促進核心素養融合發展的項目式教學

來源:用戶上傳      作者:李俊紅

　　摘要：從現實世界問題“配料如何使鴨蛋變成皮蛋”確立項目“皮蛋制作”，通過“是何：皮蛋的由來與營養價值”“如何：皮蛋的泥料與制作原理”“為何：皮蛋的吃法與注意事項”“若何：皮蛋的配方與檢驗建?！钡人膫€任務，融酸堿鹽性質復習于真實情境真實問題解決的探究實踐，促進了學生核心素養的融合發展。
　　關鍵詞：酸堿鹽的性質及應用；項目式學習；復習教學；實驗探究；核心素養
　　文章編號：1008-0546（2023）03-0056-07 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B
　　doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2023.03.013
　　傳統復習課教學注重化學知識的歸納和運用知識解題能力的培養，義務教育化學課程標準（2022年版，以下簡稱新課標）要求“設計真實情境下不同陌生度和復雜度的問題解決活動，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，注重開展項目式學習活動，引導學生‘做中學’‘用中學’‘創中學’，促進學生核心素養的發展”[1]。如何從知識傳授到核心素養落地？如何從紙筆解題到解決實際問題？如何開展基于真實情境、問題解決的項目式學習落實新課標的教學要求？基于以上思考，筆者嘗試從學生提出的現實問題“配料如何使鴨蛋變成皮蛋”確立項目“皮蛋制作”，通過“是何：皮蛋的由來與營養價值”“如何：皮蛋的泥料與制作原理”“為何：皮蛋的吃法與注意事項”“若何：皮蛋的配方與檢驗建?！钡人膫€任務，融酸堿鹽性質復習于真實情境真實問題解決的探究實踐，取得了較好的復習效果。
　　一、設計思路
　　本教學案例的功能定位是酸堿鹽性質及應用的復習，適合九年級化學下學期中考前總復習使用，共1課時。皮蛋是學生熟悉的風味美食，和學生生活密切相關，本節課所選皮蛋配料（生石灰、碳酸鈉、食用鹽、飲用水）相互間的反應及反應后成分的檢驗，承載了新課標對酸堿鹽性質及應用的學業質量要求“能從宏觀、微觀、符號相結合的視角說明物質變化的現象和本質。能根據解決與化學相關的簡單問題的需要，運用物質檢驗等實驗探究的一般思路與方法，設計簡單的實驗探究方案，能對實驗證據進行分析推理，得出合理的結論。體會物質的性質及應用與日常生活的密切聯系，認R化學科學對解決實際問題的重要意義”[1]。項目確立的設計思路見圖1。
　　項目學習目標如下：
　?。?）通過品嘗皮蛋的情境體驗，能從現實問題凝練化學問題，具有對物質世界及其變化的好奇心、探究欲；成果。
　　（2）通過經歷制作皮蛋的泥料浸出液成分的探究過程，增強動手實踐能力，養成嚴謹求實的科學態度。能用“宏―微―符”三重表征復分解反應，能設計合理的實驗方案，檢驗物質的酸堿性、碳酸根離子、氯離子和氫氧根離子（有干擾），建構混合物質體系中物質檢驗的一般思路，形成物質分類（組成）決定性質、性質決定應用的學科觀念；
　?。?）通過對皮蛋美食的起源、營養、原理和吃法等的了解，贊賞化學對滿足人民日益增長的美好生活需要作出的貢獻，增強民族自豪感和社會責任，形成合理的物質觀和健康的飲食習慣。
　　二、教學流程
　　項目學習過程主要包括5個教學環節：確立、規劃項目（教學環節1）→實施項目（教學環節2-4）→評價項目（教學環節5+課后作業展示）。項目學習流程見圖2。
　　三、教學過程
　　1.創設情境，明確任務
　　【教師】同學們吃過皮蛋嗎？關于皮蛋，你能提出什么化學問題？（播放部分學生品皮蛋提問題的視頻。）
