一“境”串聯(lián)，二“維”并進

摘 要：《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》倡導(dǎo)基于情境的問題解決，在問題解決中學(xué)習(xí)化學(xué)。《鹽》專題復(fù)習(xí)教學(xué)，以雙效泡打粉為情境載體，串聯(lián)整節(jié)課；通過定性與定量兩個維度——探究雙效泡打粉的發(fā)泡原理、測定雙效泡打粉的發(fā)泡效果，對鹽的性質(zhì)、離子共存等相關(guān)知識進行系統(tǒng)復(fù)習(xí)，在基于真實情境問題的解決中發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué)；教學(xué)情境；核心素養(yǎng)；專題復(fù)習(xí)；《鹽》

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“新課標(biāo)”）指出：“真實、生動、直觀且富有啟迪性的學(xué)習(xí)情境，能夠激發(fā)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣，引發(fā)學(xué)生的思考，幫助學(xué)生建構(gòu)大概念和核心概念，促進學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展?！?［1］據(jù)此，《鹽》專題復(fù)習(xí)教學(xué)，通過創(chuàng)設(shè)貫穿式的情境主線，從定性、定量兩個維度，引導(dǎo)學(xué)生在情境問題的解決中涵育化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、 教學(xué)目標(biāo)

“鹽”的知識屬于新課標(biāo)“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用”學(xué)習(xí)主題中“物質(zhì)的多樣性”大概念下的一個核心知識——常見的酸、堿、鹽。新課標(biāo)對“鹽”的學(xué)業(yè)要求包括：能依據(jù)物質(zhì)的組成對物質(zhì)進行分類，能依據(jù)物質(zhì)的類別列舉一些簡單的鹽。能舉例說明物質(zhì)性質(zhì)的廣泛應(yīng)用及性質(zhì)與用途之間的關(guān)系；能利用常見物質(zhì)的性質(zhì)，分析、解釋一些簡單的化學(xué)現(xiàn)象和事實；能運用研究物質(zhì)性質(zhì)的一般思路與方法，從物質(zhì)類別的視角，初步預(yù)測常見的酸和堿的主要性質(zhì)，設(shè)計實驗方案，分析、解釋有關(guān)的實驗現(xiàn)象，進行證據(jù)推理，得出合理的結(jié)論；能基于真實問題情境，依據(jù)常見物質(zhì)的性質(zhì)，初步分析和解決相關(guān)的綜合問題。［2］

鹽與現(xiàn)實生活聯(lián)系密切，是中考基礎(chǔ)題（如填空題、選擇題）、實驗探究與開放題、信息題等考查的知識范圍，試題考查學(xué)生知識的形成過程與方法以及實驗探究能力。因此，在中考復(fù)習(xí)階段很有必要進行系統(tǒng)的專題復(fù)習(xí)。

《鹽》專題復(fù)習(xí)課的教學(xué)目標(biāo)包括：

1. 探究鹽的化學(xué)性質(zhì)和應(yīng)用，理解復(fù)分解反應(yīng)的本質(zhì)。

2. 通過實驗探究、交流分享和反思評價，培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析、證據(jù)推理與論證等素養(yǎng)，促進高階思維的發(fā)展。

3. 通過觀察、思考、分析有關(guān)的現(xiàn)象和原理，感受真實的、有趣的、有用的化學(xué)，體悟化學(xué)對生活、生產(chǎn)的作用，發(fā)展分類觀。

二、 教學(xué)思路

新課標(biāo)鼓勵和倡導(dǎo)“教師在教學(xué)中創(chuàng)造性地設(shè)計和開發(fā)學(xué)習(xí)情境素材”［3］。雙效泡打粉是一種常見的鹽類，其作為復(fù)配膨松劑被廣泛用于蛋糕、饅頭、餅干等食品制作。我們考慮以雙效泡打粉為情境載體串聯(lián)整節(jié)專題復(fù)習(xí)課。首先，依據(jù)教學(xué)目標(biāo)，從情境素材中提煉核心問題。組織學(xué)生閱讀雙效泡打粉的配料表，并據(jù)此提出五個問題，引導(dǎo)學(xué)生從定性角度研究雙效泡打粉；然后，讓學(xué)生設(shè)計實驗測定雙效泡打粉的發(fā)泡效果，從定量角度研究雙效泡打粉。從而，在學(xué)生分析問題、解決問題的過程中推進課堂教學(xué)。學(xué)生思考交流、科學(xué)探究、設(shè)計實驗方案、收集實驗證據(jù)、開展定量計算、進行誤差分析、優(yōu)化實驗方案，經(jīng)歷多種高階思維活動，解決情境問題。在這樣的教學(xué)活動中，學(xué)生通過定性研究雙效泡打粉，培養(yǎng)分類觀、變化觀、物質(zhì)性質(zhì)決定用途（或保存）的化學(xué)觀念；通過定量研究雙效泡打粉的發(fā)泡效果，發(fā)展科學(xué)思維，增強實踐能力。具體的教學(xué)思路如圖1所示。

