化物反應(yīng)能生成另一種鐵的氧化物（或鐵單質(zhì)）和C02?，F(xiàn)利用圖3的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)過(guò)程中管內(nèi)的固體質(zhì)量隨溫度的變化曲線如圖4。

注：圖3中的儀器甲是一種加熱儀器，圖4中A、B點(diǎn)的固體組成分別是FeO、Fe3O4中的一種。

（1）查閱資料發(fā)現(xiàn)，酒精燈加熱時(shí)玻璃管的受熱溫度是400-500°C，酒精噴燈加熱時(shí)玻璃管的受熱溫度是800-1200°C。實(shí)驗(yàn)室要利用圖3來(lái)制取金屬鐵，儀器甲應(yīng)選用的加熱儀器是（填“酒精燈”或“酒精噴燈”）;圖3裝置明顯存在的不足之處是。

（2）利用圖4顯示的相關(guān)信息，回答如下問(wèn)題。

①在O～400℃溫度范圍內(nèi)，管內(nèi)固體質(zhì)量不變，其原因是

。

②圖中x=__。

③試據(jù)圖計(jì)算并推斷A點(diǎn)固體的合理化學(xué)式__。

設(shè)計(jì)意圖：對(duì)煉鐵原理總結(jié)，操作流程反思，裝置的美化優(yōu)化創(chuàng)新，借助坐標(biāo)數(shù)據(jù)，同步呈現(xiàn)生產(chǎn)實(shí)際，厘清可測(cè)量與目標(biāo)量的量化關(guān)系，理解實(shí)驗(yàn)原理，或從有關(guān)的數(shù)據(jù)坐標(biāo)圖標(biāo)中找出推論、分析、解釋結(jié)論所需的信息，綜合應(yīng)用分析訓(xùn)練評(píng)價(jià)，提升創(chuàng)新運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力。STEM項(xiàng)目化教學(xué)的質(zhì)效，不僅體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)是化學(xué)原理的外在表現(xiàn)，要善于找出影響實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵以及產(chǎn)生誤差的原因;更體現(xiàn)在對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和解釋反思中。通過(guò)這種反饋，學(xué)生不斷調(diào)整認(rèn)知，建立宏觀和微觀之間的交互認(rèn)識(shí)，加深對(duì)概念的理解。培養(yǎng)凌駕于學(xué)科之上的未來(lái)職業(yè)和終身學(xué)習(xí)所需的能力和素養(yǎng)。

（指導(dǎo)老師：泰州市教育局教科所高興邦）