　　【學生】觀看視頻，思考問題：皮蛋為什么有松花，蛋黃為什么有溏心，吃起來為什么有澀味，怎么吃能除怪味，皮蛋是否含鉛，如何制作皮蛋，為什么要用這些配料：生石灰、碳酸鈉、食用鹽和飲用水。
　　【教師】出示學生所品皮蛋的相關信息（見圖3），提出學科問題：制作皮蛋過程中，配料之間有無發生反應，如何設計實驗驗證反應后的成分，這些成分如何發揮作用使鴨蛋變成皮蛋，皮蛋是誰發明的，皮蛋有何營養，皮蛋有哪些吃法，需要注意什么。這就是我們今天的學習任務。通過本節課的學習，你能否自制配方腌制皮蛋，在某個特別的日子比如你的生日，送給生養你的父母，特別是你的母親，是不是很有意義？
　　設計意圖：基于真實情境引發真實問題，情境既和學生生活實際密切相關，又承載初中化學的核心知識―酸堿鹽的性質及應用（復分解反應和物質的檢驗）。從生活走進化學，激發學生對物質世界的好奇心和探究欲，明晰項目實施的路徑，明確項目最終成果是自制皮蛋，滲透德育教育。
　　制作過程：
　　將生石灰、碳酸鈉、水、食用鹽和黃泥等配料按比例調成漿糊狀，將調制好的料漿均勻裹滿鮮蛋，密封保存，數天后即可食用。
　　2.皮蛋的起源與營養價值
　　【教師】皮蛋美食是誰發明的？皮蛋有何營養價值？
　　【學生】匯報網上查閱的資料：皮蛋也叫松花蛋和堿蛋，相傳明代江蘇一家茶館，店主在應客時將泡過的茶葉倒在有鴨蛋的爐灰中，主人在清茶渣時發現剝開的鴨蛋黝黑光亮有花紋，聞到一種特殊香味，嘗起來香滑爽口，這便是皮蛋的由來。
　　【教師】介紹明代1504年《竹嶼山房雜部》和明代1633年《養余月令》對皮蛋制作配方的記載，清代《隨息居飲食譜》提到“皮蛋，味辛、澀、甘、咸，能瀉熱、醒酒、去大腸炎、治瀉痢，能散能斂”[2]，皮蛋這道傳統風味美食距今已經五百多年，是我國古代勞動人民智慧的體現，是世界食品加工史上一項了不起的成就。皮蛋味澀、咸，這描述的是物質的什么性質？從這個性質可以預測制作皮蛋的配料中含有什么物質？
　　【學生】感受我國古代勞動人民制作皮蛋對世界食品加工史的貢獻，了解皮蛋的藥用價值，從物質性質推測制作皮蛋的配料里有堿性物質和食用鹽。
　　設計意圖：對于非挑戰性的學習任務，通過課前完成課上交流的方式，培養學生資料搜集和語言表達能力。通過師生對皮蛋起源查閱資料的對照，發展學生對史料來源權威性的判斷意識。通過對皮蛋起源及營養的歷史了解，增強民族自豪感和社會責任，樹立文化自信。體會物質性質與物質成分的關系。

　　3.皮蛋的泥料與制作原理
　　【教師】這些配料是怎么制成皮蛋的？播放制作皮蛋^程的視頻。在調漿過程中，配料間有無發生化學反應？請同學們根據圖3完成學習任務1。
　　【學習任務1】寫出制作皮蛋調漿過程中配料之間發生反應的化學方程式，根據圖4，說出反應的微觀本質。
　　【學生】CaO+H2O=Ca（OH）2 Ca（OH）2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH
　　【教師】反應的基本反應類型是什么？
　　【學生】化合反應和復分解反應。
　　【教師】復分解反應為什么能發生？
　　【學生】生成沉淀。
　　【追問】溶液中哪對離子反應生成了沉淀？【學生】鈣離子和碳酸根離子反應生成碳酸鈣。
　　【教師】制作皮蛋的配料若加了草木灰，做出來的皮蛋就是黑色的。草木灰的主要成分是？草木灰發生反應的化學方程式是？
　　【學生】Ca（OH）2+ K2CO3=CaCO3↓+2KOH
　　【追問】這個復分解反應能發生，是因為哪對離子發生了變化？請模仿圖4畫出碳酸鉀和氫氧化鈣反應的微觀示意圖（見圖5）。
