巧設(shè)問題串，突出合作共學
——以初中化學“合理使用不銹鋼保溫杯”項目式學習為例

■仇 建

《義務(wù)教育化學課程標準（2022 年版）》強調(diào)，真實、生動、直觀而又富于啟迪性的學習情境，能夠激發(fā)學生的化學學習興趣，引發(fā)學生思考，更能幫助學生建構(gòu)大概念和核心概念。了解不同類物質(zhì)的性質(zhì)及其與實際應(yīng)用之間的關(guān)聯(lián)，有助于學生發(fā)展化學素養(yǎng)，提升應(yīng)用化學知識的能力。在九年級學生還未系統(tǒng)學習完初中化學知識的前提下，筆者遵循學生的認識規(guī)律，依據(jù)新課標和教材內(nèi)容，以“保溫杯的使用說明書”為真實背景，以問題串為主線，設(shè)計了本節(jié)課的教學活動，旨在讓學生通過回答一系列問題，對保溫杯使用說明背后的化學知識進行理解和探究，了解日常合理使用不銹鋼保溫杯的方法，認識金屬、塑料、酸堿、鹽等不同類物質(zhì)的性質(zhì)，實現(xiàn)對這些基礎(chǔ)知識和實際應(yīng)用之間的意義聯(lián)接，激發(fā)學生學習的好奇心和主動性。在此過程中，筆者運用啟發(fā)探究、討論交流、自主學習等多種教學方式，重點引導學生開展合作學習，使學生的核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力都得以發(fā)展。

一、問題設(shè)計

師：天氣越來越冷了，同學們大多會使用這種金屬制品——不銹鋼保溫杯，來儲備一些熱水。保溫杯里有什么化學知識呢？今天這節(jié)課，就讓我們一起走近不銹鋼保溫杯。

活動1 認識不銹鋼保溫杯的構(gòu)造

問題1：這個保溫杯的杯體、蓋子和密封圈分別由什么材料制成？

問題2：材料一般有哪些類別？

問題3：請閱讀資料1，并思考以下問題：（1）談?wù)勀銓辖鸬恼J識；（2）鐵的合金有哪兩類？（3）不銹鋼的成分有哪些？

資料1：在金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬，就可以制得具有金屬特性的合金。合金是混合物。鐵的合金有生鐵和鋼，我們把含碳量在2%～4.3%之間的鐵合金稱為生鐵，把含碳量在0.03%～2%之間的鐵合金稱為鋼。不銹鋼是我們生活中常見合金鋼中的一種，不銹鋼除含有鐵、碳外，還含有Cr、Ni，即不銹鋼中含有Fe、Cr、Ni、C等。常用食品級304不銹鋼，屬于奧氏體不銹鋼中的一種，含18%Cr、8%Ni等。

問題4：同學們，你們認為日常生活中大量使用的是純金屬制品，還是合金的制品呢？

如果學生回答是合金制品，教師還可以追問：為什么合金的用量更多呢？

問題5：結(jié)合小組實驗1的結(jié)果思考，保溫杯的杯體材料為什么選用不銹鋼，而不選用純鐵呢？

小組實驗1：比較純鐵與鐵合金、純銅與黃銅的硬度。操作1：將純鐵片與不銹鋼片互相刻畫。操作2：將純銅片與黃銅片互相刻畫。

設(shè)計意圖：引導學生認識保溫杯的本體、蓋子和密封圈的制作材料，材料的類型，為后續(xù)內(nèi)容做鋪墊；認識金屬材料包括純金屬和它們的合金，鐵的合金包含生鐵和鋼等類型，鋼中含有多種金屬元素和非金屬元素。金屬制成合金后，成分發(fā)生了改變，性能也發(fā)生了改變，基于問題5 的解決，學生進行了小組合作實驗1，培養(yǎng)了動手能力和積極思考的主動性，彰顯了主體地位。

問題6：純金屬和它們的合金都屬于金屬材料。金屬材料一般都具有哪些共同的物理性質(zhì)呢？

問題7：我們知道金屬一般具有優(yōu)良的導電、導熱性等共同的物理性質(zhì)，裝有開水的不銹鋼保溫杯不僅能保溫，而且拿著還不燙手，這又是為什么呢？

問題8：閱讀資料2，結(jié)合生活經(jīng)驗，說出用于生產(chǎn)杯蓋的塑料的一些性能。

資料2：不銹鋼保溫杯的蓋子是由乙烯與丙烯的聚合物（PP）加工而成，PP 是塑料中的一種。密封圈是硅橡膠，它是一種合成橡膠。塑料、合成橡膠都是合成有機高分子的材料。人們將塑料、合成橡膠、合成纖維（常用于生產(chǎn)服裝布料）稱之為三大合成材料。

問題9：說出老師手中不銹鋼保溫杯的具體構(gòu)造。

設(shè)計意圖：培養(yǎng)學生的總結(jié)歸納水平，引導學生綜合運用化學和物理知識分析，進行跨學科知識的融合，使學生更好地理解“用雙層不銹鋼、中間抽成真空”的目的；引導學生了解杯蓋的材料，促進學生進一步認識保溫杯的構(gòu)造及類比所使用的材料。

