初中化學“常見的酸復習”的項目式教學設計與實施

王猛 鮑繼才

摘要：以認識合理使用潔廁劑為抓手和主任務，引導學生將任務拆解成子任務并轉化為化學問題，從酸的組成與結構，化學實驗探究方法兩個子任務進行合作學習，探究潔廁劑主要成分，以研究酸的目的與價值讓學生認識學習化學是有意義的，促進化學素養(yǎng)的形成。

關鍵詞：潔廁劑；項目式教學；常見的酸

文章編號：1008-0546（2023）12-0028-05 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2023.12.006

項目式學習是學生通過真實的情境任務，在驅動性問題的引導下，以小組合作的形式進行學習的一種方式。通過項目任務引導學生進行深度學習，促進其認知發(fā)展，幫助其內(nèi)化知識為能力和素養(yǎng)。

一、項目主題分析

1.教學內(nèi)容分析

“酸”是初中化學的重要內(nèi)容之一，學生對酸的認識經(jīng)歷了從個別到一般的發(fā)展過程?！读x務教育化學課程標準（2022年版）》（以下簡稱為新課標）的內(nèi)容要求上淡化了酸的概念，強調(diào)了酸的性質及應用，學業(yè)質量則明確了素養(yǎng)發(fā)展要求：在實驗探究情境和實踐活動中，能根據(jù)解決與化學相關的簡單問題需要，運用物質檢驗和性質探究等實驗探究的一般思路與方法，設計簡單的實驗探究方案；能對觀察、記錄的實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進行分析、處理，對實驗證據(jù)進行分析和推理，得出合理的結論，能用規(guī)范的語言呈現(xiàn)探究結果，并與他人交流、討論。［1］

“潔廁劑的探秘”項目涉及多個學習主題的內(nèi)容：酸的組成、性質及應用，是“物質的性質與應用”主題的核心知識；物質組成的定性與定量分析是科學探究與化學實驗主題的主要內(nèi)容；H+、Cu2+、Cl-等離子的認識，是高中學習的內(nèi)容；合理使用潔廁劑涉及化學與社會主題中的解決跨學科問題的思路與方法。這些內(nèi)容分散編排在不同單元中，給學生理解與掌握增加了難度。因為學生的學習大多停留在記憶水平上，缺乏對這些知識間的內(nèi)在聯(lián)系及其所蘊含的學科思想與方法的理解，導致學生在解決問題時思路不清。［2］通過“潔廁劑的探秘”項目串起多個主題內(nèi)容，使學生置身于真實情境中，引導學生形成解決與化學相關的簡單問題的一般思路與方法。

本文的項目可以分解成三個子任務：一是定性認識酸的組成與結構，并從分子、離子角度描述酸；二是通過實驗探究，定量測定潔廁劑中酸的含量；三是研究酸的目的與價值，掌握潔廁劑使用的注意事項。具體如圖1所示。

2.初高中銜接分析

由于初高中使用不同版本教材，致使部分內(nèi)容銜接不暢，如在初中不作要求的內(nèi)容，而進入高中則要求理解和應用。從知識的邏輯看，水溶液中與酸相關的反應，其微觀實質是“離子間的反應”，限于初中學習的啟蒙性，學生還未形成從微觀角度分析和理解這些反應，因此，幫助學生建立認識物質性質的思路與方法，加強從元素視角認識物質類別、基于物質類別認識物質的性質與反應規(guī)律以及各類物質間的轉化關系，就顯得十分重要，這是初中階段深化學生認識、發(fā)展學生化學思維的關鍵所在。

二、項目設計意圖

通過展示潔廁劑的說明書，引導學生了解潔廁劑中含有酸性物質，利用酸性物質能夠使指示劑變色這一性質來驗證酸性物質的存在，提煉酸性物質在組成上的相同之處，即都含有 H+。通過信息的給予，驗證酸根離子的種類，進而明確潔廁劑中酸性物質為鹽酸。進一步結合說明書認識表面活性劑的作用及溶液呈現(xiàn)藍色的原因，多角度定性認識潔廁劑的組成。由定性到定量是認識物質的一般方法，利用金屬能與酸反應生成氫氣，或者與石灰石反應生成二氧化碳氣體，定量計算出潔廁劑中鹽酸的含量，拓展介紹中和滴定原理，深化對酸與堿反應機理的認識。

三、項目教學目標

新課標中“物質的性質與應用”和“物質的組成與結構”雖是兩個一級學習主題，但主題內(nèi)容又具有實質性的聯(lián)系，結合具體的學習情境，設置學習目標如下：