　　【學生】評價：圖5（a）碳酸鉀在溶液中解離出碳酸根離子和鉀離子，不是鉀單質，鉀離子和氫氧根離子結合生成氫氧化鉀，氫氧化鉀在溶液中又解離出氫氧根離子和鉀離子，反應前后鉀離子和氫氧根離子沒有變；（b）反應前后元素不守恒，反應后少畫一個鉀離子；（c）正確。
　　【歸納】化學反應不同，化學方程式不同，微觀反應的本質可以相同，可見微觀反應本質更能揭示一類反應的規律。
　　【教師】如果把包裹在皮蛋（圖3b）外層的泥料刮下來，加蒸餾水溶解過濾，得到泥料浸出液，泥料浸出液里面有什么？溶液的酸堿性如何？請完成學習任務2。
　　【學習任務2】皮蛋（殼）外層包裹泥料浸出液中一定含有的溶質是，可能含有的溶質是，浸出液呈 （填“酸性”“中性”或“堿性”），如何設計實驗驗證？
　　【學生】一定有氫氧化鈉，因為這是反應生成的；一定有氯化鈉，因為沒參加反應；可能有碳酸鈉或氫氧化鈣，因為可能有一種過量。溶液一定呈堿性，因為一定有的氯化鈉顯中性，氫氧化鈉顯堿性，可能有的氫氧化鈣、碳酸鈉溶液均顯堿性。證明溶液顯堿性可用氯化鋇溶液，現象是有白色沉淀。
　　【教師】是什么物質和氯化鋇反應產生了白色沉淀，能證明溶液顯堿性？
　　【學生】碳酸鈉和氯化鋇反應生成碳酸鋇，說明有碳酸鈉，碳酸鈉溶液顯堿性。
　　【追問】使溶液顯堿性的粒子是氫氧根離子還是碳酸根離子？證明溶液顯堿性是證明氫氧根離子還是碳酸根離子？
　　【學生】氫氧根離子。
　　【教師】如何設計實驗證明溶液顯堿性？
　　【學生】酚酞、石蕊、氯化鎂、硫酸銅、氯化鐵、pH 試紙。
　　【追問】你是怎么想到用這些方法的？
　　【學生】這些都是堿的化學性質，而且有明顯現象：指示劑變色、產生白色、藍色或紅褐色沉淀或pH>7。
　　【歸納】對。檢驗物質首先要分析物質所屬的類別，依據物質類別具有性質產生的特征現象來確定物質的成分。
　　【分組實驗】用pH試紙測浸出液的pH，匯報pH=8或9。
　　【教師】浸出液可能有氫氧化鈣。如何設計實驗證明？解釋說明為什么能用這個方法？
　　【學生】取樣，加碳酸鈉溶液，若有白色沉淀，則有氫氧化鈣。利用堿和鹽反應，有碳酸鈣白色沉淀。
　　【追問】有沒有另一種方法讓鈣離子沉淀呢？這利用的是堿的什么性質？
　　【學生】用二氧化碳，堿（氫氧化鈣）和非金屬氧化物（二氧化碳）反應生成沉淀。
　　【追問】能不能用無色酚酞變紅，證明有氫氧化鈣？
　　【學生】不能，因為溶液中有氫氧化鈉，也顯堿性。
　　【歸納】對于混合物體系中物質的檢驗，除了考慮待檢物的類別、性質，也需要考慮體系中有無干擾物，利用待檢物和干擾物組成上的差異，確定所加試劑產
　　生的現象是待檢物的特征性質產生的。
　　【學生演示】往浸出液里吹氣和不吹氣的作對照。吹氣的不變渾濁，說明浸出液中沒有氫氧化鈣。
　　【教師】浸出液里沒有氫氧化鈣，就一定有碳酸鈉嗎？如何設計實驗檢驗混有氯化鈉、氫氧化鈉溶液的碳酸鈉？有同學設計了實驗方案（見圖6），請談談你的看法。
　　【學生】圖6（a）利用碳酸鈉和堿反應有白色沉淀，（b）利用碳酸鈉和鹽反應有白色沉淀，（c）利用碳酸鈉和酸反應有氣泡和石灰水變渾濁，以上方案都對。
　　【追問】這些現象有沒有可能是體系中氯化鈉或氫氧化鈉產生的？判斷的依據是？
　　【學生】根據復分解反應發生的條件，氫氧化鈉和氯化鈣會生成氫氧化鈣微溶物，會看見白色渾濁嗎？
　　【學生演示】氫氧化鈉溶液中加氯化鈣溶液產生白色渾濁。
　　【歸納】檢驗碳酸鈉，依據鹽的化學性質，根據反應產生的明顯現象（氣泡、沉淀等）確認物質成分，同時要考慮體系中有無干擾物，所以圖6（b）最好不用氯化鈣檢驗碳酸鈉。
　　【追問】能否用圖6（c）所示，直接用泥料固體加鹽酸，把氣體通入澄清石灰水做實驗驗證碳酸鈉？
　　【學生】不能，因為泥料中含碳酸鈣。
