初中化学“常见的酸复习”的项目式教学设计与实施——洁厕剂的探秘.pdf

28化学教与学2023年第12 期doi:10.3969/0546.2023.12.006文章编号：46(2023)12-0028-05中图分类号：G632.41文献标识码：B化学教与学教学研究初中化学“常见的酸复习”的项目式教学设计与实施洁厕剂的探秘王猛！鲍继才2（1.睢宁县教师发展中心江苏徐州221200；2.徐州市田家炳中学江苏徐州221200)摘要：以认识合理使用洁厕剂为抓手和主任务，引导学生将任务拆解成子任务并转化为化学问题，从酸的组成与结构，化学实验探究方法两个子任务进行合作学习，探究洁厕剂主要成分，以研究酸的目的与价值让学生认识学习化学是有意义的，促进化学素养的形成。关键词：洁厕剂；项目式教学；常见的酸项目式学习是学生通过真实的情境任务，在驱动性问题的引导下，以小组合作的形式进行学习的一种方式。通过项目任务引导学生进行深度学习，促进其认知发展，帮助其内化知识为能力和素养。一、项目主题分析1.教学内容分析“酸”是初中化学的重要内容之一，学生对酸的认识经历了从个别到一般的发展过程。义务教育化学课程标准（2 0 2 2 年版）（以下简称为新课标）的内容要求上淡化了酸的概念，强调了酸的性质及应用，学业质量则明确了素养发展要求：在实验探究情境和实践活动中,能根据解决与化学相关的简单问题需要,运用物质检验和性质探究等实验探究的一般思路与方法，设计简单的实验探究方案；能对观察、记录的实验现象和数据进行分析、处理，对实验证据进行分析和推理，得出合理的结论，能用规范的语言呈现探究结果，并与他人交流、讨论。I“洁厕剂的探秘”项目涉及多个学习主题的内容：酸的组成、性质及应用，是“物质的性质与应用”主题的核心知识；物质组成的定性与定量分析是科学探究与化学实验主题的主要内容;Ht、C u 2+、C I-等离子的认识,是高中学习的内容；合理使用洁厕剂涉及化学与社会主题中的解决跨学科问题的思路与方法。这些内容分散编排在不同单元中，给学生理解与掌握增加了难度。因为学生的学习大多停留在记忆水平上，缺乏对这些知识间的内在联系及其所蕴含的学科思想与方法的理解，导致学生在解决问题时思路不清。2 通过“洁厕剂的探秘”项目串起多个主题内容，使学生置身于真实情境中，引导学生形成解决与化学相关的简单问题的一般思路与方法。本文的项目可以分解成三个子任务：一是定性认识酸的组成与结构，并从分子、离子角度描述酸；二是通过实验探究，定量测定洁厕剂中酸的含量；三是研究酸的目的与价值，掌握洁厕剂使用的注意事项。具体如图1所示。总任务认识并合理使用洁厕剂酸的组成与结构化学实验探究方法研究酸的目的与价值子任务1子任务2子任务2定性认识定量测定合理使用1.验证洁厕剂显酸性1.探究酸性物质含1.卫生间污垢成分2.从度量尺度描述酸量分析3.认识酸的种类2.判断洁厕剂是否2.去污原理再认识4.探究溶液呈蓝色原符合国家标准3.使用注意事项因5.再识表面活性剂图1“洁厕剂的探秘 项目的内容结构*本文系徐州市中小学教学研究第十三期课题“发展学生高阶思维，培养化学学科核心素养的校本化教学建构(KT13115)的阶段性研究成果。29化学教与学2 0 2 3 年第12 期化学教与学教学研究2.初高中衔接分析由于初高中使用不同版本教材，致使部分内容衔接不畅，如在初中不作要求的内容，而进入高中则要求理解和应用。从知识的逻辑看，水溶液中与酸相关的反应，其微观实质是“离子间的反应”，限于初中学习的启蒙性，学生还未形成从微观角度分析和理解这些反应，因此，帮助学生建立认识物质性质的思路与方法，加强从元素视角认识物质类别、基于物质类别认识物质的性质与反应规律以及各类物质间的转化关系，就显得十分重要，这是初中阶段深化学生认识、发展学生化学思维的关键所在。