1.將分散在教材各處的相關內(nèi)容進行整合，依據(jù)已有酸的知識探究潔廁劑的成分及使用方法，深化對酸的性質理解，形成結構決定性質的觀念。

2.建立研究物質性質的思路和方法；能從宏觀視角認識酸的性質，微觀探析酸的組成與結構，從物質組成與結構決定物質性質的視角預測常見酸的性質，并設計實驗進行驗證；認識一些離子。

3.通過對潔廁劑成分的探究深化對酸的化學性質理解，歸納酸類物質的共性；了解酸在生活中的應用，發(fā)展學生的宏觀與微觀、證據(jù)與推理、探究與創(chuàng)新的學科核心素養(yǎng)。

4.了解“潔廁劑”去污原理，正確使用潔廁劑，建立閱讀使用說明及正確使用化學品的意識，增強社會責任感。通過潔廁劑去污原理分析、充分交流，學生能初步建立分析真實化學情境的一般思路和方法，體會用化學的方法如何將一個復雜的、實際的問題轉化為一個簡單的化學問題的過程。

四、項目教學情境與流程

真實、具體的問題情境是發(fā)展學生核心素養(yǎng)的重要平臺。本項目教學中創(chuàng)設了豐富、真實、富有價值的多種情境，以促進學生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

楊玉琴認為讓學生厘清知識的來龍去脈，在知識與問題解決的情境脈絡之間建立聯(lián)系，便于知識的存儲與記憶、提取與應用。［3］多個情境按時間順序在課堂中穿插進行，每個情境都創(chuàng)設驅動性問題，激發(fā)學生解決問題的能力。

本項目教學情境由一個主情境及多個小情境組成，小情境服務于主情境，形散神不散，凸顯主要情境。圖2為“潔廁劑的探秘”教學設計情境與流程，設置展示、探究、應用三個子情境任務，緊密聯(lián)系，串成一條主線，將教學任務連在這條主線上，逐個完成。

五、項目實施過程及學生學習結果

【教師】（展示一瓶潔廁劑）這是一瓶潔廁劑，它是家庭衛(wèi)生間常規(guī)的清潔用品，潔廁劑是如何清除馬桶上的垢狀物，該如何合理使用潔廁劑，應該從哪些方面了解它呢？

【教師提出項目驅動性任務】如果你使用潔廁劑打掃衛(wèi)生間，如何設計合理使用方案呢？要想合理使用潔廁劑，應該從哪些方面了解它呢？

【學生拆解成子任務】需要解決以下問題：潔廁劑的成分是什么？清潔原理是什么？使用應注意哪些問題？保存方式及用量等。子任務一、認識潔廁劑的成分

【教師】首先來看看說明書。注意這樣幾個關鍵詞組：各類耐酸性陶瓷坐便器、無機酸、本品為酸性液體，說明潔廁劑顯酸性。請大家討論并設計實驗方案進行驗證。提醒：實驗方案包括原理、實驗用品、操作、現(xiàn)象和結論。

學生活動1設計實驗證明潔廁劑里有酸的存在。

原理：紫色石蕊試液遇酸性溶液變成紅色，酚酞遇酸性溶液不變色。

用品：紫色石蕊試液、井穴板中、潔廁劑。

操作：取一滴管潔廁劑滴在井穴板中，再向其中滴加紫色石蕊試液。

現(xiàn)象：溶液變成紅色。

結論：溶液顯酸性。

【過渡】剛才實驗我們驗證了潔廁劑顯酸性，酸又是由哪些微粒構成的呢？請看資料。［4］

資料1：人們簡單地認為凡有酸味的物質都是酸。1887年，瑞典化學家阿倫尼烏斯認為凡在水溶液中電離出的陽離子全部是氫離子（H+）的化合物就是酸。

【教師】回顧一下，常見金屬與酸的反應，結合活動與探究完成鎂條、鋅粒、銅片與酸反應的實驗。用拇指堵住管口，用火柴點燃。結合實驗說一說酸中存在H+的證據(jù)。

【學生】Fe+2HCl=FeCl2+H2↑

Mg+2HCl=MgCl2+H2↑

Zn+2HCl =ZnCl2+H2↑

依據(jù)質量守恒定律，生成的氫氣中的氫元素來自于HCl。

【追問】溶液中有水，氫氣有可能來自于水嗎？怎么驗證呢？

【學生】用水做一下對比試驗就可以驗證了。

【教師】大家用鋅粒，動手做做試試。用潔廁劑再做實驗看看。

【學生】用潔廁劑完成實驗。

結論：潔廁劑中含有H+。

【過渡】潔廁劑中除了含有 H+還有哪些微粒呢？請看資料。說說你的方案。

學生活動2設計實驗證明潔廁劑中含有的離子。

原理：溶液中的氯離子能與硝酸銀溶液反應，生成白色的沉淀（氯化銀），該沉淀不溶于稀硝酸。硫酸根離子能與氯化鋇溶液反應，生成白色的沉淀（硫酸鋇），該沉淀不溶于稀鹽酸。

