“食品包装袋里的小秘密”主题探究活动设计

◎ 刘 叶

化学课改理念要求改变传统的教学实验方式，尽可能给学生创设探究的情境、氛围和条件。结合《上海市初中化学学科教学基本要求》第11单元“基础化学实验”和第12单元“化学实验探究”的要求，探究活动从学生身边的现实世界寻找常见、熟悉而充满思考价值的现象来制定探究内容，目的在于提升学生的实验探究能力，培养其科学实验思维。

本次探究活动针对九年级学生，分为两个阶段，第一阶段在学生学完沪教版九年级化学教材1.2节 “走进化学实验室”后进行，基于学生初步接触化学的学情，第一阶段设置的内容较为粗浅，主要是探究食品包装袋内常见生石灰干燥剂、铁系脱氧剂的主要成分、充气包装内主要气体成分。第二阶段放在总复习时，此时已有一定的化学知识基础，主要探究生石灰干燥剂、铁系脱氧剂变质后的成分以及如何定量测定其中某种成分。本文主要介绍第一阶段以“食品包装袋里的小秘密”为主题的探究活动。

一、活动目的

（一）知识与技能

通过探究了解食品包装袋里干燥剂、脱氧剂的相关知识，主动参与探究过程、勤于动手和动脑，逐步培养搜集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、批判性思维的能力、分析和解决问题的能力。

（二）过程与方法

通过实验探究初步了解定性和定量研究的科学研究方法，学会排水法收集气体。

（三）情感态度与价值观

感悟探究活动在科学发展过程中的作用，形成敢于质疑、求真务实的科学态度，养成合作与共享的个性品质，提升探究兴趣。

二、活动过程

（一）总体设计

如何有效地达成上述教学目标，突出重点，突破难点呢？首先激发学生对本课题探究的兴趣，调动学生对本课题的好奇心，成为他们全力去探究未知的动力。通过第一次小组合作探究引导他们对于课题内容发散思考，从而收集到他们自发探寻到的探究子课题，继而重新整合教学资源，再次放开手让他们进行相关小课题的科学探究，从问题提出、收集资料、提出有效猜想、设计实验并论证直到得出结论后进行反思、感知完整的科学实验探究过程。在设计实验论证环节再次收敛，进行实验初步方案的探究交流活动，小组间彼此交流方案设计思路和方法，共同讨论设计优化探究方案并进行改进，感知科学探究方法的多样化，同时合作共享共同提升科学实验探究综合实力，最后讨论改进后再次综合评价交流，从而落实和突破本课题的重难点。整个教学活动“三放三收”，学生的思维从“发散”到“收敛”，最后将所学知识进行运用，总体设想如图1所示。

图1 从“发散”到“收敛”

（二）实施过程

1.活动一

（1）活动准备

① 了解班级学生的个性与能力，为指导学生合理分组做好铺垫。

② 准备大课题引入，并且提供参考性子课题。

（2）活动目标

① 育人目标：指导学生进行分组，均衡小组人力资源，进行合理分工。以达到明确责任分工的互助性学习目的；明确以组内互评、组间互评、教师评价为标准的评价体系，培养学生在小组中为完成共同的任务而进行有效合作的意识。

② 知识目标：科学规律的发现离不开科学探究，科学探究可以分为理论研究和实验探究。

（3）实施过程

① 环节一：大课题食品包装袋里的小秘密的引入，并且提出课题背景下的参考性子课题——干燥剂、脱氧剂的成分探究，引发学生对日常生活中常见的干燥剂和脱氧剂的思考。

② 环节二：学生先自由组合再由教师微调形成6个小课题组，明确分工（包括确定组长、资料收集、方案设计、实验操作、PPT制作、小组发言人等），调动小组士气（建立小组文化，包括组名、口号、组标等），以确保接下来的活动有效进行。之后其他的主题探究活动都可依次开展。

③ 环节三：初次认领小课题（允许课后调整）。两组分别为干燥剂与脱氧剂的理论派小组，专门针对各种常见干燥剂脱氧剂进行理论研究分析，剩余四组又分为干燥剂成分探究实践派两组和脱氧剂成分探究实践派两组。同时鼓励探究过程中提出自己感兴趣的相关子课题。