二、项目设计意图通过展示洁厕剂的说明书，引导学生了解洁厕剂中含有酸性物质，利用酸性物质能够使指示剂变色这一性质来验证酸性物质的存在,提炼酸性物质在组成上的相同之处，即都含有H。通过信息的给予，验证酸根离子的种类，进而明确洁厕剂中酸性物质为盐酸。进一步结合说明书认识表面活性剂的作用及溶液呈现蓝色的原因，多角度定性认识洁厕剂的组成。由定性到定量是认识物质的一般方法，利用金属能与酸反应生成氢气，或者与石灰石反应生成二氧化碳气体，定量计算出洁厕剂中盐酸的含量，拓展介绍中和滴定原理，深化对酸与碱反应机理的认识。三、项目教学目标新课标中“物质的性质与应用”和“物质的组成与结构”虽是两个一级学习主题，但主题内容又具有实质性的联系，结合具体的学习情境，设置学习目标如下：1.将分散在教材各处的相关内容进行整合，依据已有酸的知识探究洁厕剂的成分及使用方法，深化对酸的性质理解，形成结构决定性质的观念。2.建立研究物质性质的思路和方法；能从宏观视角认识酸的性质，微观探析酸的组成与结构，从物质组成与结构决定物质性质的视角预测常见酸的性质，并设计实验进行验证；认识一些离子。3.通过对洁厕剂成分的探究深化对酸的化学性质理解，归纳酸类物质的共性；了解酸在生活中的应用，发展学生的宏观与微观、证据与推理、探究与创新的学科核心素养。4.了解“洁厕剂”去污原理，正确使用洁厕剂，建立阅读使用说明及正确使用化学品的意识，增强社会责任感。通过洁厕剂去污原理分析、充分交流，学生能初步建立分析真实化学情境的一般思路和方法，体会用化学的方法如何将一个复杂的、实际的问题转化为一个简单的化学问题的过程。四、项目教学情境与流程真实、具体的问题情境是发展学生核心素养的重要平台。本项目教学中创设了丰富、真实、富有价值的多种情境，以促进学生核心素养的发展。杨玉琴认为让学生厘清知识的来龙去脉，在知识与问题解决的情境脉络之间建立联系，便于知识的存储与记忆、提取与应用。3 多个情境按时间顺序在课堂中穿插进行，每个情境都创设驱动性问题，激发学生解决问题的能力。本项目教学情境由一个主情境及多个小情境组成，小情境服务于主情境，形散神不散，凸显主要情境。图2 为“洁厕剂的探秘”教学设计情境与流程，设置展示、探究、应用三个子情境任务，紧密联系，串成一条主线，将教学任务连在这条主线上，逐个完成。五、项目实施过程及学生学习结果【教师】（展示一瓶洁厕剂)这是一瓶洁厕剂，它是家庭卫生间常规的清洁用品，洁厕剂是如何清除马桶上的垢状物，该如何合理使用洁厕剂，应该从哪些方面了解它呢？【教师提出项目驱动性任务】如果你使用洁厕剂打扫卫生间，如何设计合理使用方案呢？要想合理使用洁厕剂，应该从哪些方面了解它呢？【学生拆解成子任务】需要解决以下问题：洁厕剂的成分是什么？清洁原理是什么？使用应注意哪些问题？保存方式及用量等。子任务一、认识洁厕剂的成分数师首生来看看明书注音这样口个关键【教师】首先来看看说明书。注意这样几个关键词组：各类耐酸性陶瓷坐便器、无机酸、本品为酸性液30化学教与学教学研究教学环节情境线索问题线索知识线索认识发展活动一展示洁厕剂说明如何验证洁厕应用旧知识展示洁厕剂，酸与指示剂反应书，引导阅读剂显酸性？解决新问题明确学习任务洁厕剂金属与酸提升基于学习理解能中含有H*吗？反应生成氢气力的说明论证能力溶液中酸根离子化学史是什么？溶液呈活动二离子的检验历史上关于蓝色是否有Cu*的发展系统探究能力探究洁厕剂成分乳化剂知识酸的认识存在？表面活性剂是什么？洁厕剂中盐酸含量培养分析能力及定物质成分的测定是多少？量实验的设计能力为什么用于耐酸性活动三洁厕剂使用说明陶瓷？使用时为什酸的通性发展迁移、创新能力合理使用洁厕剂书中注意事项么要通风？为什么不与8 4消毒液混用？图2“洁厕剂探秘”项目式教学设计情境与流程体，说明洁厕剂显酸性。请大家讨论并设计实验方案进行验证。提醒：实验方案包括原理、实验用品、操作、现象和结论。学生活动1设计实验证明洁厕剂里有酸的存在。