真实问题驱动下的化学课堂设计—以二氧化碳的性质探究为例

邱激扬，徐 玲

（江苏省镇江市外国语学校，江苏 镇江 212003）

真实问题驱动下的化学课堂设计—以二氧化碳的性质探究为例

邱激扬，徐 玲

（江苏省镇江市外国语学校，江苏 镇江 212003）

科学探究强调任务的真实性。本案例从生活中、实验出发让学生去主动发现问题，以问题为线索从猜想到方案探究逐步深入。以小组合作的学习方式探究，交流互动中思维碰撞达成深度探究。

真实问题；化学课堂；二氧化碳；性质探究

在课程标准中提倡探究学习的方式，让学生亲历丰富的探究活动，探究现实世界中有意义的问题。学生主动地获取化学知识，在探究中培养创新精神和实践能力。探究的问题应该是源于真实情境，深层次的学习才会出现。探究课堂的设计是以问题为基础，学生为主体，小组合作为主要学习方式，在教师的引导下，围绕核心内容展开活动的过程。

奇妙的二氧化碳属于的“身边的化学物质”单元（上教版初中教材），蕴涵着丰富的素材。本节课是二氧化碳的拓展延伸。从身边熟悉的生活作为切入点来引导学生探究，体验化学与生活紧密联系。帮助学生用去化学视角思考、产生质疑。因此在教学中创设情境让学生在真实问题的驱使下，去探究解决问题的方法。

1 情境导入引发学生发现问题

爱因斯坦说过：提出一个问题往往比解决一个问题更为重要，因为解决一个问题也许仅仅是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题，新的可能，从新的角度去看旧的问题，却需要创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。

1.1 教学过程

播放视频干冰熄灭烧杯中蜡烛。

师问：呈现了二氧化碳的哪些性质 ？

生答：不可燃、不助燃比空气重。

师问：关于蜡烛的熄灭你还有什么疑问吗？仅仅是二氧化碳使其熄灭的吗？

生答：干冰易升华吸热，产生水雾，会不会是产生的水雾让蜡烛熄灭，干冰升华吸热降温能否导致蜡烛熄灭？

1.2 设计意图

基于学生对于二氧化碳已经有着初步的认识，本节课的切入点是从学生熟知的身边事物入手，引导他们对于真实生活的细致观察，用会发现的眼睛去找到问题。

2 生活中“意外”发现，凸显学生质疑能力培养

本节课的核心是以汽水为二氧化碳为气体发生源来探究二氧化碳的性质，循序开展对于学生探究能力培养。从问题的发现、分析信息到实验设计，每一个活动的侧重点不同，从真实的实验、熟悉的生活场景出发，让学生体验到问题解决的乐趣。

2.1 教学过程

学生实验：雪碧汽水加上单孔塞附导管，摇动汽水瓶将气体分别通入滴有石蕊的水和澄清石灰水中，略微加热滴有石蕊试液的试管。

师问：通过实验观察所得到的现象与你预想的一致吗？有意外吗？

生答：观察到滴有石蕊试液的水 从紫色—红色—紫色，澄清石灰变浑浊。

部分学生的意外发现：我们组滴有紫色石蕊的溶液变成红色再加热始终还是红色？

教师引导：仔细阅读汽水标签能从中找到什么？

学生阅读后发现：标签雪碧成分中有柠檬酸，它是不是一种酸，能使紫色石蕊变红，刚才反应中我们摇晃汽水瓶时，可能有部分汽水冲进了试管中，如图1所示。

图1 雪碧汽水标签

学生质疑：我们组的石灰水反应后还是澄清的，这是为什么呢？

教师引导：请分析实验试剂、操作过程，联系信息卡片，小组讨论提出可能的猜想。

（信息卡片）化学反应1：Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O；当二氧化碳过量时化学反应2：CaCO3+H2O+CO2==Ca(HCO3)2生成的碳酸氢钙能溶于水，所以又澄清 。

学生提出猜想：①石灰水保存不当，已经变质了。②过量的二氧化碳发生新反应。③柠檬酸进入试管中二氧化碳通入澄清石灰水中，柠檬酸与生成的碳酸钙可能发生反应。

教师归纳：这些实验中的“意外”是因为我们采用碳酸饮料来做二氧化碳的发生源，有着杂质的干扰。在我们的学习过程中研究的多是纯净物这样可以简化问题，而在现实生活中遇到的都是混合物。

2.1 设计意图

本次探究活动中对于学生的探究能力培养是各有侧重的，“石蕊溶液的变色”是引导学生观察标签，通过信息的提取来解释问题；“石灰水不浑浊”是引导学生分析，多角度思考提出合理的猜想。