三、 教學(xué)過程

《鹽》專題復(fù)習(xí)教學(xué)，以雙效泡打粉為情境載體，串聯(lián)整節(jié)課；通過定性與定量兩個維度——探究雙效泡打粉的發(fā)泡原理、測定雙效泡打粉的發(fā)泡效果，對鹽的性質(zhì)、離子共存等相關(guān)知識進行系統(tǒng)復(fù)習(xí)，在基于真實情境問題的解決中發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

（一） 定性研究雙效泡打粉

教師出示圖2所示的“無鋁害雙效泡打粉”外包裝及其配料表，并提供相關(guān)信息：檸檬酸（H3C6H5O7）、焦磷酸二氫二鈉（Na2H2P2O7）、葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯（C6H10O6）都是食品添加劑，四種物質(zhì)均易溶于水，其水溶液都呈酸性。

接著，教師通過如下5個問題引導(dǎo)學(xué)生閱讀配料表，定性研究雙效泡打粉。

1. 請閱讀雙效泡打粉配料表，并對配料表中的物質(zhì)進行分類。

2. 雙效泡打粉是使用廣泛的食品膨松劑。請根據(jù)雙效泡打粉配料表，說出食品膨松劑的發(fā)泡原理是什么？

3. 雙效泡打粉加入水中或受熱都能產(chǎn)生氣體嗎？生成了哪種氣體？請收集實驗證據(jù)驗證你的猜想，并用化學(xué)方程式表示反應(yīng)原理。

4. 怎樣理解“雙效泡打粉”中“雙效”的含義？

5. 依據(jù)雙效泡打粉的組成，請你補充其貯存條件。

問題1要求學(xué)生根據(jù)雙效泡打粉的配料表對其組成展開分類研究，學(xué)生可以將配料表中的物質(zhì)分為無機物和有機物。其中，碳酸鈣、碳酸氫鈉和焦磷酸二氫二鈉（依據(jù)化學(xué)式判斷）是無機物，這三種無機物都屬于鹽，碳酸鈣、碳酸氫鈉屬于碳酸鹽；淀粉、葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯、檸檬酸（依據(jù)化學(xué)式判斷）是有機物。對于問題2，學(xué)生根據(jù)雙效泡打粉的配料表可以判定泡打粉的兩種發(fā)泡原理：一是將泡打粉加入水中，其中的酸（檸檬酸）與碳酸鹽（碳酸鈣和碳酸氫鈉）發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成二氧化碳氣體；二是在烘焙過程中，碳酸氫鈉受熱分解生成二氧化碳氣體。問題3要求學(xué)生收集證據(jù)、展開推理論證，進而驗證自己的猜想是否正確。學(xué)生設(shè)計的實驗方案主要有兩種。方案1：如下頁圖3所示，取適量泡打粉加入試管中，通過分液漏斗向試管內(nèi)加入20 mL水，發(fā)現(xiàn)有大量氣體生成，將氣體通入澄清石灰水，石灰水變渾濁說明生成了二氧化碳氣體。涉及的化學(xué)反應(yīng)為：2H3C6H5O7 +3CaCO3Ca3（C6H5O7）2+3H2O+3CO2↑， H3C6H5O7+3NaHCO3Na3（C6H5O7） + 3H2O+3CO2↑ ， CO2 + Ca（OH）2CaCO3↓+ H2O。方案2：如下頁圖4所示，取適量泡打粉加入試管中并加熱，將生成的氣體通入澄清石灰水，石灰水變渾濁說明生成了二氧化碳氣體。涉及的化學(xué)反應(yīng)為： 2NaHCO3△/

