基金项目:浙江省教育科学规划2022年一般规划课题“行动导向:初中科学‘关键能力’培养路径研究阶段性成果(立项编号:DH2022080)
酸碱盐的性质是浙教版九年级科学上册第一单元《物质及其变化》[1]的核心内容,以常见酸碱盐的性质及用途为载体从宏观和微观层面理解物质的变化与化学反应。2022版《科学课程标准》对该部分的教学策略建议中指出,要结合生产生活实际,让学生感受物质变化与化学反应的价值[2]。皮蛋是学生熟知的食物,但是人们对家庭自制皮蛋存在顾虑,本质原因是不清楚家庭自制皮蛋的工艺及原理,对吃进口中的物质到底是什么存在疑虑。“我为皮蛋代言”项目式学习,围绕家庭自制皮蛋是否可食用展开探究,是将化学知识融入真实问题解决的做中学。
家庭自制皮蛋选用的皮蛋粉配料有石灰、食用碱(碳酸钠)、食盐、黄土,制作时取适量皮蛋粉加入特殊的比例的茶水,配制成泥浆后包裹在鸭蛋上,塑料袋密封保存一段时间,皮蛋就制作完成了。制作的步骤中,涉及到碱与盐的反应;反应后成分的检验涵盖了酸、碱、盐的性质及应用,体现新课标中对物质的结构与性质的学业要求。学生通过小组合作设计、评价检验物质成分的方案,建构混合物体系中物质检验的方法模型,形成建模思维。应用酸碱盐的性质,根据复分解反应设计并分享废污水处理方案,发展创造新兴事物的能力,形成环保意识。学生在真实问题解决的过程中体会酸碱盐的性质和用途与日常生活的紧密联系,认识常见物质在改善人类生活等方面的重要作用。
(1)通过课前阅读分析调查表和文献资料,在小组讨论的基础上挖掘项目研究的本质问题“探究家庭自制皮蛋的原理及物质的组成”,培养收集信息、思考与辨析能力。
(2)通过课中开展利用酸碱盐的性质探究皮蛋粉浸出液成分的活动,从“宏观—微观—符号”三从表征认知化学反应的现象与本质,建构从宏观到微观的科学认知观。通过对皮蛋粉浸出液中物质组成的猜想、探究方案的设计与评价,掌握检验物质的酸碱性、碳酸根离子、钙离子、有干扰因素存在时的离子检测验证的方法,建构混合物体系中物质检验的方法模型,形成建模思维。通过设计与评价多种废污水处理方案,深化物质组成决定性质、性质决定用途的学科观,培育学生创新思维。
(3)通过合作学习,倾听他人的观点,反思调整自己的方案,培育学生倾听与内省的能力;通过展示、阐述方案与作品,提高学生表达的技巧与自信,培养交流合作能力。通过本项目的研究,了解常见物质在改善人类生活方面的重要性,形成将化学知识与生活实际相联系的意识。
学生从禽蛋的种类、制作的过程及原理等多角度出发,通过走访、网络搜索等方式收集信息,对多种皮蛋制作流程与工艺做多元化的分析解读[3-4],并以表格形式进行比较。
【教师提问】:家庭自制皮蛋工艺因制作简单且安全已成为大多数皮蛋爱好者的选择,你知道该工艺制作的皮蛋可放心食用吗?出示皮蛋粉包装袋供学生阅读获取信息。
【学生活动】:活动1:书写化学式:生石灰—CaO;食用碱(纯碱)—Na2CO3;食盐—NaCl。
活动2:往装有适量皮蛋粉的烧杯中加入适量水并用玻璃棒搅拌,用手背感受烧杯底部温度的变化。思考烧杯底部为何会变热?皮蛋粉加水后哪些物质发生了化学反应?