　　【追問】泥料中碳酸鈣是怎么生成的呢？這里檢驗碳酸鈉實際上檢驗的是？
　　【學生】碳酸鈣是碳酸鈉變的，實際上是檢驗碳酸根離子。
　　【學生演示】用圖6（c）檢驗碳酸鈉，發現有氣泡，石灰水變白色渾濁，說明含碳酸鈉。
　　【教師】浸出液中的氯化鈉如何檢驗？

　　【學生】加硝酸銀溶液，若有白色沉淀，則有氯化鈉。
　　【追問】在待檢物的w系中，白色沉淀有沒有可能是除氯化鈉外的物質和硝酸銀產生的呢？如何改進實驗方案？
　　【學生】碳酸鈉和硝酸銀反應會生成碳酸銀白色沉淀，可以再加稀硝酸，碳酸銀會和硝酸反應，氯化銀不會，所以若沉淀不消失，則說明有氯化鈉。
　　【分組實驗】取樣，加硝酸酸化的硝酸銀溶液，有白色沉淀，說明有氯離子。
　　【教師】現在已檢驗出浸出液中含碳酸鈉、氯化鈉，那么氫氧化鈉如何檢驗？有同學設計要先除去碳酸鈉再加酚酞檢驗和除去碳酸鈉的方案（見圖7），請談談你的看法。
　　【學生】因為碳酸鈉溶液也顯堿性，對檢驗氫氧化鈉的堿性會造成干擾，所以要除去碳酸鈉，除去碳酸鈉再加酚酞，若變紅，則有氫氧化鈉。
　　【教師】為什么不除氯化鈉？圖7（b）除碳酸鈉為什么不能用鹽酸和氫氧化鈣，而能用氯化鋇溶液？
　　【學生】氯化鈉溶液顯中性，對檢驗氫氧化鈉無影響。鹽酸把待檢物氫氧化鈉也除了，氫氧化鈣萬一加過量，溶液顯堿性對檢驗氫氧化鈉有干擾。氯化鋇溶液顯中性，又能和碳酸鈉反應。
　　【追問】氫氧化鈣即使加適量，也不能用，為什么？
　　【學生】反應生成了氫氧化鈉，對原待檢物有干擾。
　　【歸納】若待檢物體系中有干擾物，應根據干擾物所屬的類別和性質除去干擾物，同時注意不能把待檢物除去，也不能加入新的干擾物。
　　【追問】氯化鋇溶液加多少？加少量可以嗎？
　　【學生】加少量除不干凈碳酸鈉，要加過量。
　　【追問】怎么判斷碳酸鈉完全除去？
　　【學生】取反應后的澄清液，加氯化鋇，觀察沒有白色沉淀，則說明碳酸鈉沒了。
　　【追問】碳酸鈉除干凈后檢驗氫氧化鈉，只能用酚酞？還有別的方法？
　　【學生】石蕊、硫酸銅或氯化鐵溶液。
　　【小結】對，利用堿的化學性質產生的明顯現象可以幫助我們確認溶液中氫氧根離子的存在。
　　【分組實驗】用過量氯化鋇溶液除去碳酸鈉，清液加酚酞變紅，說明有氫氧化鈉。
　　【教師】同學們用實驗證明泥料浸出液呈堿性，堿有腐蝕性。這是不是提醒我們制作皮蛋在調漿過程中盡量不用手直接接觸，同時注意保護眼睛，盛放泥漿的容器還要考慮是否與堿反應。這也解釋了吃皮蛋時為什么要蘸醋。這些堿性物質如何發揮作用使鴨蛋變成皮蛋？
　　【學生】觀看皮蛋制作原理的視頻，體會物質性質和應用的關系。
　　【歸納】皮蛋制作關鍵利用的是泥料中堿性物質使蛋白質變性的原理。泥料中的強堿氫氧化鈉等經蛋殼滲入鮮蛋后，與蛋白質發生反應，使之分解、凝固放出少量硫化氫氣體，同時滲入的堿會和蛋白質分解出的氨基酸反應生成鹽的晶體沉積在凝膠狀的皮蛋蛋清中，便出現朵朵白色的“松花”，而硫化氫氣體與蛋清蛋黃中的礦物質反應生成各種硫化物，于是蛋清蛋黃顏色發生改變。[3]
　　設計意圖：從皮蛋商品標簽和制作視頻中獲取信息，書寫化學方程式，判斷化學反應基本反應類型，從“宏觀-微觀-符號”三重視角表征復分解反應，培養學科思維，引導比較碳酸鈉、碳酸鉀和氫氧化鈣反應的化學方程式和微觀本質，為高中學習離子反應做了鋪墊?；谡鎸嵡榫秤H身經歷對泥料浸出液中碳酸根離子、氯離子以及除去碳酸鈉檢驗氫氧化鈉的探究實踐，突破課本驗證氫氧化鈉部分變質的教學難點。[4]應用酸堿鹽的性質解決實際問題，培養嚴謹求實的科學態度和以實驗為主的科學探究能力，培養物質檢驗從定性到粗定量的意識，形成性質決定應用的學科觀念。