Na2CO3 +H2O + CO2↑，CO2 + Ca（OH）2CaCO3↓+ H2O。

問題4是對問題3的延續(xù)，學(xué)生不難理解“雙效”是指兩次“發(fā)酵”：第一次“發(fā)酵”是在常溫下，泡打粉中的酸性原料溶于水后與碳酸鹽（碳酸鈣和碳酸氫鈉）發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成二氧化碳氣體；第二次“發(fā)酵”是烘焙加熱過程中，碳酸氫鈉受熱分解產(chǎn)生二氧化碳氣體。這樣發(fā)酵速度更快、更充分，使產(chǎn)品達到膨脹及松軟的效果，保證產(chǎn)品外觀膨松飽滿，彈性更佳，口感更好。問題5要求學(xué)生根據(jù)泡打粉的性質(zhì)推測保存方法，泡打粉遇水、受熱都會發(fā)生化學(xué)變化，因而應(yīng)密封保存于陰涼處。

以定性研究雙效泡打粉為真實情境，引導(dǎo)學(xué)生形成認(rèn)識物質(zhì)性質(zhì)及其變化的思路方法，即：從物質(zhì)類別的視角認(rèn)識并研究物質(zhì)的性質(zhì)，通過實驗探究認(rèn)識物質(zhì)性質(zhì)及變化；初步形成化學(xué)學(xué)科特有的認(rèn)知方式——“宏觀—微觀—符號”三重表征；初步形成證據(jù)推理能力，基于事實和邏輯開展推理論證的能力，培養(yǎng)符號理解、信息搜索、信息整理、實驗設(shè)計、動手操作、語言表達，歸納概括、演繹推理等關(guān)鍵能力，發(fā)展化學(xué)觀念、科學(xué)思維和科學(xué)探究與實踐等核心素養(yǎng)。

（二） 定量研究雙效泡打粉

師 現(xiàn)有5.0g雙效泡打粉，要計算生成二氧化碳的最大量，兩種碳酸鹽的質(zhì)量應(yīng)如何取值？

生 按配料表中的最大量取值。

生 依據(jù)雙效泡打粉配料表可知，5.0g泡打粉中最多含m（CaCO3）=5.0g×40% =2.0g， 最多含m（NaHCO3）=5.0g×30%= 1.5g。

生 這兩種碳酸鹽最多生成二氧化碳的質(zhì)量為m（CO2）=0.88g+0.79g≈1.7g。

師 請設(shè)計實驗方案，并測定5.0g雙效泡打粉生成二氧化碳的質(zhì)量。

（學(xué)生小組討論、設(shè)計實驗方案。）

生 （展示實驗方案，如圖5所示）在盛有5.0g雙效泡打粉的燒杯中加入足量稀鹽酸，充分反應(yīng)，由于有二氧化碳氣體逸出，體系減輕的質(zhì)量就是二氧化碳的質(zhì)量。

師 怎樣確定稀鹽酸已經(jīng)足量？

生 不再有氣泡生成，說明稀鹽酸已經(jīng)足量。

（學(xué)生按照該實驗方案進行實驗，實驗數(shù)據(jù)如表1所示。）

師 實驗測定生成3.1g二氧化碳，遠大于理論值1.7g，造成測定結(jié)果偏大的原因有哪些？如何優(yōu)化實驗方案？

生 造成測定值偏大的原因有兩個：一是泡打粉與稀鹽酸劇烈反應(yīng)，有液體濺出燒杯；二是水蒸氣、氯化氫氣體伴隨二氧化碳一起逸出。

師 請同學(xué)們小組合作，進一步優(yōu)化實驗方案，并畫出實驗裝置示意圖。

生 （展示實驗方案，如圖6所示）在錐形瓶內(nèi)加入5.0g泡打粉，向分液漏斗內(nèi)加入足量稀硫酸，稱量整個裝置的質(zhì)量，充分反應(yīng)后再稱量整個裝置的質(zhì)量，質(zhì)量差就是二氧化碳的質(zhì)量。

