基于項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的“酸堿鹽”主題復(fù)習(xí)教學(xué)*
——以“制作膨松劑”為例

張 鵬 符愛(ài)琴

（1. 常州市武進(jìn)區(qū)星辰實(shí)驗(yàn)學(xué)校 江蘇 常州 213161；2. 蘇州市吳江區(qū)實(shí)驗(yàn)初級(jí)中學(xué) 江蘇 蘇州 215200）

項(xiàng)目化學(xué)習(xí)是學(xué)生在一段時(shí)間內(nèi)，通過(guò)研究一個(gè)可行的、具有挑戰(zhàn)性的、多學(xué)科交叉的項(xiàng)目，應(yīng)對(duì)一個(gè)真實(shí)的、有吸引力的和復(fù)雜的問(wèn)題、課題或挑戰(zhàn)，運(yùn)用多種認(rèn)知工具和信息資源，通過(guò)小組協(xié)作、探究學(xué)習(xí)，完成一個(gè)具有實(shí)際意義或具有一定社會(huì)效益的作品，從而掌握重點(diǎn)知識(shí)和技能，培養(yǎng)學(xué)生批判性思維、問(wèn)題解決能力、與他人協(xié)作能力以及自主探究學(xué)習(xí)能力。［1］義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 版）建議，對(duì)物質(zhì)性質(zhì)與應(yīng)用教學(xué)要開(kāi)展項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)真實(shí)情境和任務(wù)讓學(xué)生多角度分析和解決實(shí)際問(wèn)題，以培養(yǎng)合作、實(shí)踐、創(chuàng)新等能力［2］。

“應(yīng)用廣泛的酸堿鹽”是滬教版九年級(jí)化學(xué)下冊(cè)的重要內(nèi)容，是貫穿初高中化學(xué)課程內(nèi)容的核心知識(shí)，也是化學(xué)課程學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本章涉及的物質(zhì)多，學(xué)生對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)容易混淆；本章涉及的化學(xué)反應(yīng)多，很多學(xué)生未能從離子的角度認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)；同時(shí)，多角度探究化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生也存在困難。因此，對(duì)本章內(nèi)容進(jìn)行有效的復(fù)習(xí)顯得尤為重要。

常規(guī)的復(fù)習(xí)教學(xué)多以知識(shí)歸納、方法總結(jié)、試題演練為主，這樣的復(fù)習(xí)容量大，復(fù)習(xí)效果不理想。選擇“應(yīng)用廣泛的酸堿鹽”復(fù)習(xí)課作為關(guān)鍵詞進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的搜索，發(fā)現(xiàn)以“結(jié)合學(xué)生的心理狀態(tài)和認(rèn)知水平進(jìn)行負(fù)載知識(shí)點(diǎn)素材的選取，使學(xué)生感受知識(shí)重構(gòu)和問(wèn)題解決路徑”［3］、“引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行化學(xué)知識(shí)的創(chuàng)新和學(xué)習(xí)”［3］、“促進(jìn)學(xué)生知識(shí)應(yīng)用和問(wèn)題解決能力的提高，完成知識(shí)的遷移”［3］為目標(biāo)的教學(xué)設(shè)計(jì)相對(duì)匱乏。

一、課程標(biāo)準(zhǔn)要求和教材分析

課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）對(duì)該課題的要求是“能檢驗(yàn)溶液的酸堿性”“能運(yùn)用研究物質(zhì)性質(zhì)的一般思路與方法，從物質(zhì)類(lèi)別的角度，依據(jù)中和反應(yīng)初步預(yù)測(cè)常見(jiàn)的酸和堿的主要性質(zhì)”“能基于真實(shí)問(wèn)題情境，依據(jù)常見(jiàn)物質(zhì)的性質(zhì)，初步分析和解決相關(guān)的綜合問(wèn)題”“能基于物質(zhì)的性質(zhì)和用途，從辯證的角度，初步分析和評(píng)價(jià)物質(zhì)的實(shí)際應(yīng)用”“對(duì)化學(xué)品合理使用等社會(huì)性科學(xué)議題展開(kāi)討論”。

教材對(duì)本章知識(shí)的安排是:從日常生活中“酸”的體驗(yàn)出發(fā)，通過(guò)定性和定量方法進(jìn)行溶液酸堿性的檢測(cè)，并對(duì)其與生命活動(dòng)之間的關(guān)聯(lián)進(jìn)行分析，選擇幾種較為多見(jiàn)的酸、堿、鹽的化學(xué)性質(zhì)和反應(yīng)作為主要條線(xiàn)，其中，酸包括鹽酸、硫酸等，堿包括氫氧化鈉、氫氧化鈣等，鹽包括氯化鈉、純堿、小蘇打、碳酸鈣等。并結(jié)合其化學(xué)性質(zhì)對(duì)酸、堿、鹽的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行討論，中間學(xué)習(xí)金屬活動(dòng)性順序、化學(xué)肥料及化學(xué)史等有關(guān)知識(shí)。

