鸡蛋的“多米诺”实验——基于主题串联式的初三酸复习课实验设计

任宁生　邓小丽（上海师范大学生命与环境科学学院　上海　200234）

鸡蛋的“多米诺”实验——基于主题串联式的初三酸复习课实验设计

任宁生邓小丽
（上海师范大学生命与环境科学学院上海200234）

摘要：通过实验重整进行复习是化学实验教学研究的重大议题之一。文章设计一个关于鸡蛋的“多米诺”实验，将初三化学中酸的知识点进行整合，帮助学生通过体验构建知识网络，培养科学探究的能力以及绿色化学的科学态度，进而加深对化学的认识。

关键词：“多米诺”实验；主题串联；初三化学；酸复习

中图分类号：

文章编号：1008-0546（2015）03-0014-04G633．8

文献标识码：B

一、设计缘由

进入21世纪，“整合”作为基础教育阶段科学课程改革的核心理念已成为科学教育研究者的共识。美国《新一代科学教育标准》（以下简称《标准》）作为新一轮教学教育改革的里程碑，充分体现了整合的核心理念，其中一个很大的变化就是按主题编排和“故事线”的串联，围绕大概念组织科学教育内容。与此同时，实验作为化学学科的基础，在基础教育阶段的化学学科中受到了更多的重视，例如上海市高中会考中已经将化学实验技能作为会考要求列出。我国在借鉴美国《标准》的基础上，已经有大量“故事线”串联式的教学设计出现，其中多为讲述形式的复习课的教学设计，而与实验相关的串联式复习课教学设计则不多见，主要的原因笔者认为有如下几点：（1）复习课使用实验教学过于耽误时间，效果不会好；（2）实验的纪律不好维持，学生不能把握实验和教学的重点；（3）实验的串联不易设计，串联实验如何与教学专题有效结合起来，使学生通过实验找到已有知识之间联系，构建出知识结构，形成有意义的学习。

笔者基于以上三个原因的考虑，在国培计划（2013）——海南省农村初中化学骨干教师短期集中培训项目以及2014年的青海省的教师培训中，相继帮助设计了“生活实验”培训项目，其中一个专题是鸡蛋的“多米诺”实验复习课教学设计，可以较好的规避以上三个问题，初三化学教师对于该实验颇有兴趣，认为与课堂联系紧密。首先，初三化学作为化学的入门课程，教学内容相对简单，所以复习课的课时不会如高中时那么紧张；其次，在实验课程中，我们在每个实验后，不断穿插了提问和计算环节，这些环节不仅是对实验进程时间的控制，也是对实验过程的再反思，加深学生对于实验的理解，以保证学生整节课的思路是清晰的，避免出现因实验进程而引起的纪律问题和重难点把握不当问题；最后，实验串联主要采用“多米诺”式，即一个实验的产物即下一个实验的反应物，如此的实验充分运用实验器材，遵循了原料充分利用的原则，潜移默化地培养了学生资源合理利用的绿色化学思想，体现STSE（科学，技术，社会，环境）的教学理念的同时，也能够吸引学生的兴趣，激发学生的动机。同时，整个实验流程与初三化学中重点内容酸的知识又紧密贴合，使得该“多米诺”实验可以帮助学生在脑海中形成有意义的联系，从而建构起酸相关的定性性质和定量计算知识。

在解决了上文的三个困惑之后，该“多米诺”实验中最主要的实验用品为生活中常见的鸡蛋，一方面，实验用品简单易得，成本不高，推广性较好；另一方面，采用生活中材料作为实验用品，可以让学生将专题知识与生活联系起来，有切身的体验，帮助学生克服对知识复习的厌倦感、对习题思考的倦怠感的同时还体现了探究性，在实验中让学生主动建构，将专题知识构建成有意义的知识结构，形成系统。