師 這樣的實驗裝置有何不足之處？

生 二氧化碳的密度大于空氣，反應(yīng)后錐形瓶內(nèi)仍有二氧化碳殘留，導(dǎo)致測定結(jié)果偏小。

師 如何進一步優(yōu)化實驗裝置？

生 （展示實驗方案，如圖7所示）用洗耳球向錐形瓶內(nèi)不斷鼓入空氣，將殘留在錐形瓶內(nèi)的二氧化碳氣體排出，從而減少二氧化碳在裝置內(nèi)的殘留量。

師 還有其他思路計算二氧化碳的質(zhì)量嗎？

生 可以利用堿石灰吸收二氧化碳，干燥管增加的質(zhì)量就是生成的二氧化碳的質(zhì)量。

師 請小組合作設(shè)計實驗方案，并畫出裝置示意圖。

生 （展示實驗方案，如圖8所示）干燥管增加的質(zhì)量就是反應(yīng)后生成的二氧化碳氣體的質(zhì)量。

（學(xué)生按照該實驗方案進行實驗，實驗數(shù)據(jù)如表2所示。）

師 實驗測定生成的二氧化碳為2.2g，仍然大于理論值1.7g，造成測定值偏大的原因有哪些？

生 造成測定值偏大的原因有兩個：第一，干燥管中的堿石灰還能吸收空氣中的水和二氧化碳；第二，用洗耳球鼓氣過程中，空氣中的二氧化碳也會被堿石灰吸收。

師 怎樣進一步優(yōu)化實驗方案？請畫出實驗裝置圖。

生 （展示實驗方案，如下頁圖9所示）用氫氧化鈉溶液吸收鼓入空氣中的二氧化碳；增加一個U形干燥管，吸收反應(yīng)后生成的二氧化碳；利用球形干燥管吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣，從而排除空氣對實驗造成的干擾。

師 除了差量法之外，還有其他方法測量二氧化碳的質(zhì)量嗎？

生 可以通過測量二氧化碳的體積，進而計算二氧化碳的質(zhì)量。

師 實驗方案怎樣設(shè)計？請畫出實驗裝置圖。

生 （展示實驗方案，如圖10所示）量筒內(nèi)水的體積，就是二氧化碳的體積。

師 造成實驗誤差的因素有哪些？

生 二氧化碳能溶于水，導(dǎo)致測定結(jié)果將偏小。

師 如何優(yōu)化實驗方案？請畫出實驗裝置圖。

生 在水中滴加適量植物油，防止二氧化碳溶于水，從而減小實驗誤差。

（學(xué)生按照該實驗方案進行實驗，實驗數(shù)據(jù)如表3所示。）

師 實驗測定生成的二氧化碳為0.7g，遠小于理論值1.7g，造成測定值偏小的原因有哪些？

生 可能是裝置漏氣。

生 植物油不能完全阻隔二氧化碳氣體溶于水；同時，導(dǎo)管內(nèi)有水殘留，造成測定結(jié)果偏小。

怎樣通過實驗測定5.0g泡打粉生成二氧化碳的質(zhì)量？提出該問題的目的有三個：一是引導(dǎo)學(xué)生形成測定氣體質(zhì)量的兩種思路方法，即反應(yīng)前后的質(zhì)量差以及測定體積計算質(zhì)量；二是開展可計量的化學(xué)計算，組織學(xué)生思考通過計量哪些數(shù)據(jù)可以求得二氧化碳的質(zhì)量；三是在不斷優(yōu)化實驗方案的過程中，培養(yǎng)學(xué)生歸納概括、批判性思維、辯證思維等關(guān)鍵能力。通過系列問題，引導(dǎo)方向、組織互動、優(yōu)化方案、開展實驗、記錄并處理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論、分析誤差，讓學(xué)生在具體的實驗探究過程中增強實踐能力，在解決真實復(fù)雜的問題中逐步培養(yǎng)系統(tǒng)思維。

參考文獻：

［1］［2］［3］中華人民共和國教育部.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）［S］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022：44，20-21，44.

*本文系江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃立項課題“在初中化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生‘證據(jù)推理與模型認(rèn)知’學(xué)科素養(yǎng)的實踐研究”（編號：D/2020/02/170）、蘇州市教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃立項課題“初中化學(xué)關(guān)鍵能力培育的實踐研究”（編號：2021/X/02/029/01）、蘇州市教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃立項課題“基于UbD模式下初中生學(xué)科核心素養(yǎng)培育路徑研究”（編號：2021/C/02/015/01）的階段性研究成果。