真實(shí)問題驅(qū)動(dòng)下的化學(xué)課堂設(shè)計(jì)—以二氧化碳的性質(zhì)探究為例

邱激揚(yáng)，徐 玲

（江蘇省鎮(zhèn)江市外國語學(xué)校，江蘇 鎮(zhèn)江 212003）

真實(shí)問題驅(qū)動(dòng)下的化學(xué)課堂設(shè)計(jì)—以二氧化碳的性質(zhì)探究為例

邱激揚(yáng)，徐 玲

（江蘇省鎮(zhèn)江市外國語學(xué)校，江蘇 鎮(zhèn)江 212003）

科學(xué)探究強(qiáng)調(diào)任務(wù)的真實(shí)性。本案例從生活中、實(shí)驗(yàn)出發(fā)讓學(xué)生去主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題，以問題為線索從猜想到方案探究逐步深入。以小組合作的學(xué)習(xí)方式探究，交流互動(dòng)中思維碰撞達(dá)成深度探究。

真實(shí)問題；化學(xué)課堂；二氧化碳；性質(zhì)探究

在課程標(biāo)準(zhǔn)中提倡探究學(xué)習(xí)的方式，讓學(xué)生親歷豐富的探究活動(dòng)，探究現(xiàn)實(shí)世界中有意義的問題。學(xué)生主動(dòng)地獲取化學(xué)知識(shí)，在探究中培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。探究的問題應(yīng)該是源于真實(shí)情境，深層次的學(xué)習(xí)才會(huì)出現(xiàn)。探究課堂的設(shè)計(jì)是以問題為基礎(chǔ)，學(xué)生為主體，小組合作為主要學(xué)習(xí)方式，在教師的引導(dǎo)下，圍繞核心內(nèi)容展開活動(dòng)的過程。

奇妙的二氧化碳屬于的“身邊的化學(xué)物質(zhì)”單元（上教版初中教材），蘊(yùn)涵著豐富的素材。本節(jié)課是二氧化碳的拓展延伸。從身邊熟悉的生活作為切入點(diǎn)來引導(dǎo)學(xué)生探究，體驗(yàn)化學(xué)與生活緊密聯(lián)系。幫助學(xué)生用去化學(xué)視角思考、產(chǎn)生質(zhì)疑。因此在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)情境讓學(xué)生在真實(shí)問題的驅(qū)使下，去探究解決問題的方法。

1 情境導(dǎo)入引發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題

愛因斯坦說過：提出一個(gè)問題往往比解決一個(gè)問題更為重要，因?yàn)榻鉀Q一個(gè)問題也許僅僅是一個(gè)數(shù)學(xué)上或?qū)嶒?yàn)上的技能而已，而提出新的問題，新的可能，從新的角度去看舊的問題，卻需要?jiǎng)?chuàng)造性的想象力，而且標(biāo)志著科學(xué)的真正進(jìn)步。

1.1 教學(xué)過程

播放視頻干冰熄滅燒杯中蠟燭。

師問：呈現(xiàn)了二氧化碳的哪些性質(zhì) ？

生答：不可燃、不助燃比空氣重。

師問：關(guān)于蠟燭的熄滅你還有什么疑問嗎？僅僅是二氧化碳使其熄滅的嗎？

生答：干冰易升華吸熱，產(chǎn)生水霧，會(huì)不會(huì)是產(chǎn)生的水霧讓蠟燭熄滅，干冰升華吸熱降溫能否導(dǎo)致蠟燭熄滅？

1.2 設(shè)計(jì)意圖

基于學(xué)生對(duì)于二氧化碳已經(jīng)有著初步的認(rèn)識(shí)，本節(jié)課的切入點(diǎn)是從學(xué)生熟知的身邊事物入手，引導(dǎo)他們對(duì)于真實(shí)生活的細(xì)致觀察，用會(huì)發(fā)現(xiàn)的眼睛去找到問題。

2 生活中“意外”發(fā)現(xiàn)，凸顯學(xué)生質(zhì)疑能力培養(yǎng)

本節(jié)課的核心是以汽水為二氧化碳為氣體發(fā)生源來探究二氧化碳的性質(zhì)，循序開展對(duì)于學(xué)生探究能力培養(yǎng)。從問題的發(fā)現(xiàn)、分析信息到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，每一個(gè)活動(dòng)的側(cè)重點(diǎn)不同，從真實(shí)的實(shí)驗(yàn)、熟悉的生活場景出發(fā)，讓學(xué)生體驗(yàn)到問題解決的樂趣。

2.1 教學(xué)過程

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：雪碧汽水加上單孔塞附導(dǎo)管，搖動(dòng)汽水瓶將氣體分別通入滴有石蕊的水和澄清石灰水中，略微加熱滴有石蕊試液的試管。