用品：硝酸銀溶液、氯化鋇溶液、潔廁劑、井穴板、滴管。

操作：分別取一滴管潔廁劑于井穴板2、3號孔穴內(nèi)，在2號孔穴內(nèi)滴加1-2滴硝酸銀溶液，并滴加2-3滴稀硝酸，在3號孔穴內(nèi)滴加1-2滴氯化鋇溶液。

現(xiàn)象：2號孔穴內(nèi)有白色沉淀生成。

結論：潔廁劑中還含有 Cl-，所以其中的酸為鹽酸。

【過渡】大家觀察潔廁劑為藍色，我們知道含有 Cu2+的溶液呈藍色，潔廁劑中會有 Cu2+嗎？請討論實驗方案進行驗證。

用品：鐵釘、硫酸銅溶液、潔廁劑。

操作：在4、5號孔穴內(nèi)加鐵釘，分別取一滴管潔廁劑、硫酸銅溶液于井穴板4、5號孔穴內(nèi)。

現(xiàn)象：鐵釘表面都有氣泡生成，5號孔穴內(nèi)硫酸銅溶液顏色變淺，鐵釘表面有紅色物質析出，4號孔穴內(nèi)的潔廁劑中有大量泡沫生成。

結論：潔廁劑中沒有銅離子存在。

【教師】這種藍色叫酸性藍，在潔廁劑中作為警示劑，既可以協(xié)助稀鹽酸產(chǎn)生輔助作用，也能讓人看起來感到清爽。

【過渡】我們再來看看潔廁劑的說明書（如圖3所示），進一步印證溶液中不含有 Cu2+。但還含有香精和表面活性劑。香精大家能聞到，表面活性劑是什么呢？請看資料。

表面活性劑是指具有固定的親水、親油基團的物質（如圖4所示）。憎水基團朝向織物表面和吸附在污垢上，使污垢逐步脫離表面。污垢懸在水中或隨泡沫浮到水面后被去除，潔凈表面被表面活性劑分子占據(jù)。

【教師】看完資料再看看這幅圖，似曾相識吧。這是課本第5頁解釋乳化劑的插圖。乳化劑是表面活性劑的一種。表面活性劑也具有乳化功能。

子任務二、探究潔廁劑中鹽酸含量

【過渡】我國潔具清洗劑國家標準規(guī)定，衛(wèi)生間專用型的清洗劑，溶質鹽酸質量分數(shù)不得高于12%，以保護瓷磚表面不被過分腐蝕。你可用哪些方法測出潔廁劑中鹽酸的含量？同學們討論形成方案。

【學生】可以通過測量潔廁劑與金屬反應生成氫氣的量來計算鹽酸的量；可以通過測量潔廁劑與碳酸鈣反應生成二氧化碳的量來計算鹽酸的量。

【教師】老師這里有一套裝置，請你說說實驗原理。

【學生】潔廁劑與酸反應生成不溶于水的氫氣，通過排水法可以測出氫氣的體積，利用m=ρV 求出氫氣質量，進而求出HCl 的質量。

【教師】實驗時有哪些注意事項呢？

【學生】液體下滴占據(jù)體積，使測量結果偏大；需冷卻至室溫后再讀數(shù)；讀數(shù)前需調(diào)節(jié)液面相平。

【教師】我們知道酸可以與碳酸鈣反應生成二氧化碳，有一種叫堿石灰的物質可以吸收二氧化碳，也可以吸收水。若用此裝置（如圖5所示），請大家討論一下原理，并提出需要改進的地方。

【學生】需要改進的地方①生成的氣體不一定完全進入下一裝置；②錐形瓶中存在二氧化碳；③堿石灰除了吸收二氧化碳還會吸收水，會導致結果偏大；④空氣中的二氧化碳會進入堿石灰，也會導致結果偏大……