“探究膨松劑中的化學(xué)問(wèn)題”是基于項(xiàng)目化學(xué)習(xí)理論設(shè)計(jì)和實(shí)施的初中化學(xué)復(fù)習(xí)課教學(xué)課例。本課例中學(xué)生圍繞膨松劑展開(kāi)項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)。綜合應(yīng)用酸堿鹽的性質(zhì)、物質(zhì)檢驗(yàn)鑒別的方法、實(shí)驗(yàn)基本操作、科學(xué)探究的一般過(guò)程、質(zhì)量守恒定律等知識(shí)與方法，應(yīng)用定性分析與定量分析結(jié)合形式，開(kāi)展科學(xué)研究論證，內(nèi)化化學(xué)知識(shí)，提升學(xué)生實(shí)踐能力，以此更好地借助化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際生活中的問(wèn)題。

二、項(xiàng)目化教學(xué)目標(biāo)

（1）能夠在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，探究膨松劑的成分、含量，感受真實(shí)的、有趣的、有用的化學(xué)。

（2）能夠在科學(xué)探究的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出假設(shè)、設(shè)計(jì)方案、搜集證據(jù)、得到結(jié)論、討論交流，并對(duì)誤差進(jìn)行分析，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。

（3）知道混合物中物質(zhì)含量的測(cè)定方法，通過(guò)自主互助、實(shí)驗(yàn)探究、交流分享和反思提高等活動(dòng)，體驗(yàn)認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)的思路與方法。

三、項(xiàng)目化教學(xué)流程

本節(jié)課的教學(xué)流程如圖1所示。

圖2 復(fù)配膨松劑的標(biāo)簽（部分）

四、項(xiàng)目實(shí)施

1. 項(xiàng)目任務(wù)：定性研究配料，膨松劑的成分是什么？

【展示】饅頭、雞蛋餅這些食物大家經(jīng)常吃，先觀察并品嘗。

【視頻播放】播放老師在家中烙雞蛋餅的視頻，并現(xiàn)場(chǎng)展示烙出的雞蛋餅。

師:老師烙出的餅為什么蓬松可口？在和面時(shí)老師加入了一種膨松劑，請(qǐng)同學(xué)們觀察現(xiàn)象。

【教師演示】向面粉中加入少量水和膨松劑并攪拌。師:可以觀察到什么現(xiàn)象？

生1:有少量氣泡產(chǎn)生。

師:氣體是什么？如何檢驗(yàn)？

生2:我認(rèn)為產(chǎn)生的氣體是氧氣，可以用帶火星的木條檢驗(yàn)。

生3:二氧化碳，把氣體通入石灰水。

……

師:請(qǐng)同學(xué)們利用老師所給的藥品、儀器及實(shí)驗(yàn)用品開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。

【學(xué)生活動(dòng)】向小塑料卡口袋中加入膨松劑及少量水，封緊卡口袋。等卡口袋鼓起后用注射器分別抽取兩管氣體，其中一支注射器輕輕推向帶火星的木條，另一支緩緩?fù)迫氤吻迨宜?。觀察現(xiàn)象。

師:觀察到什么現(xiàn)象？說(shuō)明什么問(wèn)題？

生:澄清石灰水變渾濁，說(shuō)明產(chǎn)生的氣體是二氧化碳。

追問(wèn):二氧化碳是怎么產(chǎn)生的呢？請(qǐng)同學(xué)們觀察標(biāo)簽，做出猜想。

【友情提醒】該復(fù)配膨松劑中的玉米淀粉是一種填充劑，和面時(shí)不產(chǎn)生二氧化碳。

生:可能是碳酸氫鈉和磷酸二氫鈣反應(yīng)產(chǎn)生的。

追問(wèn):你猜想的依據(jù)是什么？

生:磷酸二氫鈣溶于水可能呈酸性，而碳酸氫鈉會(huì)和酸性物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳。

追問(wèn):磷酸二氫鈣的水溶液是否為酸性呢？有哪些方法可以探究？

生:可以選擇金屬氧化物（CuO）、碳酸鹽（CaCO3）、難溶性堿［Fe（OH）3］、活潑金屬（Zn）和指示劑等物質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)。

【演示實(shí)驗(yàn)】將石蕊試劑滴入到磷酸二氫鈣溶液中，對(duì)溶液的變化進(jìn)行觀察。

師:觀察到什么現(xiàn)象？說(shuō)明什么問(wèn)題？

生:溶液變?yōu)榧t色，說(shuō)明磷酸二氫鈣溶液顯酸性，可以跟碳酸氫鈉發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳。