【学生猜想】:猜想1:如果Ca(OH)2和Na2CO3恰好完全反应,则皮蛋粉浸出液中存在NaCl、NaOH;
其中NaCl溶于水且不发生化学反应,NaOH是反应产物,所以这两种物质一定存在,Ca(OH)2和Na2CO3两者不能共存,是不是真的存在要看反应是否过量。
【学生回答】两种物质反应,若恰好完全反应,则溶液中只有反应产物;若一种过量,则除了产物之外还含有过量的物质。
【学生回答】:验证猜想2时不宜采用通入CO2气体的方式,因为CO2气体需要制取,实验操作复杂,耗时长。验证猜想3时,不宜采用滴加稀HCl的方式,因为溶液中存在NaOH,稀盐酸首先会与NaOH反应。通过评价总结物质鉴别时的需要注意的几点,不能干扰实验且要让现象明显、操作简单便捷、药品易得。
【学生回答】:Ca(OH)2由Ca2+和OH-构成,Ca2+能与CO3 2-反应生成CaCO3白色沉淀;Na2CO3由Na+和CO3 2-构成,CO3 2-能与Ca2+反应生成CaCO3白色沉淀,能与Ba2+反应生成BaCO3白色沉淀,能与H+反应产生CO2气体。根据特征反应现象推断物质是否存在。
教师:由任务2可知,腌制皮蛋后的废水中含有NaCl、NaOH和Ca(OH)2,呈强碱性,直接排放会对环境能够造成很大的伤害,同时也是对资源的一种浪费。请开展小组合作,利用酸碱盐的性质设计废污水处理方案并进行展示交流。
根据NaCl、NaOH 和Ca(OH)2的微观组成及性质,设计了以下方案:
向废液中滴加几滴无色酚酞,溶液呈红色,然后向废液中加入稀盐酸,当溶液红色恰好褪去时为中性。此时,溶液中的成分有NaCl、CaCl2。向溶液中加入适量Na2CO3,过滤,最后将废液蒸发结晶,回收利用。
家庭自制皮蛋的废水由于其成分简单,利用酸碱盐的性质做处理达到绿色排放。碱性废水的处理是常见的工业工艺,学生能够最终靠查阅文献对该问题开展进一步探究。
项目化学习指向学生关键能力的培养、核心概念的理解和素养的发展[5]。本项目以“我为皮蛋代言”为主题,旨在培育学生思考与辨析、探究与创新、表达与展演等学科关键能力。通过团队合作,利用酸碱盐的知识不断揭秘家庭自制皮蛋的原理,从化学微观角度分析生活中的宏观现象,形成用化学视角看生活的观念。废污水处理方案的设计对酸碱盐相关知识进一步深化运用,对酸碱盐性质的理解与运用贯穿项目始终,持续有效地卷动学生深度学习,学生作为项目学习的主体,极大地增强了学习的积极性,大幅度的提升了化学复习课的有效性。
任务2是本项目的重要环节,实际教学中为任务2做的准备工作最多。在任务2中,学生复习了物质的性质由物质的组成决定,为后续学习其他物质的性质奠定基础。学生在阐述物质鉴别过程中不断提炼出鉴别物质的方法,进而建构认知模型,是对抽象概括能力的极大提高,是复习课立足提高学生能力的体现。学生明晰家庭自制皮蛋的原理与工序的基础上亲手实践制作皮蛋,是课堂趣味性的表现,也是学生难以忘怀的经历,是达成项目学习目标的最强动力。
本项目化研究过程中也暴露了一些问题。首先,资料的分析整理方式单一,偏向文字阐述,表格和图形运用能力有待加强。其次,建模思维薄弱,抽象概括能力不强,需在教师多番引导下才能初步建立模型。此外,实验方案的设计上不够严谨,考虑不全面。展演能力有待加强,展示的技巧和表达的自信度都还比较薄弱。学生的思考比较浅显,能力发展不够全面,教师要提出层层递进的问题引导学生从多角度深入思考与探究,通过设计多元学习方式卷入学生深度学习,让学生在解决实际问题的项目化学习中不断养成学科关键能力。
[2]中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准(2022年版)[S].北京师范大学出版社.2022:19-32
[4]玄夕龙,王志威,黄爱兰.无铅皮蛋的研制[J].安徽科技学院学报.2017.31(03)
[5]夏雪梅.项目化学习设计—学习素养视角下的国际与本土实践[M].教育科学出版社第二版.2020
(1)若留家庭地址,请保证居住小区有自己的信箱且正常使用,以便邮政投递;