创设综合应用科学知识的问题情境

周立松

如何利用日常生活中的常见物品设计探究活动，引导学生运用多学科科学知识解决问题？我们设计了以“鸡蛋沉浮”为主题的探究活动，主要过程和内容如下。

任务一：查阅资料并实际观察，认识鸡蛋的结构。如图所示：鸡蛋从外到里分别是卵壳、卵白、气室和卵黄。

任务二：利用托盘天平、量筒、细线、水、烧杯和溢水杯，测量生鸡蛋的密度。

生鸡蛋的密度大约是1.02g/cm3左右。在实际操作中，由于鸡蛋直径大于量筒的内径，不能把鸡蛋直接放入量筒中测量体积，学生需要想办法借助上述器材测量鸡蛋的体积。

任务三：把鸡蛋放进盛有半杯白醋的烧杯中，让学生观察鸡蛋在白醋中的浮沉现象。学生通过实验发现，开始的时候，鸡蛋在白醋中沉底。不久之后，鸡蛋表面出现气泡，鸡蛋开始上浮。最后，鸡蛋漂浮在白醋中。在此基础上，引导学生解决下列问题：1.鸡蛋壳的主要成分是什么？2.鸡蛋壳放入白醋中产生的气泡是什么？3.鸡蛋周围的气泡为何能将鸡蛋浮起来？4.能用什么办法让鸡蛋再次沉入白醋中？

学生通过查阅资料，得知鸡蛋壳的主要成分是碳酸钙。根据所学的化学知识，当碳酸钙遇到白醋后，会分解出一些二氧化碳气体，而二氧化碳在水中的溶解度比较小，因此，产生的二氧化碳气体不断从水中溢出，导致鸡蛋表面被不断溢出的二氧化碳气体包裹。相比较而言，这些包裹在鸡蛋表面的气泡质量很小，可以忽略不计，但是气泡的体积较大，使得鸡蛋的总体积增大，增大了鸡蛋排开水所受的重力。当其大于自身重力时，鸡蛋就开始在“汽船”的帮助下上浮，直到漂浮在白醋表面。如果将鸡蛋表面的气泡用筷子敲破，没有了气泡的帮助，鸡蛋会再次沉到白醋里。

任务四：在烧杯中配置好盐水，使鸡蛋能漂浮在盐水中，将盐水倒入“冬瓜杯”（购买1.5kg左右的小冬瓜，先把冬瓜的一端切开，用勺子刮去冬瓜瓤，留下空腔待用）中，将鸡蛋放入冬瓜杯中，观察并记录鸡蛋的漂浮现象。静止24小时以后，再次观察鸡蛋在冬瓜杯盐水中的浮沉现象，并尝试解释其中的现象。

学生会看到，起初鸡蛋在装有盐水的冬瓜杯中漂浮，24小时以后，鸡蛋沉底。为什么会发生这种现象？是鸡蛋的密度变化了，还是盐水的密度变化了？

教师可先引导学生实际测量，然后再解释现象。学生测量在盐水中浸泡24小时以后鸡蛋的密度，发现鸡蛋密度变化不大；测量冬瓜腔中盐水的密度，发现盐水密度变小。根据测量结果，鸡蛋密度大于淡盐水的密度，从而导致鸡蛋下沉。

为什么放在冬瓜腔中的盐水密度会变小呢？学生可通过查阅资料，并结合生物学科中学过的渗透现象来解释。水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散，即植物的脱水现象。冬瓜脱水时，冬瓜细胞液中的水渗出到盐水中，盐水中的盐分子进入到冬瓜的细胞里面去。这样，冬瓜腔里面盐的质量减少，水的质量增多，盐水的密度更接近于水的密度，导致盐水的密度下降。

除了上述活动外，还可以引导学生利用课外时间设计更多的关于鸡蛋的趣味实验，比如，如何辨别生鸡蛋和熟鸡蛋。再通过家庭小制作，让学生有机会在家长面前展示，增强他的自信心和荣誉感。endprint