初中化學“溶液與酸專題復(fù)習”的項目式教學
——自制汽水*

易 容 包義才

（1. 南京市江北新區(qū)玉帶實驗學校 江蘇 南京 211512；2. 南京市金陵中學龍湖分校 江蘇 南京 211500）

一、項目內(nèi)容主題分析

1.教學主題內(nèi)容分析

《義務(wù)教育化學課程標準（2022年版）》指出，可以利用自制汽水作為項目式學習活動，發(fā)展學生多角度分析和解決實際問題，提煉研究物質(zhì)性質(zhì)的一般思路與方法，以及合作、實踐、創(chuàng)新等能力。［1］本節(jié)課是中考前關(guān)于溶液部分難點和酸的性質(zhì)的一節(jié)綜合性復(fù)習課，主要內(nèi)容包括檢驗溶液酸堿性和酸堿度的基本方法，知道酸性對人體健康的影響，酸的化學性質(zhì)；溶液溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的計算及結(jié)合化學方程式的定量計算；氣體溶解度的影響因素等。對于溶液中溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的計算這一難點，經(jīng)常采用的復(fù)習方式是利用往年中考試題進行精講精練、變式訓(xùn)練，學生會覺得枯燥乏味而抵觸計算的訓(xùn)練。對于酸的性質(zhì)及溶液酸堿性的檢驗這一難點，經(jīng)常采用例題講解、羅列性質(zhì)、書寫方程式、訓(xùn)練的循環(huán)模式，學生無法建構(gòu)出物質(zhì)類別與性質(zhì)之間的對應(yīng)關(guān)系并靈活應(yīng)用，更無法對事實進行歸納概括、分析解釋認識物質(zhì)的基本方法。針對這些困境，筆者嘗試利用課后小實驗設(shè)計一個項目“自制汽水”，選取學生生活中很喜歡的不同口味的碳酸飲料的配置與檢驗過程，通過預(yù)規(guī)劃項目、規(guī)劃項目、配置汽水并檢驗其性質(zhì)提交探究報告等任務(wù)，從定性到定量、由類別到性質(zhì)，由性質(zhì)到應(yīng)用，層層遞進，引導(dǎo)學生思維提升，將教學內(nèi)容融入其中，達到綜合復(fù)習的目的。［2］同時也引導(dǎo)學生在復(fù)習相關(guān)化學知識的同時認識到酸堿性對人體健康的影響，對飲料的選擇有所判斷，了解長期飲用碳酸飲料對身體的危害，學會健康生活。［3］

2.學生思維水平分析

通過對本班32名學生的前置作業(yè)與交流，溶液溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的計算及利用化學方程式計算，26人能夠正確書寫步驟并計算正確，6 人無思路。利用所給信息設(shè)計實驗方法：檢驗所制汽水的酸堿性及其化學性質(zhì)3人沒有思路，25人能寫出簡單檢驗方法，4人能寫出4條以上要點，實驗方案的語言表達有困難，且對實驗方案缺失反思與評價。根據(jù)前置作業(yè)不難發(fā)現(xiàn)學生基于前期復(fù)習的結(jié)果及生活經(jīng)驗去解決問題，但是與實際結(jié)果還是有差距的。在本項目中，從設(shè)計到實施再到反思，一步步引導(dǎo)學生的思維進階，將物質(zhì)類別性質(zhì)應(yīng)用關(guān)聯(lián)起來。關(guān)于本項目學生已有知識和通過本項目想解決的問題列表如表1所示。

表1 “自制汽水”學情分析

表2 項目任務(wù)及教學流程

二、項目教學目標

（1）通過實驗探究汽水的化學性質(zhì)，知道可以通過物質(zhì)類別認識具體物質(zhì)性質(zhì)，了解觀察、實驗以及對事實進行概括、分析解釋等認識物質(zhì)性質(zhì)的基本方法，提煉研究物質(zhì)性質(zhì)的一般方法。

（2）結(jié)合檸檬酸與小蘇打發(fā)生的化學反應(yīng)，形成性質(zhì)決定用途的化學觀念，同時結(jié)合汽水酸堿性的檢驗、化學性質(zhì)的探究結(jié)論結(jié)合資料信息得出長期應(yīng)用汽水對人體危害形成科學的物質(zhì)觀和健康觀；根據(jù)溶液溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)計算及化學方程式計算，體會定量研究在實際中的價值。

（3）在真實問題情境中，綜合運用化學學科知識及方法進行實驗探究，激發(fā)化學學習興趣，感悟嚴謹求實的科學態(tài)度，了解化學對社會發(fā)展的重要價值。