二、设计理念和教学目标的确定

随着课程改革的推进，化学学科的教学目标已经由原来的单一维度过渡到现今的三维目标评价体系，分别为：知识与技能，过程与方法，情感态度与价值观。笔者基于以上三个目标的考虑，加上实验复习课的教学特点，将目标从三个维度进行解读，分别为知识体系，能力类型以及情感态度与价值观的培养。

1．知识体系分析

文章在鸡蛋的基础上进行了三个实验，将初中学习的化学知识在新情境下加以运用，从而起到巩固和串联知识的目的。其中逻辑顺序主要是由弱酸到强酸，最后到浓强酸分别与蛋壳（主要成分碳酸钙）的反应，其中穿插了二氧化碳气体的制取，检验方法，溶液中溶质、溶剂概念理解和相关计算题，酸碱中和反应方程式及简单计算，所以，知识体系角度，涉及的知识点可以为：强弱酸比较，二氧化碳气体制取与检验，溶液性质，酸的化学性质，化学计算等。

2．能力类型分析

初三化学需要学生“增强科学探究的理解，发展科学探究的能力，学习基本的实验技能”，本实验设计需要学生动手操作，从实验中获取有效信息，并“主动与他人进行交流和讨论，清楚地表达自己的观点，逐步形成良好的学习习惯和学习方法。在该实验设计中，需要学生从观点、证据、原因三个维度分析实验，掌握科学探究的一般方法，并论证自己的结论。基于此，本课时能力角度从以下三个方面落实：从实验中获取有效信息的能力；利用解释和论证培养学生科学探究的能力；从材料中整合信息加以利用的能力。

3．情感态度价值观角度分析

新课程中要求学生在学习中体验，采用生活用品的实验设计可以让学生在科学探究中体验化学变化之美以及体验化学与实际生活的联系，学生对于鸡蛋的熟识程度保证了学生对于实验用品有切身的经验，提高了学生体验实验进程的动机。同时，“多米诺”的实验设计，潜意识中培养了学生对于合理利用资源的认识，与STSE（科学、技术、社会、环境）的教学方式相吻合，落实了科学学科与社会，环境的相互关系。所以本复习课的情感态度价值观设定为体验化学与生活，社会的联系并培养资源合理利用的绿色化学意识。

基于以上三个维度的分析，我们将目标与实验相联系，设定目标如下：①从不同酸与CaCO3反应现象掌握强弱酸的区别；②从酸与碱式盐反应生成的CO2复习制备和检验该气体的方法；③从食醋和洁厕灵等生活用品的配置复习溶液相关概念及简单计算；④从实验中使用论证分析实验现象得到实验结论培养科学探究的能力；⑤从“多米诺”实验设计本身感受资源合理利用的绿色化学思想；⑥从生活中常见实验用品体验和感悟化学与生活，社会的联系。

三、实验流程与设计意图

1．实验准备

（1）实验器械：铁架台，石棉网，酒精灯，500mL烧杯2个，50mL烧杯1个，玻璃棒，毛笔，小刀（或剪刀），镊子。

（2）实验药品：鸡蛋，浓盐酸，醋酸，蜡烛，蒸馏水。

2．实验教学进程

该设计以生鸡蛋为串联实验的主要实验物品，将“蛋壳刻字”、“鸡蛋站立”、“鸡蛋显膜”三个连续的实验按照顺序在该鸡蛋上呈现出来，设计的实验流程如图1所示。

图1　“多米诺”实验设计流程图

笔者根据此流程，将该“多米诺”系列实验流程与相应教学设计呈现如下：

（一）蛋壳刻字

［设计意图］根据简单的蛋壳刻字实验，通过同伴间解释反应原理，不断论证自己的观点，培养科学探究的能力。复习强弱酸的区别，以及酸的性质，检验CO2气体的方法。同时，通过药品替代问题复习溶质、溶液、质量分数概念，理解和定量计算。

