基于項目化學習的“酸堿鹽”主題復習教學*
——以“制作膨松劑”為例

張 鵬 符愛琴

（1. 常州市武進區(qū)星辰實驗學校 江蘇 常州 213161；2. 蘇州市吳江區(qū)實驗初級中學 江蘇 蘇州 215200）

項目化學習是學生在一段時間內，通過研究一個可行的、具有挑戰(zhàn)性的、多學科交叉的項目，應對一個真實的、有吸引力的和復雜的問題、課題或挑戰(zhàn)，運用多種認知工具和信息資源，通過小組協(xié)作、探究學習，完成一個具有實際意義或具有一定社會效益的作品，從而掌握重點知識和技能，培養(yǎng)學生批判性思維、問題解決能力、與他人協(xié)作能力以及自主探究學習能力。［1］義務教育化學課程標準（2022 版）建議，對物質性質與應用教學要開展項目化學習，設計真實情境和任務讓學生多角度分析和解決實際問題，以培養(yǎng)合作、實踐、創(chuàng)新等能力［2］。

“應用廣泛的酸堿鹽”是滬教版九年級化學下冊的重要內容，是貫穿初高中化學課程內容的核心知識，也是化學課程學習的重點和難點。本章涉及的物質多，學生對物質的性質容易混淆；本章涉及的化學反應多，很多學生未能從離子的角度認識化學反應的本質；同時，多角度探究化學反應的發(fā)生也存在困難。因此，對本章內容進行有效的復習顯得尤為重要。

常規(guī)的復習教學多以知識歸納、方法總結、試題演練為主，這樣的復習容量大，復習效果不理想。選擇“應用廣泛的酸堿鹽”復習課作為關鍵詞進行教學設計的搜索，發(fā)現(xiàn)以“結合學生的心理狀態(tài)和認知水平進行負載知識點素材的選取，使學生感受知識重構和問題解決路徑”［3］、“引導學生進行化學知識的創(chuàng)新和學習”［3］、“促進學生知識應用和問題解決能力的提高，完成知識的遷移”［3］為目標的教學設計相對匱乏。

一、課程標準要求和教材分析

課程標準（2022年版）對該課題的要求是“能檢驗溶液的酸堿性”“能運用研究物質性質的一般思路與方法，從物質類別的角度，依據(jù)中和反應初步預測常見的酸和堿的主要性質”“能基于真實問題情境，依據(jù)常見物質的性質，初步分析和解決相關的綜合問題”“能基于物質的性質和用途，從辯證的角度，初步分析和評價物質的實際應用”“對化學品合理使用等社會性科學議題展開討論”。

教材對本章知識的安排是:從日常生活中“酸”的體驗出發(fā)，通過定性和定量方法進行溶液酸堿性的檢測，并對其與生命活動之間的關聯(lián)進行分析，選擇幾種較為多見的酸、堿、鹽的化學性質和反應作為主要條線，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。并結合其化學性質對酸、堿、鹽的實際應用進行討論，中間學習金屬活動性順序、化學肥料及化學史等有關知識。

“探究膨松劑中的化學問題”是基于項目化學習理論設計和實施的初中化學復習課教學課例。本課例中學生圍繞膨松劑展開項目學習活動。綜合應用酸堿鹽的性質、物質檢驗鑒別的方法、實驗基本操作、科學探究的一般過程、質量守恒定律等知識與方法，應用定性分析與定量分析結合形式，開展科學研究論證，內化化學知識，提升學生實踐能力，以此更好地借助化學知識解決實際生活中的問題。

二、項目化教學目標

（1）能夠在實驗的基礎上，探究膨松劑的成分、含量，感受真實的、有趣的、有用的化學。

（2）能夠在科學探究的過程中，發(fā)現(xiàn)問題、提出假設、設計方案、搜集證據(jù)、得到結論、討論交流，并對誤差進行分析，對設計方案進行優(yōu)化。

（3）知道混合物中物質含量的測定方法，通過自主互助、實驗探究、交流分享和反思提高等活動，體驗認識物質性質的思路與方法。

三、項目化教學流程

本節(jié)課的教學流程如圖1所示。

圖2 復配膨松劑的標簽（部分）

四、項目實施

1. 項目任務：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？在和面時老師加入了一種膨松劑，請同學們觀察現(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:有少量氣泡產生。