三、項目任務(wù)及教學流程

四、項目事實過程及學生學習成果

1.預(yù)規(guī)劃項目

【學生活動1】各小組根據(jù)教師提供的資料和信息，設(shè)計本組的配料表，部分小組的作品見圖1，在課堂上各小組與教師一起討論完善。

圖1 項目規(guī)劃預(yù)設(shè)計（學生）

【學生活動2】預(yù)測自制飲料的酸堿性，說明依據(jù)。

【學生活動3】設(shè)計實驗方案探究汽水的化學性質(zhì)。

【學生作品】部分學生設(shè)計的實驗方案見圖2，課堂中各小組與教師一起完善。

圖2 項目方案設(shè)計（學生）

2.自制汽水

【學生活動1】提出配料表中物質(zhì)質(zhì)量怎么確定。

【情境】視頻：自制汽水。

【教師引導(dǎo)】自制的汽水也屬于溶液，如果我們按照500 mL飲料瓶中加入2勺白糖和適量的果汁，加入約1.5 g小蘇打，注入涼白開水充分溶解后至480 mL，假設(shè)此時溶液密度為1 g/mL，請大家計算該碳酸氫鈉溶液溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)。

【學生】1.5 g/（480 mL×1 g/mL）×100%=0.31%。

【教師】繼續(xù)加入檸檬酸，小蘇打和檸檬酸混合后質(zhì)量會改變嗎？

【學生猜想】（1）摻檸檬酸的小蘇打質(zhì)量不要變；（2）由于是蘇打水，小蘇打與檸檬酸反應(yīng)可能會產(chǎn)生氣體，質(zhì)量可能會發(fā)生變化。

【提供信息】小蘇打是碳酸鹽，而檸檬酸是酸，兩者相反應(yīng)，就會產(chǎn)生二氧化碳和檸檬酸鈉。檬酸和小蘇打反應(yīng)的化學方程式是：

【教師】請計算與1.5 g 碳酸氫鈉反應(yīng)需要檸檬酸多少克。

【學生活動2】設(shè)與1.5 g 碳酸氫鈉反應(yīng)需要檸檬酸質(zhì)量為x。

答：與1.5 g碳酸氫鈉反應(yīng)需要檸檬酸1.14 g。

【教師】根據(jù)計算結(jié)果，請同學們就圖1所示的配料表，談?wù)勀愕目捶ā?/p>

【學生活動3】A比較含糊，碳酸氫鈉質(zhì)量不準確；B比較完善，沒有說明果汁的種類和質(zhì)量；C沒有說明用量，無法實施。

【教師】一方面看配料種類的齊全性，另一方面要知道具體用量。

【學生活動4】根據(jù)完善后的配料表自制汽水。見圖3。

圖3 自制汽水

【學生活動5】相互品嘗評價自制汽水。

【學生】為什么我們自制的汽水不如市場購買的汽水好喝？

【教師】碳酸飲料（汽水）是指在一定條件下充入二氧化碳氣的飲料。果味型碳酸飲料指以香料為主要賦香劑，果汁含量低于2.5%，除了添加劑和配料的不同，二氧化碳含量（20℃時體積倍數(shù)）不低于1.5倍，我們在常溫常壓下是難以完成的，我們該用什么方法才能提高二氧化碳在水中的溶解度呢？

【學生】降低溫度或者增大壓強。

3.探究汽水的化學性質(zhì)

【學生活動1】根據(jù)各自設(shè)計的方案，進行實驗，證據(jù)推理。

【教師】巡視指導(dǎo)學生分組實驗，統(tǒng)計展示小組實驗結(jié)論（表3）。有6個小組經(jīng)過討論完善方案共達到4 種以上方法探究汽水的化學性質(zhì)。得到結(jié)論，所配置汽水呈酸性，pH小于7，可以使石蕊溶液變紅，可以與活潑金屬反應(yīng)，與碳酸鹽反應(yīng)，與堿反應(yīng)，與金屬氧化物反應(yīng)等。