［教学步骤］

（1）取一段蜡烛，放入研钵中捣碎，将粉末状的蜡烛放入小烧杯中加热，使之融化；

（2）用毛笔蘸取液态蜡，在鸡蛋的蛋壳上写几个简单的字或涂鸦；

（3）配置10%醋酸溶液备用；

（4）待蛋壳上的蜡冷却凝固之后，将鸡蛋放入之前配好的醋酸溶液中，使用玻棒不停搅拌，使鸡蛋表面与溶液充分接触均匀；

（5）大约搅拌20分钟之后，当蛋壳表面出现明显腐蚀时停止搅拌，将烧杯内醋酸倒掉，取出鸡蛋；

（6）用清水冲洗尽蛋壳表面的酸溶液，晾干；

（7）使用剪刀（小刀）轻轻刮去蛋壳表面的蜡，放入热水中2分钟后取出，观察实验现象。

教学设计：

（学生）动手操作实验，记录实验现象。

（教师）尝试从观点、证据、原因三个方面简述实验的实验原理，并和同伴交流，力求每一位同学都了解实验原理。运用原理分析产生的气体是什么，如何检验，实验室如何制取该气体，可否用该方法制取。

（学生）交流，讨论。

（教师）10%的醋酸如何配制，考虑：溶质是什么，

溶剂是什么，选用什么规格的烧杯，配制多少毫升的醋酸溶液最佳。

（学生）交流，讨论，回答。

（教师）说明蛋壳为什么会“褪色”但却没有完全腐蚀。

（学生）交流，回答。

（教师）实验中，在鸡蛋表面涂抹石蜡的目的是什么？能不能用颜料，粉笔等物品代替？

（学生）交流，讨论。

（教师）思考：讨论为什么不用生活用品白醋代替醋酸溶液。根据展示的白醋配料（3%－5%），计算一瓶白醋中醋酸的质量，写出计算过程。

（二）鸡蛋站立

［设计意图］使用上一个实验的鸡蛋继续做站立实验，让学生更加直观观察到强弱酸与CaCO3反应的区别，再通过对比，对实验原理解析，加深学生理解，帮助学生掌握总结如何区分强弱酸。再进一步，比较不同浓度对反应的影响，为之后的高中化学做铺垫。最后，利用生活用品洁厕灵，融合了酸碱中和反应对其进行溶质质量分数计算，将之前质量分数计算用另一种方式呈现，帮助学生灵活理解和运用该知识点，同时加深对于酸碱中和反应的认识。

［教学步骤］

（1）使用之前实验中的毛笔，清洗后，蘸取稀盐酸，在之前刻了字的鸡蛋的大头处轻轻涂，不断蘸取稀盐酸，涂抹5分钟左右，将鸡蛋小心的竖直放置在实验桌上。

教学设计：

（学生）动手操作实验，记录实验现象。

（教师）鸡蛋为何可以站立，与上一个实验进行对比，并用化学方程式说明实验现象和实验原理。

（学生）交流，讨论。

（教师）给出以下一种溶液，氢氧化钠，氢氧化钙，稀硫酸，稀硝酸，哪些可以取代稀盐酸进行上述反应，给出的4种物质，哪些可以相互反应，写出相应的化学方程式。

（学生）交流，回答。

（教师）实验中，是否可以用浓盐酸（或浓硫酸）代替稀盐酸涂在鸡蛋表面上？尝试解释。

（学生）交流，回答。

（教师）该实验，也可以使用家庭中常用的洁厕灵代替稀盐酸，为了测定洁厕灵中盐酸的质量分数，取某品牌“洁厕灵”样品20g，使用配制好的质量分数为10%的NaOH溶液与该样品洁厕灵试剂反应，使用pH试纸测定，当加入8gNaOH溶液时，pH为7，尝试计算洁厕灵溶液的质量分数。

（学生）计算，讨论。

（三）演示实验，鸡蛋显膜

［设计意图］通过鸡蛋的连串实验，让学生观察弱酸，稀强酸，浓强酸与鸡蛋反应的不同反应现象，进行对比，将酸的概念形成一个整体。同时，引进半透膜的概念，通过例题帮助学生进一步理解概念，让学生熟悉考试中的开放题型，并为学生的高中学习打基础。