活動2 理解不銹鋼保溫杯的使用注意事項

師：同學們，你購買了一個新保溫杯，拆開包裝后，你會不會閱讀上面的使用注意事項？

屏顯：

不銹鋼保溫杯使用注意事項：1.請將產(chǎn)品放置于嬰幼兒觸摸不到的地方，以免燙傷或碰傷。2.請不要放入干冰、碳酸飲料、乳制品等。3.請不要靠近火源。4.加入熱飲時不宜過滿，以免溢出燙傷。5.外出攜帶時請確定關(guān)緊蓋子。6.喝熱飲時請注意溫度，以免燙傷。7.請不要在傾斜的狀態(tài)下或靠近臉的狀態(tài)下打開蓋子。8.請不要在洗碗機、烘碗機、微波爐中使用。

問題10：對于不銹鋼保溫杯的使用注意事項，你應(yīng)該采取什么樣的態(tài)度和做法？

問題11：注意事項中的1、4、5、6、7點都是大家容易理解的。第2點中，保溫杯中為什么不能加入干冰呢？

問題12：第2 點中，為什么不能加入碳酸飲料、乳制品呢？

問題13：結(jié)合小組實驗2，你觀察到的主要現(xiàn)象有哪些？

小組實驗2：將鐵絲加入酸中，觀察現(xiàn)象。操作1：將鐵絲放到稀鹽酸中，觀察現(xiàn)象。操作2：將鐵絲放到稀硫酸中，觀察現(xiàn)象。

設(shè)計意圖：引導學生在生活中購物時要關(guān)注商品的標簽，對標簽內(nèi)容要有質(zhì)疑精神，培養(yǎng)學生勇于修正或放棄錯誤觀點的科學精神；促進學生運用物理和化學知識來分析問題，理解干冰在杯內(nèi)升華后會產(chǎn)生大量氣體，造成杯內(nèi)氣壓過大，杯子勢必會成為極具威力的“炸彈”；引導學生學會從氣體的生成、物質(zhì)顏色的改變等角度描述實驗現(xiàn)象并思考為什么會發(fā)生這樣的變化，結(jié)合教師的解釋，促進他們理解不銹鋼保溫杯中不能加入碳酸飲料的原因。

問題14：酸性物質(zhì)腐蝕不銹鋼。結(jié)合小組實驗3，思考：在牛奶、咖啡、橙汁、豆?jié){、茶水、汽水等日常飲品中，哪些是呈酸性的呢？

小組實驗3：測定日常飲品的酸堿性。操作1：用pH 計測定牛奶的酸堿性。操作2：清洗pH 計。操作3：用pH 計測定咖啡的酸堿性。操作4：重復(fù)操作2后，再測定其他飲品的酸堿性。

問題15：觀察演示實驗，描述觀察的現(xiàn)象。

教師演示實驗：在酒精燈火焰上點燃制作杯蓋的PP材料。

追問：大家對說明書中“使用保溫杯時請勿靠近火源”又是怎么理解的？

問題16：你自己或家人有沒有不合理使用不銹鋼保溫杯的行為習慣？為延長保溫杯的使用壽命，或者避免其對人體和環(huán)境造成不良影響，我們應(yīng)該如何正確使用不銹鋼保溫杯？

問題17：生活中，在使用購回的物品前，我們需要做些什么？

設(shè)計意圖：加深學生印象，讓學生在生活中能更快識別具有酸性的飲品，對保溫杯杯蓋遇熱會變形、受損甚至會燃燒也有更深的認識；引發(fā)學生回憶平時錯誤使用保溫杯的做法，引導學生后續(xù)使用保溫杯時要關(guān)注注意事項，再拓展到其他生活用品，促進他們積極參加與化學有關(guān)的生活、社會問題的討論并做出合理的價值判斷。

二、教學反思

使用保溫杯是學生生活中的日常行為，將其作為教學情境，能讓學生產(chǎn)生更大的學習動力，課堂教學活動也不再是生硬的練習題，而是一個個解決現(xiàn)實問題的學習任務(wù)，這樣學生的學習就變得更加自主與協(xié)作。

教學過程中，筆者精心設(shè)計了教學內(nèi)容，如讓學生自主合作學習合金的相關(guān)知識，初步識別金屬和塑料兩種不同的材料；設(shè)計小組合作實驗、演示實驗等探究實驗活動，幫助學生更好地習得不銹鋼保溫杯使用的相關(guān)常識，理解使用不銹鋼保溫杯的注意事項，發(fā)展化學學科思維。對于筆者設(shè)定的大多數(shù)內(nèi)容，學生都是在合作中達成目標的，如回答問題時的討論交流、完成實驗時的通力協(xié)作、對實驗現(xiàn)象描述時的爭辯討論，等等。金屬和塑料是學生日常生活中常見物質(zhì)，而不同的學生對兩種物質(zhì)的陌生程度是不同的，以“合理使用不銹鋼保溫杯”為主題開展項目式學習，引導學生通過小組合作、實驗探究、討論交流等多樣化方式解決問題，能促進學生之間更好地交流與認知?？梢姡S富課堂教學內(nèi)容資源，以“知識問題化、問題情境化、學習探究化”實施課堂教學活動，能讓學生有效參與到問題的討論中去，課堂效果也能得到有效提升。