師:氣體是什么？如何檢驗？

生2:我認為產生的氣體是氧氣，可以用帶火星的木條檢驗。

生3:二氧化碳，把氣體通入石灰水。

……

師:請同學們利用老師所給的藥品、儀器及實驗用品開展實驗。

【學生活動】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，另一支緩緩推入澄清石灰水中。觀察現(xiàn)象。

師:觀察到什么現(xiàn)象？說明什么問題？

生:澄清石灰水變渾濁，說明產生的氣體是二氧化碳。

追問:二氧化碳是怎么產生的呢？請同學們觀察標簽，做出猜想。

【友情提醒】該復配膨松劑中的玉米淀粉是一種填充劑，和面時不產生二氧化碳。

生:可能是碳酸氫鈉和磷酸二氫鈣反應產生的。

追問:你猜想的依據(jù)是什么？

生:磷酸二氫鈣溶于水可能呈酸性，而碳酸氫鈉會和酸性物質反應產生二氧化碳。

追問: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）和指示劑等物質進行檢驗。

【演示實驗】將石蕊試劑滴入到磷酸二氫鈣溶液中，對溶液的變化進行觀察。

師:觀察到什么現(xiàn)象？說明什么問題？

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

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

2.項目任務：定量研究配比，磷酸二氫鈣和碳酸氫鈉如何配比？

師:剛才我們通過實驗探究，從配料的角度認識了在和面時復配膨松劑產生氣泡的原因。如何知道磷酸二氫鈣和碳酸氫鈉的配比呢？大家覺得利用我們已有的知識，哪一種物質的質量分數(shù)容易得到？

生:碳酸氫鈉。

追問:如何得到碳酸氫鈉的質量分數(shù)？

生:將硫酸加入到膨松劑中，硫酸會跟碳酸氫鈉發(fā)生反應生成二氧化碳，測量出產生的二氧化碳的質量，然后根據(jù)二氧化碳的質量計算出碳酸氫鈉的質量，最后獲得碳酸氫鈉的質量分數(shù)。

師:為確保碳酸氫鈉完全反應，加入硫酸的量有沒有要求？

生:硫酸要略過量，確保碳酸氫鈉完全反應。

師:如何確保硫酸稍微過量？

生:加入硫酸至不再產生氣泡為止。

師:請同學們寫出碳酸氫鈉與硫酸反應的方程式。

展示:H2SO4+2NaHCO3=Na2SO4+2H2O+2CO2

師:在研究配料時，我們已經(jīng)知道碳酸氫鈉還會和磷酸二氫鈣發(fā)生反應，請同學們對碳酸氫鈉與硫酸以及碳酸氫鈉與磷酸二氫鈣發(fā)生反應的方程式進行仔細觀察，從質量的角度分析碳酸氫鈉與二氧化碳的關系，大家有何發(fā)現(xiàn)？

