真實問題驅動下的化學課堂設計—以二氧化碳的性質探究為例

邱激揚，徐 玲

（江蘇省鎮江市外國語學校，江蘇 鎮江 212003）

真實問題驅動下的化學課堂設計—以二氧化碳的性質探究為例

邱激揚，徐 玲

（江蘇省鎮江市外國語學校，江蘇 鎮江 212003）

科學探究強調任務的真實性。本案例從生活中、實驗出發讓學生去主動發現問題，以問題為線索從猜想到方案探究逐步深入。以小組合作的學習方式探究，交流互動中思維碰撞達成深度探究。

真實問題；化學課堂；二氧化碳；性質探究

在課程標準中提倡探究學習的方式，讓學生親歷豐富的探究活動，探究現實世界中有意義的問題。學生主動地獲取化學知識，在探究中培養創新精神和實踐能力。探究的問題應該是源于真實情境，深層次的學習才會出現。探究課堂的設計是以問題為基礎，學生為主體，小組合作為主要學習方式，在教師的引導下，圍繞核心內容展開活動的過程。

奇妙的二氧化碳屬于的“身邊的化學物質”單元（上教版初中教材），蘊涵著豐富的素材。本節課是二氧化碳的拓展延伸。從身邊熟悉的生活作為切入點來引導學生探究，體驗化學與生活緊密聯系。幫助學生用去化學視角思考、產生質疑。因此在教學中創設情境讓學生在真實問題的驅使下，去探究解決問題的方法。

1 情境導入引發學生發現問題

愛因斯坦說過：提出一個問題往往比解決一個問題更為重要，因為解決一個問題也許僅僅是一個數學上或實驗上的技能而已，而提出新的問題，新的可能，從新的角度去看舊的問題，卻需要創造性的想象力，而且標志著科學的真正進步。

1.1 教學過程

播放視頻干冰熄滅燒杯中蠟燭。

師問：呈現了二氧化碳的哪些性質 ？

生答：不可燃、不助燃比空氣重。

師問：關于蠟燭的熄滅你還有什么疑問嗎？僅僅是二氧化碳使其熄滅的嗎？

生答：干冰易升華吸熱，產生水霧，會不會是產生的水霧讓蠟燭熄滅，干冰升華吸熱降溫能否導致蠟燭熄滅？

1.2 設計意圖

基于學生對于二氧化碳已經有著初步的認識，本節課的切入點是從學生熟知的身邊事物入手，引導他們對于真實生活的細致觀察，用會發現的眼睛去找到問題。

2 生活中“意外”發現，凸顯學生質疑能力培養

本節課的核心是以汽水為二氧化碳為氣體發生源來探究二氧化碳的性質，循序開展對于學生探究能力培養。從問題的發現、分析信息到實驗設計，每一個活動的側重點不同，從真實的實驗、熟悉的生活場景出發，讓學生體驗到問題解決的樂趣。

2.1 教學過程

學生實驗：雪碧汽水加上單孔塞附導管，搖動汽水瓶將氣體分別通入滴有石蕊的水和澄清石灰水中，略微加熱滴有石蕊試液的試管。

師問：通過實驗觀察所得到的現象與你預想的一致嗎？有意外嗎？

生答：觀察到滴有石蕊試液的水 從紫色—紅色—紫色，澄清石灰變渾濁。

部分學生的意外發現：我們組滴有紫色石蕊的溶液變成紅色再加熱始終還是紅色？

教師引導：仔細閱讀汽水標簽能從中找到什么？

學生閱讀后發現：標簽雪碧成分中有檸檬酸，它是不是一種酸，能使紫色石蕊變紅，剛才反應中我們搖晃汽水瓶時，可能有部分汽水沖進了試管中，如圖1所示。

圖1 雪碧汽水標簽

學生質疑：我們組的石灰水反應后還是澄清的，這是為什么呢？

教師引導：請分析實驗試劑、操作過程，聯系信息卡片，小組討論提出可能的猜想。

（信息卡片）化學反應1：Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O；當二氧化碳過量時化學反應2：CaCO3+H2O+CO2==Ca(HCO3)2生成的碳酸氫鈣能溶于水，所以又澄清 。

學生提出猜想：①石灰水保存不當，已經變質了。②過量的二氧化碳發生新反應。③檸檬酸進入試管中二氧化碳通入澄清石灰水中，檸檬酸與生成的碳酸鈣可能發生反應。

教師歸納：這些實驗中的“意外”是因為我們采用碳酸飲料來做二氧化碳的發生源，有著雜質的干擾。在我們的學習過程中研究的多是純凈物這樣可以簡化問題，而在現實生活中遇到的都是混合物。

2.1 設計意圖

本次探究活動中對于學生的探究能力培養是各有側重的，“石蕊溶液的變色”是引導學生觀察標簽，通過信息的提取來解釋問題；“石灰水不渾濁”是引導學生分析，多角度思考提出合理的猜想。