師問：通過實(shí)驗(yàn)觀察所得到的現(xiàn)象與你預(yù)想的一致嗎？有意外嗎？

生答：觀察到滴有石蕊試液的水 從紫色—紅色—紫色，澄清石灰變渾濁。

部分學(xué)生的意外發(fā)現(xiàn)：我們組滴有紫色石蕊的溶液變成紅色再加熱始終還是紅色？

教師引導(dǎo)：仔細(xì)閱讀汽水標(biāo)簽?zāi)軓闹姓业绞裁矗?/p>

學(xué)生閱讀后發(fā)現(xiàn)：標(biāo)簽雪碧成分中有檸檬酸，它是不是一種酸，能使紫色石蕊變紅，剛才反應(yīng)中我們搖晃汽水瓶時(shí)，可能有部分汽水沖進(jìn)了試管中，如圖1所示。

圖1 雪碧汽水標(biāo)簽

學(xué)生質(zhì)疑：我們組的石灰水反應(yīng)后還是澄清的，這是為什么呢？

教師引導(dǎo)：請(qǐng)分析實(shí)驗(yàn)試劑、操作過程，聯(lián)系信息卡片，小組討論提出可能的猜想。

（信息卡片）化學(xué)反應(yīng)1：Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O；當(dāng)二氧化碳過量時(shí)化學(xué)反應(yīng)2：CaCO3+H2O+CO2==Ca(HCO3)2生成的碳酸氫鈣能溶于水，所以又澄清 。

學(xué)生提出猜想：①石灰水保存不當(dāng)，已經(jīng)變質(zhì)了。②過量的二氧化碳發(fā)生新反應(yīng)。③檸檬酸進(jìn)入試管中二氧化碳通入澄清石灰水中，檸檬酸與生成的碳酸鈣可能發(fā)生反應(yīng)。

教師歸納：這些實(shí)驗(yàn)中的“意外”是因?yàn)槲覀儾捎锰妓犸嬃蟻碜龆趸嫉陌l(fā)生源，有著雜質(zhì)的干擾。在我們的學(xué)習(xí)過程中研究的多是純凈物這樣可以簡化問題，而在現(xiàn)實(shí)生活中遇到的都是混合物。

2.1 設(shè)計(jì)意圖

本次探究活動(dòng)中對(duì)于學(xué)生的探究能力培養(yǎng)是各有側(cè)重的，“石蕊溶液的變色”是引導(dǎo)學(xué)生觀察標(biāo)簽，通過信息的提取來解釋問題；“石灰水不渾濁”是引導(dǎo)學(xué)生分析，多角度思考提出合理的猜想。

3 小組合作思維碰撞，走向深度探究

實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)需要更多的高階思維，通過小組合作，學(xué)生討論中彼此交流思維碰撞能夠激發(fā)出更多的創(chuàng)意火花。

3.1 教學(xué)過程

師問：二氧化碳通入含有紫色石蕊水溶液中變紅色。那么是哪一種物質(zhì)使石蕊變紅色呢？

學(xué)生討論：碳酸，也有可能是二氧化碳，水可能性應(yīng)該可以排除，石蕊試液中本身就含有水。

師問：觀察圖2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，提出以汽水為二氧化碳的發(fā)生源，該如何設(shè)計(jì)對(duì)照組實(shí)驗(yàn)？

圖2 石蕊溶液的變色實(shí)驗(yàn)

學(xué)生分組討論呈現(xiàn)的方案如下：

方案1：將濕潤的石蕊試紙放在汽水瓶口，變紅后，將試紙?jiān)诳罩袚]動(dòng)，隨著水分晾干，紅色也漸漸退去。

方案2：如圖3所示，將改試管罩在汽水上方，發(fā)現(xiàn)濕潤的試紙變紅，將試管微熱后，紅色消失。

圖3 石蕊試紙的變色實(shí)驗(yàn)

師問：如何實(shí)驗(yàn)證明二氧化碳能溶于水？可以聯(lián)想裝置氣密性檢查的原理。

學(xué)生分組討論后方案如圖4所示。

①集氣瓶中加水倒置后玻璃片被吸住；②倒扣在水中的集滿氣體的試管；③瓶口放置一個(gè)去殼的雞蛋；④U形管液面變化；⑤錐形瓶中膨大的氣球 ；⑥飲料瓶身受壓變形。

圖4 實(shí)驗(yàn)證明方案

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證方案見圖4⑤和⑥。

學(xué)生質(zhì)疑：該實(shí)驗(yàn)是否真實(shí)有效？

二氧化碳能夠與水反應(yīng)生成碳酸，因此瓶內(nèi)氣壓變小。

（信息卡片）：1L水中約能溶解 1L二氧化碳?xì)怏w，而這1L氣體中絕大部分以二氧化碳分子的形式存在于水中，只有1%左右的二氧化碳與水反應(yīng)生成了碳酸。