原理：紫色石蕊试液遇酸性溶液变成红色，酚酞遇酸性溶液不变色。用品：紫色石蕊试液、井穴板中、洁厕剂。操作：取一滴管洁厕剂滴在井穴板中，再向其中滴加紫色石蕊试液。现象：溶液变成红色，结论：溶液显酸性。【过渡】刚才实验我们验证了洁厕剂显酸性，酸又是由哪些微粒构成的呢？请看资料。4资料1：人们简单地认为凡有资料2：16 世纪末，瑞士化学家帕酸味的物质都是酸。18 8 7 年，拉塞尔苏斯注意到一个现象，酸瑞典化学家阿伦尼乌斯认为与金属反应时会放出一种可燃的凡在水溶液中电离出的阳离气体，同时生成一类称为“盐”的子全部是氢离子（H*）的化合化合物。英国化学家卡文迪许确物就是酸。定了这种可燃的气体是氢气。【教师】回顾一下，常见金属与酸的反应，结合活动与探究完成镁条、锌粒、铜片与酸反应的实验。用拇指堵住管口，用火柴点燃。结合实验说一说酸中存在H的证据。【学生】Fe+2HCl=FeCl+H,Mg+2HCl=MgCl2+H2 Zn+2HCl=ZnCl+H2 依据质量守恒定律，生成的氢气中的氢元素来自于HCl。【追问】溶液中有水，氢气有可能来自于水吗？怎么验证呢？【学生】用水做一下对比试验就可以验证了。【教师】大家用锌粒，动手做做试试。用洁厕剂再做实验看看。【学生】用洁厕剂完成实验。结论：洁厕剂中含有H+。【过渡】洁厕剂中除了含有H*还有哪些微粒呢？请看资料。说说你的方案。学生活动2 设计实验证明洁厕剂中含有的离子。原理：溶液中的氯离子能与硝酸银溶液反应，生成白色的沉淀（氯化银），该沉淀不溶于稀硝酸。硫酸根离子能与氯化钡溶液反应，生成白色的沉淀（硫酸钡），该沉淀不溶于稀盐酸。化学教与学2 0 2 3 年第12 期31化学教与学教学研究用品：硝酸银溶液、氯化钡溶液、洁厕剂、井穴板、滴管。操作：分别取一滴管洁厕剂于井穴板2、3 号孔穴内，在2 号孔穴内滴加1-2 滴硝酸银溶液，并滴加2-3滴稀硝酸，在3 号孔穴内滴加1-2 滴氯化钡溶液。现象：2 号孔穴内有白色沉淀生成。结论：洁厕剂中还含有CI，所以其中的酸为盐酸。【过渡】大家观察洁厕剂为蓝色，我们知道含有Cu2的溶液呈蓝色，洁厕剂中会有Cu2+吗？请讨论实验方案进行验证。HT相黑：加大用量，片刻之辰主要成分无机酸、表面活性剂、香精。注意惠顶图3洁厕剂说明书用品：铁钉、硫酸铜溶液、洁厕剂。操作：在4、5 号孔穴内加铁钉，分别取一滴管洁厕剂、硫酸铜溶液于井穴板4、5 号孔穴内。现象：铁钉表面都有气泡生成，5 号孔穴内硫酸铜溶液颜色变浅，铁钉表面有红色物质析出，4号孔穴内的洁厕剂中有大量泡沫生成。结论：洁厕剂中没有铜离子存在。【教师】这种蓝色叫酸性蓝，在洁厕剂中作为警示剂，既可以协助稀盐酸产生辅助作用，也能让人看起来感到清爽。【过渡】我们再来看看洁厕剂的说明书（如图3 所示），进一步印证溶液中不含有Cu。但还含有香精和表面活性剂。香精大家能闻到，表面活性剂是什么呢？请看资料。表面活性剂是指具有固定的亲水、亲油基团的物质（如图4所示）。憎水基团朝向织物表面和吸附在污垢上，使污垢逐步脱离表面。污垢悬在水中或随泡沫浮到水面后被去除，洁净表面被表面活性剂分子占据。化学教与学2 0 2 3 年第12 期我们一起努力就能我能进我能进把油分散到水中入油中人水中乳化剂微粒、乳化剂微粒图4表面活性剂工作原理示意图【教师】看完资料再看看这幅图，似曾相识吧。这是课本第5 页解释乳化剂的插图。乳化剂是表面活性剂的一种。表面活性剂也具有乳化功能。子任务二、探究洁厕剂中盐酸含量【过渡】我国洁具清洗剂国家标准规定，卫生间专用型的清洗剂，溶质盐酸质量分数不得高于12%，以保护瓷砖表面不被过分腐蚀。你可用哪些方法测出洁厕剂中盐酸的含量？同学们讨论形成方案。【学生】可以通过测量洁厕剂与金属反应生成氢气的量来计算盐酸的量；可以通过测量洁厕剂与碳酸钙反应生成二氧化碳的量来计算盐酸的量。【教师】老师这里有一套装置，请你说说实验原理。