（4）活动一作业：这次活动的作业是确定小组研究子课题，初步形成小组探究方案，填写实验报告单。

2. 活动二

（1）活动准备：审核6个小组上交的探究方案，听取小组成员的探究感想并且想好指导方案和策略，指导过程中实践组有两组发现了另外两个感兴趣的子课题，进行了调整。

（2）活动目标

① 育人目标：通过理论与实践探究过程，认识到科学发展是理论与实践相辅相成的。通过发现和解决问题去了解科学知识不断演进的特质。

② 知识目标：初步了解科学研究方法分为定量和定性两种。

（3）实施过程

① 环节一：小组交流以及新子课题的提出。6个小组从问题提出、资料收集、假设猜想、初步方案，介绍自己的小组探究成果。

② 环节二：探究方案反思与改进。引导学生发现在科学实践过程中合理的假设与猜想是建立在科学理论的基础之上的，而理论的发现需要实践的论证，因此理论与实践是相辅相成的，于是将理论组进行拆分，合理分配到4个实践组，最后确定4个研究的子课题，其中一组为常见生石灰干燥剂和硅胶干燥剂的干燥效果对比探究，一组为生石灰干燥剂的成分探究，一组为脱氧剂成分探究，一组为充气包装袋中主要气体成分探究。在课题确认后对科学探究方法进行指导：通过对不同种干燥剂干燥效果探究方案的评价给学生介绍了通过控制变量法来定量研究科学问题的方法思路。以生石灰干燥剂成分探究为例介绍了从物质特性入手的定性研究科学问题的方法思路。

（4）活动二作业：形成可操作的实验探究方案，完善实验报告单。

3. 活动三

（1）活动准备：收集4个小组的实验探究方案，进行实验器材和方法指导准备。

（2）活动目标

① 育人目标：通过本次活动第一次填写实验单并交流，认识到科学语言和掌握有关的沟通技能，便于在与科学有关的议题上交流意见。

② 知识目标：通过方案交流与反思，学生在过程中进一步加深对定量和定性科学研究方法的认识，同时提升多种科学实验探究方法解决问题的能力。

（3）实施过程

① 环节一：每个探究小组利用自己采集的实验样品共同协作进行实验初步方案的探究活动，并完成实验报告的填写。

② 环节二：结束后及时进行信息收集整理并进行小组间交流，介绍彼此方案的设计思路和方法，在教师的引导下共同讨论如何从定性和定量两种科学方法设计或优化探究方案，并进行改进或提出不同实验方案。

第二组猜测干燥剂主要成分为CaO，从CaO性质入手定性分析，实验报告如下。

干燥剂主要成分探究方案

一、实验名称：食品干燥剂主要成分探究

二、提出问题：某品牌海苔中的干燥剂主要成分是什么？

三、实验假设：生石灰（CaO）

四、实验依据：CaO为白色固体，易吸水而变质，且溶于水放热，溶液温度会出现变化，生成Ca（OH）2，其水溶液呈碱性

五、实验用品：烧杯、温度计、胶头滴管、酚酞、某品牌海苔中干燥剂

六、实验探究：

由图7可知，发酵时间的延长使黄精酸奶酸度呈现先上升后下降再上升的趋势，发酵5 h时酸度只有60.4°T没有达到要求，当发酵时间为6 h时黄精酸奶酸度为86.7°T，已达到国标要求，随着发酵时间的增加直到发酵9 h时酸度达到了89.8°T，通过对数据分析和节约成本的要求，以发酵6 h和7 h为宜；发酵时间对黄精酸奶感官评分的影响较明显，表现为先上升后下降的趋势，当发酵7 h时感官评分最高。

实验步骤 实验现象 实验结论1 取样溶于水，用温度计测定反应前后温度变化并进行记录温度上升该固体溶于水后放热某品牌海苔中干燥剂主要成分为CaO 2 向烧杯中继续滴加酚酞试剂 溶液变红 说明该固体溶于水后水溶液显碱性

小组成员还提供了第二种方案，步骤2可以取步骤1的上层清液通入二氧化碳，看清液是否变浑浊来确定氢氧化钙的生成，小组内成员一致认为没有他们展示的方案简单所以不采用。在教师引导下，成员们提出热量的变化除了可以通过温度计体现，还可以通过实验装置的设计，将原理表象化：从气体受热膨胀上体现，如图2所示，将生石灰和水放入试管中，看烧杯内是否有气泡冒出。