3 小組合作思維碰撞，走向深度探究

實驗方案的設計需要更多的高階思維，通過小組合作，學生討論中彼此交流思維碰撞能夠激發出更多的創意火花。

3.1 教學過程

師問：二氧化碳通入含有紫色石蕊水溶液中變紅色。那么是哪一種物質使石蕊變紅色呢？

學生討論：碳酸，也有可能是二氧化碳，水可能性應該可以排除，石蕊試液中本身就含有水。

師問：觀察圖2實驗設計，提出以汽水為二氧化碳的發生源，該如何設計對照組實驗？

圖2 石蕊溶液的變色實驗

學生分組討論呈現的方案如下：

方案1：將濕潤的石蕊試紙放在汽水瓶口，變紅后，將試紙在空中揮動，隨著水分晾干，紅色也漸漸退去。

方案2：如圖3所示，將改試管罩在汽水上方，發現濕潤的試紙變紅，將試管微熱后，紅色消失。

圖3 石蕊試紙的變色實驗

師問：如何實驗證明二氧化碳能溶于水？可以聯想裝置氣密性檢查的原理。

學生分組討論后方案如圖4所示。

①集氣瓶中加水倒置后玻璃片被吸住；②倒扣在水中的集滿氣體的試管；③瓶口放置一個去殼的雞蛋；④U形管液面變化；⑤錐形瓶中膨大的氣球 ；⑥飲料瓶身受壓變形。

圖4 實驗證明方案

學生實驗：驗證方案見圖4⑤和⑥。

學生質疑：該實驗是否真實有效？

二氧化碳能夠與水反應生成碳酸，因此瓶內氣壓變小。

（信息卡片）：1L水中約能溶解 1L二氧化碳氣體，而這1L氣體中絕大部分以二氧化碳分子的形式存在于水中，只有1%左右的二氧化碳與水反應生成了碳酸。

3.2 設計意圖

在實驗過程中循序漸進，問題逐步深入。對照組實驗設計中，培養學生控制變量的思維。小組合作中組內討論、組間交流，擴大了生生之間互動促進了創新思維的產生。。在實驗中主動發現問題，提出質疑。這是批判思維的培養。

4 學以致用培養學生解決真實問題的能力

4.1 教學過程

師問：市場上許多食品采用了充氣包裝，你知道其中的氣體成分嗎？

圖5 充氣包裝食品

（信息卡片）：這種充氣的包裝技術主要是為了能使食品較長時間地保質、保鮮。

如表1所示，學生自主設計實驗，分小組實驗。

表1 充氣包裝實驗

4.2 設計意圖

本活動是基于真實問題的解決，讓學生體會到學習化學的意義。

以小組為單位的合作形式，提升了學生解決問題能力；小組自行設計方案，組織實驗中檢驗可行性，培養學生綜合分析解決問題的能力。

5 教學反思

本案例選材從學生身邊熟悉的事物出發，激發學生的深度思考。在課堂中創設真實的問題情景，學生是在實驗中發現問題，產生質疑的，因此激發學生主動積極地投入探究。探究活動的設計是有梯度的，課堂導入啟發學生的猜想，汽水的探究活動從對照組實驗上升到學生獨立設計方案。課堂活動不再拘泥于探究形式上的完整，是貼近學生最近發展區的，教師搭建支架循序漸進的。小組合作是構建探究活動的基礎，在小組交流中能夠碰撞出新的思維火花。在探究活動中始終貫穿著質疑，從實驗視頻中水霧的質疑，到汽水實驗中的種種“意外”發現，契合著主流科學教育的觀點，問題的發現比問題的解決更為重要。學生在課堂小結中說道：“書本上寫的不一定都對，我們要敢于懷疑；我們看見的實驗現象并非代表著事實，它的后面有著真相。”

[1]胡久華，王磊.初中化學教學策略[M].北京：北京師范大學出版社，2010.

[2]中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2011.

[3]谷瑩瑩.常態化：科學探究教學的出路[J].中學化學教學參考，2012（5）：3-4.

[4]史密斯，雷根著.教學設計[M].龐維國，屈程等譯，華東師大出版社，2008.

Chemistry classroom design basic on real problem: Taking the nature of carbon dioxide as an example

Qiu Jiyang, Xu Ling
(Zhenjiang foreign language school, Zhenjiang 212003, China)

Real task is important in scienti fi c inquiry.In this case the students fi nd problems from life and experiment.They explore the world by clew and guess,and they carry out inquiry learning with group collaboration,discussing and communicating.

real problem; chemistry class; carbon dioxide; property research

邱激揚（1969— ），女，江蘇鎮江人，中學化學高級教師，碩士，校科研處主任，現為省級課題《基于問題解決的初中創造性科學活動》主持人，從事探究教學多年。徐玲（1979— ），女，江蘇泰興人，中學化學高級教師，鎮江市外國語黨總支副書記、副校長，現為教育部十二五課題《新課程背景下中小學價值教育校本化研究》子課題主持人，從事中學化學教育14年。