O【学生】洁厕剂与酸反应生成不溶于水的氢气，通过排水法可以测出氢气的体积，利用m=pV求出氢气质量，进而求出HCI的质量。洁具清洗剂国家标准（GB/T21241-2007）（总酸度的测定方法）原理：以酚酥为指示剂，用氢氧化钠标准滴定溶液滴定式样溶液至呈现微红色，根据消耗量计算总酸度。测定：将试样均匀，取2 g-5g(精确至0.0 0 1g)于锥形瓶中，加人3 0 mL的蒸馏水，加人两滴酚酞试液，摇匀。自滴定管用氢氧化钠标准液滴定溶液滴定至微红色为终点，保持3 0 s不褪色。计算：总酸度以每克试样所含盐酸的质量分数X表示，以%计，按下式计算X=CxV0.0365,x100%,m式中：V-滴定耗用的氢氧化钠标准滴定溶液的体积，单位为毫升(mL)c-氢氧化钠标准滴定溶液的浓度,单位为摩尔每升（molL-)m-试样质量，单位为克（g）【教师】实验时有哪些注意事项呢？【学生】液体下滴占据体积，使测量结果偏大；需冷却至室温后再读数；读数前需调节液面相平。【教师】我们知道酸可以与碳酸钙反应生成二氧化碳，有一种叫碱石灰的物质可以吸收二氧化碳，也32化学教与学教学研究可以吸收水。若用此装置（如图5 所示），请大家讨论一下原理，并提出需要改进的地方。【学生】需要改进的地方生成的气体不一定完全进人下一装置；锥形瓶中存在二氧化碳；碱石灰除了吸收二氧化碳还会吸收水，会导致结果偏大；空气中的二氧化碳会进人碱石灰，也会导致结果偏大【教师】如何解决呢?请讨论改进方案，画出示意图。洁厕剂碱石灰碳酸钙图5用碱石灰吸收二氧化碳的装置示意图【学生】改进方案示意图如图6 所示。可以利用这个装置来算一算这瓶洁厕剂是否达标。【教师】取18.2 5 g洁厕剂装人分液漏斗，锥形瓶中装人足量碳酸钙，充分反应后测得U型管中的碱石灰增重1.1g。通过计算分析该产品是否达标。【学生】设洁厕剂中HCl的质量为xCaCO+2HCl=CaCl+H,0+CO,73441.1g73:44=x:1.1g,x=1.825 g洁厕剂中HCl的质量分数为（1.8 2 5/18.2 5）*100%=10%12%，符合国家标准。【拓展延伸】洁具清洗剂已经广泛应用于家庭日常生活，国家制定相应的标准（GB/T21241-2007）来规范，并提供了洁厕剂中酸度的测定方法，请阅读资料进行了解。【教师】该方法是一种定量研究的方法一酸碱中和滴定，该方法主要利用中和反应的原理进行。中和反应过程中溶液中H的浓度是如何变化的？为什么要使用酚酞作为指示剂？【小组讨论得出结论 在实验开始时溶液显酸性，随着氢氧化钠溶液的滴加,H+和OH生成了H.O,H*的洁厕剂氨气碱石灰碳酸钙浓硫酸碱石灰图6改进后的吸收二氧化碳装置示意图量逐渐减少，当H*被消耗完后，溶液呈中性，pH=7,溶液无色，再滴加一滴，溶液呈碱性，酚酞变为红色，停止滴加,完成中和反应。由于盐酸和氢氧化钠反应没有明显现象，我们借助酚酞指示剂来进行终点判断。【教师】依据中和反应，氢氧化钠与氯化氢完全反应，通过已知浓度和用量计算出实际参加反应氢氧化钠的量，再依据方程式即可求出氯化氢的质量，进而求出盐酸浓度。这就是将来在高中阶段要学习的中和反应原理。子任务三、洁厕剂使用知多少【教师】洁厕剂为什么能够起到洁厕的作用？首先来看看资料资料卡：厕所污垢的主要成分（1)尿碱主要是钙、镁和铁等金属离子与人在代谢过程中产生的有机物及碳酸根离子、磷酸根离子等形成的难溶盐。(2)水垢水垢的主要成分为碳酸盐类，如碳酸钙、碳酸镁等。（3）铁锈主要成分是氧化铁，主要来源于铁制水管内壁氧化层。【教师】马桶里有红色铁锈，使用洁厕剂能除去吗？请观看视频！用方程式表示一下。【学生 Fe20;+6HCl=2FeCl+3H,0【教师】再看说明书，使用洁厕剂需要注意以下事项。请大家讨论说明理由。注意事项1.用于耐酸性陶瓷表面等，不可用于大理石表面。2.使用时不要接触到皮肤。3.使用时注意通风。4.