　　4.皮蛋的吃法與注意事項
　　【設問】皮蛋有哪些吃法？需要注意什么？
　　【學生】小組匯報皮蛋吃法與注意事項：含鉛少食；配姜末和醋；不宜與甲魚、李子、紅糖同食。
　　【歸納】皮蛋雖然美味也不能貪吃，還要注意皮蛋和哪些食物相生相克，吃得科學身體才會更健康。
　　設計意圖：引導學生課前查閱資料，對怎么吃皮蛋，吃多少，為什么這么吃有了進一步的認識，引導形成合理的物質觀和健康的飲食觀念。
　　5.皮蛋的配方與檢驗建模
　　【教師】通過本節課的學習，你能否自制配方制作皮蛋（課后作業），畫出混合物體系中物質檢驗的一般思路？
　　【成果展示】學生設計的自制皮蛋配方（見圖8）和物質檢驗的一般思路（見圖9）。
　　【歸納】本節課無論是對制作皮蛋泥料浸出液成分的檢驗，還是對皮蛋制作原理的探尋，充分體現了酸堿鹽、性質、應用三者的關系，它們是什么關系？展示板書（見圖10）。
　　設計意圖：自制皮蛋配方和物質檢驗建模的評價設計，旨在反饋學生對制作皮蛋配料定性定量的認識水平和物質檢驗基于物質類別具有性質產生特征現象確認物質成分的關聯水平。展示以大概念統領的結構化板書，點出統攝本節課具體內容的大概念：物質組成決定物質性質，物質性質決定物質應用。
　　四、評價反思
　　本節課是廈門市鄒標名師工作室開展送教活動的一節示范課。聽完本節課后，廈門實驗中學正高級教師鄒標認為，本節課課題引入基于學生生活實際，拉近了化學與學生的情感，激發了學生學習化學的興趣，通過皮蛋制作的真實情境，巧妙地把知識（酸堿鹽的性質、物質檢驗）、能力（學習理解、應用實踐、遷移創新）、素養（結構觀、變化觀、宏微結合、實驗探究、證據推理、科學態度）有機融合，設計小組匯報、學生板演、演示、分組等多樣化的學習活動，引導學生開展符號表征、設計驗證、解釋說明、證據推理等具有化學學科特質的高級思維活動，通過教師不斷追問層層遞進，引發學生思維進階，最后板書點出統攝具體學習內容的大概念：物質組成、性質、應用的關系，皮蛋制作項目的完成指向學生的學科知識建構、問題解決能力提升及核心素養的發展。
　　此外，學生課堂表現及評價反饋（見圖8和圖9）顯示：學生知道團隊合作能更快完成實驗，缺乏合作的精細指導和磨合體驗；學生知道制作皮蛋的定性配方，缺乏定量意識；學生知道依據物質化學性質產生的明顯現象可以確認物質成分，缺乏物質化學性質或物理性質依據的類別視角；知道物質檢驗若有干擾物，需要比較干擾物和待檢物的性質除去干擾物，缺乏更多的實際問題解決經歷?？偠灾?，通過本節課的學習，正如學生所言“思想上知道了要從定性到定量，性質決定用途；知識上知道了‘泥’的成分是什么；生活上知道了皮蛋的吃法和制作過程”。課后一些同學紛紛嘗試在家里自制皮蛋，希望在班級能展示制作過程和成果。本節課雖然取得了預設的教學效果，有些環節仍需進一步思考：學生展示與時間緊迫的突出矛盾；內容優化與時間分配的合理問題；板書結構化與呈現時機的適當性問題等。
　　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年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022.
　　[2]杜正國.皮蛋史話[J].烹調知識，1998（2）：31.
　　[3]彭衛.《皮蛋中的化學》教學過程實錄[J].化學教學，2003（1）：50-54.
　　[4]人民教育出版社，課程教材研究所，化學課程教材研究開發中心.義務教育教科書（九年級化學下冊）[M].北京：人民教育出版社，2012.


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