图2 第二组改进后的实验方案

第三组猜测脱氧剂主要成分为Fe粉，从Fe性质入手定性分析成功，实验报告如下。

脱氧剂主要成分探究方案

一、实验名称：食品脱氧剂主要成分探究

二、提出问题：某品牌年轮蛋糕中的脱氧剂主要是什么成分？

三、实验假设：脱氧剂主要成分是活性铁粉（Fe）

四、实验依据：Fe粉为黑色粉末，可以与稀酸反应生成氢气，生成浅绿色亚铁盐溶液

五、实验用品：试管、胶头滴管、火柴、棉花、玻璃棒、年轮蛋糕包装里的脱氧剂、稀硫酸

六、实验探究：

实验步骤 实验现象 实验结论1 取样于试管中，滴加足量稀硫酸，收集后靠近火焰试管中出现气泡出现爆鸣声该固体为活泼金属与酸反应产生氢气 某品牌年轮蛋2 用棉花将试管中的不溶物压到试管底，观察上层溶液颜色上层为浅绿色溶液该固体与酸反应后有亚铁盐生成糕脱氧剂主要成分为Fe粉，属铁系脱氧剂

第四组从原料价格等方面猜测包装袋内气体为空气中的氮气，从难溶于水、不支持燃烧等性质定性分析成功，同时介绍排水法收集难溶性气体。

（4）活动三作业：完成实验方案改进或其他方案的设计以及准备交流探究活动中的收获与反思。

4.活动四

（1）活动准备：确定学生改进方案，进行实验准备。

（2）活动目标

① 知识目标：对定量和定性科学研究方法进一步对比学习，加深认识；进一步掌握生石灰、铁粉等几种物质的特性。

② 育人目标：培养学生意识到科学探究是认识客观世界的重要途径。

（3）实施过程

① 环节一：对优化后方案或多种方案进行实践，并完成探究实验报告和总结。其中第一组实验装置改进后如图3所示，将等质量的硅胶和石灰两种干燥剂放置在同一个密闭钟罩中，先抽走空气，再用酒精灯加热圆底烧瓶中的水提供水蒸气，每隔10分钟进行称量，并记录数据进行比较，通过实验改进，更好地理解定量研究。

② 环节二：进行“探究食品包装袋里的小秘密”专题报告交流会，讨论收获的成果，进行评价。

图3 第一组改进后实验装置

三、活动评价

（一）评价内容

（1）探究成分，提出假设以及提出假设的依据。

（2）在探究活动中的参与意识、主动性和合作精神。

（3）在交流讨论中表现出来的表达能力和参与讨论的积极态度。

（4）对设计的探究方案及完成过程的反思、优化能力。

（二）评价形式

（1）小组内自评：小组内根据实验报告单进行评价交流。

（2）小组间互评：小组展示并在“探究食品包装袋里的小秘密”专题报告会上互相点评，从探究方法的科学性、安全性、可行性、简约性等方面点评实验方案，还有小组展示形式等。

（3）教师点评。

四、主题探究活动作业

制作一则以“食品包装袋里的小秘密”为主题的微信推送，介绍干燥剂、脱氧剂等物质的用途，分享实验探究方法和过程。此次作业是本课题内容的延伸和拓展，目的是培养学生学会推广科学成果，察觉和试探人与科技的互动关系，进一步提升科学素养，感受科学技术可以实现人类梦想，推动人类不断前进。

五、活动成效与反思

（一）掌握知识，学会方法，推进思维，形成素养

课题选择从学生生活实际出发，创设问题情景，发散学生思维，从生活到科学实验探究，再从科学实验探究到生活。从学生参与的积极性上可以看出，生活中的化学魅力无限，充分激发学生学习新知的欲望。

主题活动在探究过程中注重学生个体在探究过程中的感知，通过对实验方案的反复推敲，感受实验探究对推动科学发展的重要性。整个活动在情景设置、设计实验、方法体验、逻辑推理、得出结论中进行，是一次比较完整的探究经历，在学习过程中学生学会发现问题、学会实验探究、学会深入思考、学会从科学的角度研究问题。

由于改变了以往的教学流程和模式，改变了作业方式，所以从教学效果来说，更有助于学生掌握科学实验知识，提高学习效率，更有助于学生科学素养的形成，有助于培养学生的思维能力。

（二）注重探究，提升能力，精进指导，传递科学

虽然由于学生化学知识储备有限，实验方案的科学性还有待进一步探讨，但这样实验探究的过程无疑是有助于学生能力和思维培养的，因此教师在平时的教学过程中应多设计这样的主题探究活动，比如说“玩转‘牙膏’”“盐一定是盐吗？”等，让学生在过程中学习新知、提升能力。

如此开放式的活动，不确定性的因素众多，因此对于教师的能力也有了更高的要求，教师需要提升自我专业知识、人文素养等，才能在这样的活动中和活动背后提供给学生更优质的指导，引导学生传递更科学的方法和理念。

刘 叶 上海市闵行第四中学 200240