生:在這兩個方程式中，每168份質量的碳酸氫鈉通過化學反應產生的二氧化碳都是88份質量。

【資料展示】

師:如何測定二氧化碳的質量？請同學們小組交流，設計方案，越多越好。

生1:通過堿石灰對二氧化碳進行吸收，增加的質量就是產生二氧化碳的質量。

生2:用氫氧化鋇溶液對產生的二氧化碳進行吸收，增加的質量也就是二氧化碳的質量進行測定。

生3:用氫氧化鋇溶液吸收二氧化碳，然后過濾、洗滌、干燥，對生成的碳酸鋇進行稱量，以碳酸鋇的質量為依據(jù)進行二氧化碳質量的推算。

生4:可以收集二氧化碳，測量產生的二氧化碳的體積，根據(jù)二氧化碳體積計算二氧化碳質量。

師:我們今天用通過測量反應前后總質量的差來確定二氧化碳的質量。

【展示裝置】

師:如果用圖3 裝置來測量二氧化碳的質量是否會產生誤差？為什么？

圖3

生:會產生誤差，二氧化碳逸出時會帶出錐形瓶中的水蒸氣。

追問:那么如何改進呢？請同學們小組交流。

生:可以在錐形瓶瓶口處加一個裝有氯化鈣的干燥管，這樣水蒸氣就不會逸出。

師:很好！

【裝置展示】

師:下面，我們用改進后的裝置進行實驗。

【學生活動】通過圖4所示裝置開展實驗，對二氧化碳的質量進行測定，并對碳酸氫鈉的質量分數(shù)進行計算。

圖4

圖5 復配膨松劑的標簽（部分）

師:同學們，大家的實驗結果是多少？

生1:測出二氧化碳的質量是0.21 g，算出碳酸氫鈉的質量分數(shù)為26.7%。

生2:測出二氧化碳的質量是0.23 g，算出碳酸氫鈉的質量分數(shù)為29.3%。

生3:測出二氧化碳的質量是0.18 g，算出碳酸氫鈉的質量分數(shù)為22.9%。

生4:測出二氧化碳的質量是0.19 g，算出碳酸氫鈉的質量分數(shù)為24.2%。

【展示標簽】

3.項目任務：感悟膨松劑的價值，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時其質量比為39∶28，而實際質量比為1∶1，小于39∶28，也就是碳酸氫鈉的量要相對多一點，為什么呢？

【資料展示】

生:在加熱時碳酸氫鈉也會分解產生二氧化碳，實現(xiàn)二次膨脹，使餅、饅頭等更加蓬松。

師:很好，所以“復配膨松劑”中的“復”蘊含兩次膨脹的意思。

【資料展示】膨松劑的作用:使口感飽滿松軟，加快了消化吸收，減少營養(yǎng)素損失。

師:當然膨松劑也不能多放，如果過多使用的話會使饅頭、餅等開裂，影響口感，破壞食物中的營養(yǎng)素，長期使用會危害健康。

【展示標簽】膨松劑的用量。

師:通過今天的學習，大家學到了哪些？

生1:今天我學習到了膨松劑的成分及作用原理。

生2:今天我學習到了可以通過科學探究來認識物質的組成、性質、用途。

生3:今天的學習使我意識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:通過今天這節(jié)課的學習和探討，我們了解了復配膨松劑的相關內容，體驗了科學探究的一般過程。除此以外，我們應該合理地看待、使用膨松劑等食品添加劑。我想，利用所學化學知識，為人類創(chuàng)造一個更為綠色、健康、安全的生活應該成為每一位化學人的責任與擔當。

五、項目評價

項目化學習倡導教學評一體化的評價方式，在綜合評價的過程中反思優(yōu)化項目化學習過程和成果，多方面及時總結學習過程中的不足。在“制作膨松劑”項目教學過程中，筆者將“目標”“情境”“任務”“活動”“能力”等建構為層層深入的認知發(fā)展整體（見圖1），針對學習過程和項目化學習成果進行評估（見圖6、圖7），提高學生的探究能力。

圖6 學生設計的復配膨松劑的標簽

圖7 學生設計的解決問題的思路

六、教學反思

項目化學習實施中的關鍵點是將學科核心知識和重要原理置于情境中，學生通過小組合作、動手實踐等方式進行概念的自主建構，促進學生對學科核心概念和原理的理解和應用，實現(xiàn)學科知識顯性化。［4］從知識層面來看，學生在一系列任務活動中，帶著疑問進行探究，在自主設計并實驗的過程中進一步理解實驗室制取氣體的一般思路、科學探究的一般要素、酸、堿、鹽的化學性質等內容；從能力層面來看，在項目任務過程中，學生通過定性和定量實驗探究了關于膨松劑的配料和配比，從而獲得了解決真實問題的能力，掌握設計實驗和數(shù)據(jù)處理的方法，也培養(yǎng)了學生將社會議題與化學相聯(lián)系的化學學科能力；從素養(yǎng)層面來看，圍繞“膨松劑”的真實問題情境幫助學生理解物質的性質與用途的關系，并在實踐過程中通過實驗探究，促進了“化學觀念”“科學探究與實踐”等化學學科核心素養(yǎng)的提升。從社會出發(fā)到社會中去，引發(fā)學生對化學與社會關系的思考，進一步提高社會責任感。［5］