3 小组合作思维碰撞，走向深度探究

实验方案的设计需要更多的高阶思维，通过小组合作，学生讨论中彼此交流思维碰撞能够激发出更多的创意火花。

3.1 教学过程

师问：二氧化碳通入含有紫色石蕊水溶液中变红色。那么是哪一种物质使石蕊变红色呢？

学生讨论：碳酸，也有可能是二氧化碳，水可能性应该可以排除，石蕊试液中本身就含有水。

师问：观察图2实验设计，提出以汽水为二氧化碳的发生源，该如何设计对照组实验？

图2 石蕊溶液的变色实验

学生分组讨论呈现的方案如下：

方案1：将湿润的石蕊试纸放在汽水瓶口，变红后，将试纸在空中挥动，随着水分晾干，红色也渐渐退去。

方案2：如图3所示，将改试管罩在汽水上方，发现湿润的试纸变红，将试管微热后，红色消失。

图3 石蕊试纸的变色实验

师问：如何实验证明二氧化碳能溶于水？可以联想装置气密性检查的原理。

学生分组讨论后方案如图4所示。

①集气瓶中加水倒置后玻璃片被吸住；②倒扣在水中的集满气体的试管；③瓶口放置一个去壳的鸡蛋；④U形管液面变化；⑤锥形瓶中膨大的气球 ；⑥饮料瓶身受压变形。

图4 实验证明方案

学生实验：验证方案见图4⑤和⑥。

学生质疑：该实验是否真实有效？

二氧化碳能够与水反应生成碳酸，因此瓶内气压变小。

（信息卡片）：1L水中约能溶解 1L二氧化碳气体，而这1L气体中绝大部分以二氧化碳分子的形式存在于水中，只有1%左右的二氧化碳与水反应生成了碳酸。

3.2 设计意图

在实验过程中循序渐进，问题逐步深入。对照组实验设计中，培养学生控制变量的思维。小组合作中组内讨论、组间交流，扩大了生生之间互动促进了创新思维的产生。。在实验中主动发现问题，提出质疑。这是批判思维的培养。

4 学以致用培养学生解决真实问题的能力

4.1 教学过程

师问：市场上许多食品采用了充气包装，你知道其中的气体成分吗？

图5 充气包装食品

（信息卡片）：这种充气的包装技术主要是为了能使食品较长时间地保质、保鲜。

如表1所示，学生自主设计实验，分小组实验。

表1 充气包装实验

4.2 设计意图

本活动是基于真实问题的解决，让学生体会到学习化学的意义。

以小组为单位的合作形式，提升了学生解决问题能力；小组自行设计方案，组织实验中检验可行性，培养学生综合分析解决问题的能力。

5 教学反思

本案例选材从学生身边熟悉的事物出发，激发学生的深度思考。在课堂中创设真实的问题情景，学生是在实验中发现问题，产生质疑的，因此激发学生主动积极地投入探究。探究活动的设计是有梯度的，课堂导入启发学生的猜想，汽水的探究活动从对照组实验上升到学生独立设计方案。课堂活动不再拘泥于探究形式上的完整，是贴近学生最近发展区的，教师搭建支架循序渐进的。小组合作是构建探究活动的基础，在小组交流中能够碰撞出新的思维火花。在探究活动中始终贯穿着质疑，从实验视频中水雾的质疑，到汽水实验中的种种“意外”发现，契合着主流科学教育的观点，问题的发现比问题的解决更为重要。学生在课堂小结中说道：“书本上写的不一定都对，我们要敢于怀疑；我们看见的实验现象并非代表着事实，它的后面有着真相。”

[1]胡久华，王磊.初中化学教学策略[M].北京：北京师范大学出版社，2010.

[2]中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准[M].北京：北京师范大学出版社，2011.

[3]谷莹莹.常态化：科学探究教学的出路[J].中学化学教学参考，2012（5）：3-4.

[4]史密斯，雷根著.教学设计[M].庞维国，屈程等译，华东师大出版社，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

邱激扬（1969— ），女，江苏镇江人，中学化学高级教师，硕士，校科研处主任，现为省级课题《基于问题解决的初中创造性科学活动》主持人，从事探究教学多年。徐玲（1979— ），女，江苏泰兴人，中学化学高级教师，镇江市外国语党总支副书记、副校长，现为教育部十二五课题《新课程背景下中小学价值教育校本化研究》子课题主持人，从事中学化学教育14年。