創(chuàng)設綜合應用科學知識的問題情境

周立松

如何利用日常生活中的常見物品設計探究活動，引導學生運用多學科科學知識解決問題？我們設計了以“雞蛋沉浮”為主題的探究活動，主要過程和內(nèi)容如下。

任務一：查閱資料并實際觀察，認識雞蛋的結(jié)構(gòu)。如圖所示：雞蛋從外到里分別是卵殼、卵白、氣室和卵黃。

任務二：利用托盤天平、量筒、細線、水、燒杯和溢水杯，測量生雞蛋的密度。

生雞蛋的密度大約是1.02g/cm3左右。在實際操作中，由于雞蛋直徑大于量筒的內(nèi)徑，不能把雞蛋直接放入量筒中測量體積，學生需要想辦法借助上述器材測量雞蛋的體積。

任務三：把雞蛋放進盛有半杯白醋的燒杯中，讓學生觀察雞蛋在白醋中的浮沉現(xiàn)象。學生通過實驗發(fā)現(xiàn)，開始的時候，雞蛋在白醋中沉底。不久之后，雞蛋表面出現(xiàn)氣泡，雞蛋開始上浮。最后，雞蛋漂浮在白醋中。在此基礎(chǔ)上，引導學生解決下列問題：1.雞蛋殼的主要成分是什么？2.雞蛋殼放入白醋中產(chǎn)生的氣泡是什么？3.雞蛋周圍的氣泡為何能將雞蛋浮起來？4.能用什么辦法讓雞蛋再次沉入白醋中？

學生通過查閱資料，得知雞蛋殼的主要成分是碳酸鈣。根據(jù)所學的化學知識，當碳酸鈣遇到白醋后，會分解出一些二氧化碳氣體，而二氧化碳在水中的溶解度比較小，因此，產(chǎn)生的二氧化碳氣體不斷從水中溢出，導致雞蛋表面被不斷溢出的二氧化碳氣體包裹。相比較而言，這些包裹在雞蛋表面的氣泡質(zhì)量很小，可以忽略不計，但是氣泡的體積較大，使得雞蛋的總體積增大，增大了雞蛋排開水所受的重力。當其大于自身重力時，雞蛋就開始在“汽船”的幫助下上浮，直到漂浮在白醋表面。如果將雞蛋表面的氣泡用筷子敲破，沒有了氣泡的幫助，雞蛋會再次沉到白醋里。

任務四：在燒杯中配置好鹽水，使雞蛋能漂浮在鹽水中，將鹽水倒入“冬瓜杯”（購買1.5kg左右的小冬瓜，先把冬瓜的一端切開，用勺子刮去冬瓜瓤，留下空腔待用）中，將雞蛋放入冬瓜杯中，觀察并記錄雞蛋的漂浮現(xiàn)象。靜止24小時以后，再次觀察雞蛋在冬瓜杯鹽水中的浮沉現(xiàn)象，并嘗試解釋其中的現(xiàn)象。

學生會看到，起初雞蛋在裝有鹽水的冬瓜杯中漂浮，24小時以后，雞蛋沉底。為什么會發(fā)生這種現(xiàn)象？是雞蛋的密度變化了，還是鹽水的密度變化了？

教師可先引導學生實際測量，然后再解釋現(xiàn)象。學生測量在鹽水中浸泡24小時以后雞蛋的密度，發(fā)現(xiàn)雞蛋密度變化不大；測量冬瓜腔中鹽水的密度，發(fā)現(xiàn)鹽水密度變小。根據(jù)測量結(jié)果，雞蛋密度大于淡鹽水的密度，從而導致雞蛋下沉。

為什么放在冬瓜腔中的鹽水密度會變小呢？學生可通過查閱資料，并結(jié)合生物學科中學過的滲透現(xiàn)象來解釋。水分子（或其他溶劑分子）透過半透膜，從低濃度溶液向高濃度溶液的擴散，即植物的脫水現(xiàn)象。冬瓜脫水時，冬瓜細胞液中的水滲出到鹽水中，鹽水中的鹽分子進入到冬瓜的細胞里面去。這樣，冬瓜腔里面鹽的質(zhì)量減少，水的質(zhì)量增多，鹽水的密度更接近于水的密度，導致鹽水的密度下降。

除了上述活動外，還可以引導學生利用課外時間設計更多的關(guān)于雞蛋的趣味實驗，比如，如何辨別生雞蛋和熟雞蛋。再通過家庭小制作，讓學生有機會在家長面前展示，增強他的自信心和榮譽感。endprint