3.2 設(shè)計(jì)意圖

在實(shí)驗(yàn)過程中循序漸進(jìn)，問題逐步深入。對(duì)照組實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，培養(yǎng)學(xué)生控制變量的思維。小組合作中組內(nèi)討論、組間交流，擴(kuò)大了生生之間互動(dòng)促進(jìn)了創(chuàng)新思維的產(chǎn)生。。在實(shí)驗(yàn)中主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題，提出質(zhì)疑。這是批判思維的培養(yǎng)。

4 學(xué)以致用培養(yǎng)學(xué)生解決真實(shí)問題的能力

4.1 教學(xué)過程

師問：市場上許多食品采用了充氣包裝，你知道其中的氣體成分嗎？

圖5 充氣包裝食品

（信息卡片）：這種充氣的包裝技術(shù)主要是為了能使食品較長時(shí)間地保質(zhì)、保鮮。

如表1所示，學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，分小組實(shí)驗(yàn)。

表1 充氣包裝實(shí)驗(yàn)

4.2 設(shè)計(jì)意圖

本活動(dòng)是基于真實(shí)問題的解決，讓學(xué)生體會(huì)到學(xué)習(xí)化學(xué)的意義。

以小組為單位的合作形式，提升了學(xué)生解決問題能力；小組自行設(shè)計(jì)方案，組織實(shí)驗(yàn)中檢驗(yàn)可行性，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析解決問題的能力。

5 教學(xué)反思

本案例選材從學(xué)生身邊熟悉的事物出發(fā)，激發(fā)學(xué)生的深度思考。在課堂中創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情景，學(xué)生是在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題，產(chǎn)生質(zhì)疑的，因此激發(fā)學(xué)生主動(dòng)積極地投入探究。探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)是有梯度的，課堂導(dǎo)入啟發(fā)學(xué)生的猜想，汽水的探究活動(dòng)從對(duì)照組實(shí)驗(yàn)上升到學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)方案。課堂活動(dòng)不再拘泥于探究形式上的完整，是貼近學(xué)生最近發(fā)展區(qū)的，教師搭建支架循序漸進(jìn)的。小組合作是構(gòu)建探究活動(dòng)的基礎(chǔ)，在小組交流中能夠碰撞出新的思維火花。在探究活動(dòng)中始終貫穿著質(zhì)疑，從實(shí)驗(yàn)視頻中水霧的質(zhì)疑，到汽水實(shí)驗(yàn)中的種種“意外”發(fā)現(xiàn)，契合著主流科學(xué)教育的觀點(diǎn)，問題的發(fā)現(xiàn)比問題的解決更為重要。學(xué)生在課堂小結(jié)中說道：“書本上寫的不一定都對(duì)，我們要敢于懷疑；我們看見的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并非代表著事實(shí)，它的后面有著真相?！?/p>

[1]胡久華，王磊.初中化學(xué)教學(xué)策略[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2010.

[2]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2011.

[3]谷瑩瑩.常態(tài)化：科學(xué)探究教學(xué)的出路[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2012（5）：3-4.

[4]史密斯，雷根著.教學(xué)設(shè)計(jì)[M].龐維國，屈程等譯，華東師大出版社，2008.

Chemistry classroom design basic on real problem: Taking the nature of carbon dioxide as an example

Qiu Jiyang, Xu Ling
(Zhenjiang foreign language school, Zhenjiang 212003, China)

Real task is important in scienti fi c inquiry.In this case the students fi nd problems from life and experiment.They explore the world by clew and guess,and they carry out inquiry learning with group collaboration,discussing and communicating.

real problem; chemistry class; carbon dioxide; property research

邱激揚(yáng)（1969— ），女，江蘇鎮(zhèn)江人，中學(xué)化學(xué)高級(jí)教師，碩士，校科研處主任，現(xiàn)為省級(jí)課題《基于問題解決的初中創(chuàng)造性科學(xué)活動(dòng)》主持人，從事探究教學(xué)多年。徐玲（1979— ），女，江蘇泰興人，中學(xué)化學(xué)高級(jí)教師，鎮(zhèn)江市外國語黨總支副書記、副校長，現(xiàn)為教育部十二五課題《新課程背景下中小學(xué)價(jià)值教育校本化研究》子課題主持人，從事中學(xué)化學(xué)教育14年。