［教学步骤］

（1）在之前鸡蛋的大头处破一直径1cm左右的小孔，用玻璃棒导出蛋壳内的蛋清和蛋黄，用培养皿盛放，用少量清水荡洗几次；

（2）用滴管加入3mL～4mL浓盐酸，静置1min左右；

（3）用清水洗去蛋壳内的酸液，用镊子轻轻击破蛋壳的另一端，剥下蛋壳，露出完整的蛋衣。

教学设计：

（教师）由于有危险品，实验由教师操作，演示实验，学生观察，记录实验现象。

（教师）在实验过程中，用玻璃棒伸入鸡蛋内的目的是什么？

（学生）交流，回答。

（教师）将浓盐酸滴入蛋壳内，目的是什么？

（学生）交流，讨论。

（教师）尝试解释为什么浓盐酸能透过鸡蛋表面的膜与蛋壳反应，而将水倒入膜内，却渗不出来。

（学生）交流，讨论。

（教师）解释半透膜原理，说明鸡蛋膜是一种半透膜，只能透过盐酸，而不能透过水。

（教师）例题：淡化海水，充分利用水资源是科学家一直研究的课题，科学家使用高分子材料制作半透膜来对海水加压，海水中的溶剂分子可以通过半透膜，而溶质分子很难透过。请你分析，有关高分子材料制造的半透膜的作用是（）

A．阻止泥沙，过滤海水

B．可让水分子通过，阻止盐分子通过

C．抬高淡水的水位

D．能与海水中的盐分反应，除去盐分

四、教学建议

1．知识串联与线索组织

探究性题型是中考的热点之一，通过该主题串联

式的实验，让学生在实验中对前概念形成认知冲突，从而可以尝试运用学习的知识自主解决问题，反思学习内容，进而激发学生学习的动机，提高教学效率，同时还有效培养学生对于探究性问题的解决策略，将学习的内容串连成知识网络，通过不断的对比深化学生的概念理解。

该“多米诺”系列实验依次与同一物质反应，环环相扣，通过反应现象的观察，复习强弱酸与强碱和常见盐的性质，进而复习酸的相关化学性质。而在实验中，也穿插了在初中化学教学中的一个难点，质量分数的问题，提高学生对于定量计算的熟练度，整个实验与教学过程可以将初三化学（人民教育出版社）中第9章溶液与第10章酸与碱串联起来，有助于学生对知识形成整体的认识，在脑海中形成知识结构，促进学生灵活运用知识。

2．价值观培养与“多米诺”实验教学运用展望

化学作为一门自然科学，学生应该在学习中学会运用知识解决生活中的问题，了解世界，发现世界，而任何抽象都要以感官认识为基础，实验可以帮助提升学生感知和操作的直接兴趣，而基于生活材料的科学探究引起学生的认识冲突，则激发了学生的探究和创造的间接兴趣，同时，适应了学生的认知特点，提高了认知质量。如鸡蛋的“多米诺”实验这样的一材多用的实验，在此基础上，潜移默化地培养了学生对于原料高效利用的理念，也是绿色化学的必然需求。

如上述所说的“多米诺”实验，网络上，各类学术期刊上屡见不鲜，但是运用于课堂的教学设计却屈指可数，如果不仅仅将这些知识作为课外阅读材料或趣味小实验介绍，而是在实验的基础上将其中包含的化学知识串联起来，让教师在教学过程中运用的有理有据，那么对于教师教学与学生的学习都会有许多益处，促进学生的全面发展。不可否认，如此的教学过程存在一定弊端，如教学秩序不易控制，教学时间较长，但是随着探究性学习的不断深化发展，我们有理由相信如此的教学将会化学课堂中常见的教学形式。

参考文献

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doi：10.3969／j．issn．1008－0546．2015．03．005