洁厕剂含盐酸，8 4消毒液中含次氯酸钠（NaCIO），二者混合后会产生有毒的氯气（Cl2）。【学生】1.大理石主要成分是碳酸钙,能与稀盐酸反应。2.酸有腐蚀性。3.盐酸具有挥发性。4.2HCI+NaCIO=NaCl+Cl2 +H,0（下转第41页）化学教与学2 0 2 3 年第12 期41化学教与学2023年第12 期上接第3 2 页）-化学教与学教学研究地了解、理解直至掌握知识。在学生做实验进行探究的过程中，教师也要起到引导作用，启发学生发现问题，提出质疑，然后合作交流、相互评价，充分体现学生主体地位和教师主导地位。此外，教师应依据“科学探究与创新意识”素养发展水平和学业质量标准，结合学生的认知发展特点，精心设计实验探究活动，有效地组织和实施实验探究教学,增进学生对科学探究能力的理解。在实践探究的时候，教师应注意情境创设，可以选择化学实验作为情境背景，也可以选取一些相关的社会事件作为情境素材，例如本节课提到的钠、钾碱金属与水反应放热治疗肿瘤细胞，以及金属钠的存放不当导致遇水引起火灾等事件。同时，实验探究教学要规范内涵与水平，避免探究活动泛化、探究过程程式化和表面化，以及探究提升知识难度的现象。参考文献1朱文辉.指向深度学习的翻转课堂的教学设计 J.教育科【教师】通过我们共同努力，我们完成了洁厕剂的探秘，谈谈你的收获。【学生】认识了洁厕剂的成分，探究了洁厕剂中HC1的含量，知道了合理使用洁厕剂的方法。六、项目教学设计反思通过本节课的教学，笔者深刻体会到“生活是最好的素材”。基于课程标准，整合相关资料，选取实物、特殊器具、化学史、洁厕剂等真实的情境素材，以认识物质的组成、结构、性质及应用，增进学生对科学探究的理解，发展了学生核心素养。经过本项目的实施，从学生的课堂表现可以看出，进阶型问题的设置、实验的开放性探究及教师与学生的互动都符合新课标提出的素养发展要求。5 一方面进阶性问题的设置能引发学生进行高阶思维活动，并能主动构建知识体系；另一方面，教师的追问、学研究,2 0 2 0(5)：7 2-7 7+8 3.2宋艳玲，孟昭鹏，闫雅娟.从认知负荷视角探究翻转课堂兼及翻转课堂的典型模式分析 J.远程教育杂志，2014,32(1):105-112.3胡久华，罗滨，陈颖.指向“深度学习”的化学教学实践改进 J.课程.教材.教法，2 0 17,3 7(3)：9 0-9 6.4冯锐，杨红美.基于故事的深度学习探讨 J.全球教育展望,2 0 10,3 9(11):2 6-3 2+18.5杨玲，吴晓红，张晶.基于学科核心素养提升的师范生提问技能存在问题分析一一以“过氧化钠与水反应”的同课异构微课为例 J.化学教与学，2 0 19(10)：6 3-6 5+8 4.6Eric Jensen,LeAnnNickelsen.深度学习的7 种策略 M.上海：华东师范大学出版社，2 0 10.7俞明雅，范蔚.我国翻转课堂教学模式研究进展 J.天津师范大学学报（基础教育版）,2 0 16,17(4)：17-2 0.8徐宾.基于“深度学习”的化学教学须把握好“五个度”J.中小学教师培训,2 0 16(3)：46-48.9A Pedagogy-First Approach to the Flipped Classroom.EBOL,2013-01-05.http:/ 0 2 2版)S.北京：北京师范大学出版社，2 0 2 2.2何彩霞.化学学科核心素养导向的大概念单元教学探讨J.化学教学,2 0 19(11):44-48.3杨玉琴，倪娟.从情境素材到教学情境：如何创设富有价值的问题情境 J.化学教学，2 0 2 0(7)：10-15.4吴星.中学化学学科理解疑难问题解析.上海：上海教育出版社,2 0 2 0.5李晓倩等.氧化还原反应复习的项目式教学设计与实施一探秘“8 4”消毒液 J.化学教育（中英文），2 0 2 0,41(17):43-47.