展示:Ca（H2PO4）2+2NaHCO3=CaHPO4+Na2HPO4+2CO2+2H2O

2.項(xiàng)目任務(wù)：定量研究配比，磷酸二氫鈣和碳酸氫鈉如何配比？

師:剛才我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，從配料的角度認(rèn)識(shí)了在和面時(shí)復(fù)配膨松劑產(chǎn)生氣泡的原因。如何知道磷酸二氫鈣和碳酸氫鈉的配比呢？大家覺(jué)得利用我們已有的知識(shí)，哪一種物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)容易得到？

生:碳酸氫鈉。

追問(wèn):如何得到碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？

生:將硫酸加入到膨松劑中，硫酸會(huì)跟碳酸氫鈉發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳，測(cè)量出產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量，然后根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量計(jì)算出碳酸氫鈉的質(zhì)量，最后獲得碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

師:為確保碳酸氫鈉完全反應(yīng)，加入硫酸的量有沒(méi)有要求？

生:硫酸要略過(guò)量，確保碳酸氫鈉完全反應(yīng)。

師:如何確保硫酸稍微過(guò)量？

生:加入硫酸至不再產(chǎn)生氣泡為止。

師:請(qǐng)同學(xué)們寫(xiě)出碳酸氫鈉與硫酸反應(yīng)的方程式。

展示:H2SO4+2NaHCO3=Na2SO4+2H2O+2CO2

師:在研究配料時(shí)，我們已經(jīng)知道碳酸氫鈉還會(huì)和磷酸二氫鈣發(fā)生反應(yīng)，請(qǐng)同學(xué)們對(duì)碳酸氫鈉與硫酸以及碳酸氫鈉與磷酸二氫鈣發(fā)生反應(yīng)的方程式進(jìn)行仔細(xì)觀察，從質(zhì)量的角度分析碳酸氫鈉與二氧化碳的關(guān)系，大家有何發(fā)現(xiàn)？

生:在這兩個(gè)方程式中，每168份質(zhì)量的碳酸氫鈉通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳都是88份質(zhì)量。

【資料展示】

師:如何測(cè)定二氧化碳的質(zhì)量？請(qǐng)同學(xué)們小組交流，設(shè)計(jì)方案，越多越好。

生1:通過(guò)堿石灰對(duì)二氧化碳進(jìn)行吸收，增加的質(zhì)量就是產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量。

生2:用氫氧化鋇溶液對(duì)產(chǎn)生的二氧化碳進(jìn)行吸收，增加的質(zhì)量也就是二氧化碳的質(zhì)量進(jìn)行測(cè)定。

生3:用氫氧化鋇溶液吸收二氧化碳，然后過(guò)濾、洗滌、干燥，對(duì)生成的碳酸鋇進(jìn)行稱(chēng)量，以碳酸鋇的質(zhì)量為依據(jù)進(jìn)行二氧化碳質(zhì)量的推算。

生4:可以收集二氧化碳，測(cè)量產(chǎn)生的二氧化碳的體積，根據(jù)二氧化碳體積計(jì)算二氧化碳質(zhì)量。

師:我們今天用通過(guò)測(cè)量反應(yīng)前后總質(zhì)量的差來(lái)確定二氧化碳的質(zhì)量。

【展示裝置】

師:如果用圖3 裝置來(lái)測(cè)量二氧化碳的質(zhì)量是否會(huì)產(chǎn)生誤差？為什么？

圖3

生:會(huì)產(chǎn)生誤差，二氧化碳逸出時(shí)會(huì)帶出錐形瓶中的水蒸氣。

追問(wèn):那么如何改進(jìn)呢？請(qǐng)同學(xué)們小組交流。

生:可以在錐形瓶瓶口處加一個(gè)裝有氯化鈣的干燥管，這樣水蒸氣就不會(huì)逸出。

師:很好！

【裝置展示】

師:下面，我們用改進(jìn)后的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

【學(xué)生活動(dòng)】通過(guò)圖4所示裝置開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，對(duì)二氧化碳的質(zhì)量進(jìn)行測(cè)定，并對(duì)碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行計(jì)算。

圖4

圖5 復(fù)配膨松劑的標(biāo)簽（部分）

師:同學(xué)們，大家的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是多少？

生1:測(cè)出二氧化碳的質(zhì)量是0.21 g，算出碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為26.7%。

生2:測(cè)出二氧化碳的質(zhì)量是0.23 g，算出碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29.3%。

生3:測(cè)出二氧化碳的質(zhì)量是0.18 g，算出碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22.9%。

生4:測(cè)出二氧化碳的質(zhì)量是0.19 g，算出碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24.2%。

【展示標(biāo)簽】

3.項(xiàng)目任務(wù)：感悟膨松劑的價(jià)值，膨松劑如何正確合理使用？

師:磷酸二氫鈣與碳酸氫鈉完全反應(yīng)時(shí)其質(zhì)量比為39∶28，而實(shí)際質(zhì)量比為1∶1，小于39∶28，也就是碳酸氫鈉的量要相對(duì)多一點(diǎn)，為什么呢？