【教師】如何解決呢？請討論改進方案，畫出示意圖。

【學生】改進方案示意圖如圖6所示?？梢岳眠@個裝置來算一算這瓶潔廁劑是否達標。

【教師】取18.25 g 潔廁劑裝入分液漏斗，錐形瓶中裝入足量碳酸鈣，充分反應后測得U 型管中的堿石灰增重1.1 g。通過計算分析該產(chǎn)品是否達標。

【學生】設潔廁劑中HCl 的質量為x

潔廁劑中 HCl 的質量分數(shù)為（1.825/18.25）*100%=10%＜12%，符合國家標準。

【拓展延伸】潔具清洗劑已經(jīng)廣泛應用于家庭日常生活，國家制定相應的標準（GB/T21241-2007）來規(guī)范，并提供了潔廁劑中酸度的測定方法，請閱讀資料進行了解。

【教師】該方法是一種定量研究的方法—酸堿中和滴定，該方法主要利用中和反應的原理進行。中和反應過程中溶液中 H+的濃度是如何變化的？為什么要使用酚酞作為指示劑？

【小組討論得出結論】在實驗開始時溶液顯酸性，隨著氫氧化鈉溶液的滴加，H+和OH-生成了H2O，H+的量逐漸減少，當H+被消耗完后，溶液呈中性，pH=7，溶液無色，再滴加一滴，溶液呈堿性，酚酞變?yōu)榧t色，停止滴加，完成中和反應。由于鹽酸和氫氧化鈉反應沒有明顯現(xiàn)象，我們借助酚酞指示劑來進行終點判斷。

【教師】依據(jù)中和反應，氫氧化鈉與氯化氫完全反應，通過已知濃度和用量計算出實際參加反應氫氧化鈉的量，再依據(jù)方程式即可求出氯化氫的質量，進而求出鹽酸濃度。這就是將來在高中階段要學習的中和反應原理。

子任務三、潔廁劑使用知多少

【教師】潔廁劑為什么能夠起到潔廁的作用？首先來看看資料。

【教師】馬桶里有紅色鐵銹，使用潔廁劑能除去嗎？請觀看視頻！用方程式表示一下。

【學生】Fe2O3+6HCl =2FeCl3+3H2O

【教師】再看說明書，使用潔廁劑需要注意以下事項。請大家討論說明理由。

【學生】1.大理石主要成分是碳酸鈣，能與稀鹽酸反應。

2.酸有腐蝕性。

3.鹽酸具有揮發(fā)性。

4.2HCl+NaClO=NaCl+Cl2↑+H2O

【教師】通過我們共同努力，我們完成了潔廁劑的探秘，談談你的收獲。

【學生】認識了潔廁劑的成分，探究了潔廁劑中 HCl 的含量，知道了合理使用潔廁劑的方法。

六、項目教學設計反思

通過本節(jié)課的教學，筆者深刻體會到“生活是最好的素材”。基于課程標準，整合相關資料，選取實物、特殊器具、化學史、潔廁劑等真實的情境素材，以認識物質的組成、結構、性質及應用，增進學生對科學探究的理解，發(fā)展了學生核心素養(yǎng)。

經(jīng)過本項目的實施，從學生的課堂表現(xiàn)可以看出，進階型問題的設置、實驗的開放性探究及教師與學生的互動都符合新課標提出的素養(yǎng)發(fā)展要求。［5］一方面進階性問題的設置能引發(fā)學生進行高階思維活動，并能主動構建知識體系；另一方面，教師的追問、評價和示范等環(huán)節(jié)有效促進了學生用化學知識解決真實問題，并且在問題解決過程中學生也不斷反思其認識思路和角度，外顯其思維過程，從而診斷了學生的學習發(fā)展障礙點，提升了其解決問題的能力，實現(xiàn)了將項目式教學與復習課整合形成的真實問題解決的素養(yǎng)發(fā)展模式。

參考文獻

［1］中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準（2022版）［S］.北京：北京師范大學出版社，2022.

［2］何彩霞.化學學科核心素養(yǎng)導向的大概念單元教學探討［J］.化學教學，2019（11）：44-48.

［3］楊玉琴，倪娟.從情境素材到教學情境：如何創(chuàng)設富有價值的問題情境［J］.化學教學，2020（7）：10-15.

［4］吳星.中學化學學科理解疑難問題解析.上海：上海教育出版社，2020.

［5］李曉倩等.氧化還原反應復習的項目式教學設計與實施—探秘“84”消毒液［J］.化學教育（中英文），2020，41（17）：43-47.