表3 各小組實驗方案及完成情況

【教師引導(dǎo)】有的小組雖然提出了很多方案但是為什么大部分沒有成功呢？

【學生】跟溶液濃度有關(guān)，溶液太稀酸性較弱；指示劑變色觀察不到是因為有的組加入有色果汁，無法觀察變色情況。

【教師】通過實驗?zāi)闶欠駥︼嬘锰妓犸嬃嫌辛死硇哉J識。

【學生】破壞牙齒，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松。

【信息】碳酸飲料主要成分包括碳酸水、檸檬酸、白糖、香料，有些含有咖啡因、人工色素等。（1）喝碳酸飲料會越喝越渴，飲料含有大量碳酸物質(zhì)，會促進水分排出，嚴重會導(dǎo)致脫水。（2）易造成肥胖，因為碳酸飲料中含有大量糖分。（3）易損傷牙齒，碳酸飲料含有大量酸性糖類產(chǎn)品，會對牙齒的牙根進行腐蝕。（4）影響消化，碳酸飲料含有大量二氧化碳很容易引起腹脹、腹痛，影響食欲。（5）飲量過多容易導(dǎo)致骨質(zhì)疏松，碳酸飲料含有大量的磷酸，會潛移默化地影響骨骼。（6）飲量過多會導(dǎo)致腎結(jié)石，碳酸飲料含有大量咖啡因，是導(dǎo)致腎結(jié)石形成的重要因素。

【教師】看來汽水雖然可以給我們帶來夏日的清涼，但是為了身體健康并不適合長期飲用。

4.提交探究報告

各小組探究報告經(jīng)過小組互評，教師評價不難發(fā)現(xiàn)：（1）學生的語言表達能力及實驗設(shè)計的完整性、準確性增強，初步學會了從定性和定量的視角研究物質(zhì)的組成及變化，在真實的情境中復(fù)習了酸的化學性質(zhì)；（2）經(jīng)歷科學探究的完整過程后，報告內(nèi)容的邏輯性增強，學生開展自主學習活動并與同伴合作、分享、反思、改進學習的結(jié)果；（3）用定量思維進行證據(jù)推理得出結(jié)論的過程可視化，學生根據(jù)信息進行檸檬酸加入量的計算，理解一般加入檸檬酸是過量的，猜測溶液呈酸性，從而進行進一步的探究。（4）學生對于溶液濃度對實驗影響有了進一步的認識，即使實驗失敗也能積極思考如何改進實驗獲得成功。（5）深切感受到化學的學習價值，有的小組在實驗結(jié)論中寫道“碳酸飲料雖然好喝但是對健康不利”，達成了“樹立科學物質(zhì)觀、健康觀”的教學目標。

五、項目式教學反思及改進建議

1.豐富項目式學習的選題和設(shè)計

新課標對于項目式學習活動有許多建議，如何將其轉(zhuǎn)化為實際的教學設(shè)計有一定難度的，本節(jié)課以溶液配置為載體，除了復(fù)習溶液的相關(guān)知識外，還挖掘其酸性溶液的檢驗及化學性質(zhì)的探究。在面臨中考沖刺，必要的習題訓(xùn)練是必不可少的，學生覺得難度較高的都是探究類型的題目，完全可以將探究類試題改編成相應(yīng)的項目研究內(nèi)容，學生樂于接受并利用本節(jié)課模型加以解決，可謂事半功倍，這才是“少而精”的習題，達到舉一反三的效果，并能有效提高學生的思維能力。

2.課時限制可以利用微項目化實施

項目式學習往往需要較長的時間、跨度大量的信息收集和多學科的綜合應(yīng)用，對于時間緊迫面臨升學壓力的初三學生沒有如此充足的時間與精力，因此將項目微型化、簡易化貼近專題的設(shè)計，保留其指向思維，將項目式學習與實際專題復(fù)習結(jié)合是非常有必要的。本課課時是比較緊張的，如果安排2～3課時可以進行更有效的大單元復(fù)習，將溶液、酸堿鹽的性質(zhì)深入復(fù)習，對小蘇打和檸檬酸進行深入的探究和設(shè)計，學生會有更深的理解，學困生也能跟上節(jié)奏而非跟著其他學生單純地完成實驗。

3.項目式教學中注重教學評的一致性

教師作為組織者，最重要的任務(wù)是將評價的目標細化，明確重點及方向，根據(jù)不同的項目式實驗教學的內(nèi)容設(shè)計評價維度與標準，接下來將評價任務(wù)交給同學、組長、對方組員，學生有理有據(jù)在發(fā)現(xiàn)別人不足的同時反思自己的缺陷，鼓勵學生在課后進行更多嘗試和設(shè)計，例如本節(jié)課課后作業(yè)時，對于加入不同果汁的汽水進行數(shù)字化實驗的測定比較酸堿度的差異，中和反應(yīng)中酸堿度變化的實驗探究，激發(fā)學生持續(xù)測學習動力。在課前精心設(shè)計每個項目的學生評價內(nèi)容與標準，進行學生評價并反饋。結(jié)合具體的項目內(nèi)容，根據(jù)學生已有的認知水平、情緒情感，從六個維度確定具體的評價指標、評價者、評價方式等，在實驗教學中進行過程性評價及總結(jié)性評價（如表4所示）。

表4 學生項目化學習評價表