【資料展示】

生:在加熱時(shí)碳酸氫鈉也會(huì)分解產(chǎn)生二氧化碳，實(shí)現(xiàn)二次膨脹，使餅、饅頭等更加蓬松。

師:很好，所以“復(fù)配膨松劑”中的“復(fù)”蘊(yùn)含兩次膨脹的意思。

【資料展示】膨松劑的作用:使口感飽滿(mǎn)松軟，加快了消化吸收，減少營(yíng)養(yǎng)素?fù)p失。

師:當(dāng)然膨松劑也不能多放，如果過(guò)多使用的話(huà)會(huì)使饅頭、餅等開(kāi)裂，影響口感，破壞食物中的營(yíng)養(yǎng)素，長(zhǎng)期使用會(huì)危害健康。

【展示標(biāo)簽】膨松劑的用量。

師:通過(guò)今天的學(xué)習(xí)，大家學(xué)到了哪些？

生1:今天我學(xué)習(xí)到了膨松劑的成分及作用原理。

生2:今天我學(xué)習(xí)到了可以通過(guò)科學(xué)探究來(lái)認(rèn)識(shí)物質(zhì)的組成、性質(zhì)、用途。

生3:今天的學(xué)習(xí)使我意識(shí)到我們要辯證地看待膨松劑等食品添加劑并合理使用它們。

師:通過(guò)今天這節(jié)課的學(xué)習(xí)和探討，我們了解了復(fù)配膨松劑的相關(guān)內(nèi)容，體驗(yàn)了科學(xué)探究的一般過(guò)程。除此以外，我們應(yīng)該合理地看待、使用膨松劑等食品添加劑。我想，利用所學(xué)化學(xué)知識(shí)，為人類(lèi)創(chuàng)造一個(gè)更為綠色、健康、安全的生活應(yīng)該成為每一位化學(xué)人的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)。

五、項(xiàng)目評(píng)價(jià)

項(xiàng)目化學(xué)習(xí)倡導(dǎo)教學(xué)評(píng)一體化的評(píng)價(jià)方式，在綜合評(píng)價(jià)的過(guò)程中反思優(yōu)化項(xiàng)目化學(xué)習(xí)過(guò)程和成果，多方面及時(shí)總結(jié)學(xué)習(xí)過(guò)程中的不足。在“制作膨松劑”項(xiàng)目教學(xué)過(guò)程中，筆者將“目標(biāo)”“情境”“任務(wù)”“活動(dòng)”“能力”等建構(gòu)為層層深入的認(rèn)知發(fā)展整體（見(jiàn)圖1），針對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程和項(xiàng)目化學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評(píng)估（見(jiàn)圖6、圖7），提高學(xué)生的探究能力。

圖6 學(xué)生設(shè)計(jì)的復(fù)配膨松劑的標(biāo)簽

圖7 學(xué)生設(shè)計(jì)的解決問(wèn)題的思路

六、教學(xué)反思

項(xiàng)目化學(xué)習(xí)實(shí)施中的關(guān)鍵點(diǎn)是將學(xué)科核心知識(shí)和重要原理置于情境中，學(xué)生通過(guò)小組合作、動(dòng)手實(shí)踐等方式進(jìn)行概念的自主建構(gòu)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)學(xué)科核心概念和原理的理解和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)學(xué)科知識(shí)顯性化。［4］從知識(shí)層面來(lái)看，學(xué)生在一系列任務(wù)活動(dòng)中，帶著疑問(wèn)進(jìn)行探究，在自主設(shè)計(jì)并實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中進(jìn)一步理解實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般思路、科學(xué)探究的一般要素、酸、堿、鹽的化學(xué)性質(zhì)等內(nèi)容；從能力層面來(lái)看，在項(xiàng)目任務(wù)過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)定性和定量實(shí)驗(yàn)探究了關(guān)于膨松劑的配料和配比，從而獲得了解決真實(shí)問(wèn)題的能力，掌握設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理的方法，也培養(yǎng)了學(xué)生將社會(huì)議題與化學(xué)相聯(lián)系的化學(xué)學(xué)科能力；從素養(yǎng)層面來(lái)看，圍繞“膨松劑”的真實(shí)問(wèn)題情境幫助學(xué)生理解物質(zhì)的性質(zhì)與用途的關(guān)系，并在實(shí)踐過(guò)程中通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，促進(jìn)了“化學(xué)觀念”“科學(xué)探究與實(shí)踐”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。從社會(huì)出發(fā)到社會(huì)中去，引發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)與社會(huì)關(guān)系的思考，進(jìn)一步提高社會(huì)責(zé)任感。［5］