巧设问题串，突出合作共学——以初中化学“合理使用不锈钢保温杯”项目式学习为例

■仇 建

《义务教育化学课程标准（2022 年版）》强调，真实、生动、直观而又富于启迪性的学习情境，能够激发学生的化学学习兴趣，引发学生思考，更能帮助学生建构大概念和核心概念。了解不同类物质的性质及其与实际应用之间的关联，有助于学生发展化学素养，提升应用化学知识的能力。在九年级学生还未系统学习完初中化学知识的前提下，笔者遵循学生的认识规律，依据新课标和教材内容，以“保温杯的使用说明书”为真实背景，以问题串为主线，设计了本节课的教学活动，旨在让学生通过回答一系列问题，对保温杯使用说明背后的化学知识进行理解和探究，了解日常合理使用不锈钢保温杯的方法，认识金属、塑料、酸碱、盐等不同类物质的性质，实现对这些基础知识和实际应用之间的意义联接，激发学生学习的好奇心和主动性。在此过程中，笔者运用启发探究、讨论交流、自主学习等多种教学方式，重点引导学生开展合作学习，使学生的核心素养和关键能力都得以发展。

一、问题设计

师：天气越来越冷了，同学们大多会使用这种金属制品——不锈钢保温杯，来储备一些热水。保温杯里有什么化学知识呢？今天这节课，就让我们一起走近不锈钢保温杯。

活动1 认识不锈钢保温杯的构造

问题1：这个保温杯的杯体、盖子和密封圈分别由什么材料制成？

问题2：材料一般有哪些类别？

问题3：请阅读资料1，并思考以下问题：（1）谈谈你对合金的认识；（2）铁的合金有哪两类？（3）不锈钢的成分有哪些？

资料1：在金属中加热熔合某些金属或非金属，就可以制得具有金属特性的合金。合金是混合物。铁的合金有生铁和钢，我们把含碳量在2%～4.3%之间的铁合金称为生铁，把含碳量在0.03%～2%之间的铁合金称为钢。不锈钢是我们生活中常见合金钢中的一种，不锈钢除含有铁、碳外，还含有Cr、Ni，即不锈钢中含有Fe、Cr、Ni、C等。常用食品级304不锈钢，属于奥氏体不锈钢中的一种，含18%Cr、8%Ni等。

问题4：同学们，你们认为日常生活中大量使用的是纯金属制品，还是合金的制品呢？

如果学生回答是合金制品，教师还可以追问：为什么合金的用量更多呢？

问题5：结合小组实验1的结果思考，保温杯的杯体材料为什么选用不锈钢，而不选用纯铁呢？

小组实验1：比较纯铁与铁合金、纯铜与黄铜的硬度。操作1：将纯铁片与不锈钢片互相刻画。操作2：将纯铜片与黄铜片互相刻画。

设计意图：引导学生认识保温杯的本体、盖子和密封圈的制作材料，材料的类型，为后续内容做铺垫；认识金属材料包括纯金属和它们的合金，铁的合金包含生铁和钢等类型，钢中含有多种金属元素和非金属元素。金属制成合金后，成分发生了改变，性能也发生了改变，基于问题5 的解决，学生进行了小组合作实验1，培养了动手能力和积极思考的主动性，彰显了主体地位。

问题6：纯金属和它们的合金都属于金属材料。金属材料一般都具有哪些共同的物理性质呢？

问题7：我们知道金属一般具有优良的导电、导热性等共同的物理性质，装有开水的不锈钢保温杯不仅能保温，而且拿着还不烫手，这又是为什么呢？

问题8：阅读资料2，结合生活经验，说出用于生产杯盖的塑料的一些性能。

资料2：不锈钢保温杯的盖子是由乙烯与丙烯的聚合物（PP）加工而成，PP 是塑料中的一种。密封圈是硅橡胶，它是一种合成橡胶。塑料、合成橡胶都是合成有机高分子的材料。人们将塑料、合成橡胶、合成纤维（常用于生产服装布料）称之为三大合成材料。

问题9：说出老师手中不锈钢保温杯的具体构造。

设计意图：培养学生的总结归纳水平，引导学生综合运用化学和物理知识分析，进行跨学科知识的融合，使学生更好地理解“用双层不锈钢、中间抽成真空”的目的；引导学生了解杯盖的材料，促进学生进一步认识保温杯的构造及类比所使用的材料。

活动2 理解不锈钢保温杯的使用注意事项

师：同学们，你购买了一个新保温杯，拆开包装后，你会不会阅读上面的使用注意事项？

屏显：

不锈钢保温杯使用注意事项：1.请将产品放置于婴幼儿触摸不到的地方，以免烫伤或碰伤。2.请不要放入干冰、碳酸饮料、乳制品等。3.请不要靠近火源。4.加入热饮时不宜过满，以免溢出烫伤。5.外出携带时请确定关紧盖子。6.喝热饮时请注意温度，以免烫伤。7.请不要在倾斜的状态下或靠近脸的状态下打开盖子。8.请不要在洗碗机、烘碗机、微波炉中使用。

问题10：对于不锈钢保温杯的使用注意事项，你应该采取什么样的态度和做法？

问题11：注意事项中的1、4、5、6、7点都是大家容易理解的。第2点中，保温杯中为什么不能加入干冰呢？

问题12：第2 点中，为什么不能加入碳酸饮料、乳制品呢？

问题13：结合小组实验2，你观察到的主要现象有哪些？

小组实验2：将铁丝加入酸中，观察现象。操作1：将铁丝放到稀盐酸中，观察现象。操作2：将铁丝放到稀硫酸中，观察现象。

设计意图：引导学生在生活中购物时要关注商品的标签，对标签内容要有质疑精神，培养学生勇于修正或放弃错误观点的科学精神；促进学生运用物理和化学知识来分析问题，理解干冰在杯内升华后会产生大量气体，造成杯内气压过大，杯子势必会成为极具威力的“炸弹”；引导学生学会从气体的生成、物质颜色的改变等角度描述实验现象并思考为什么会发生这样的变化，结合教师的解释，促进他们理解不锈钢保温杯中不能加入碳酸饮料的原因。

问题14：酸性物质腐蚀不锈钢。结合小组实验3，思考：在牛奶、咖啡、橙汁、豆浆、茶水、汽水等日常饮品中，哪些是呈酸性的呢？

小组实验3：测定日常饮品的酸碱性。操作1：用pH 计测定牛奶的酸碱性。操作2：清洗pH 计。操作3：用pH 计测定咖啡的酸碱性。操作4：重复操作2后，再测定其他饮品的酸碱性。

问题15：观察演示实验，描述观察的现象。

教师演示实验：在酒精灯火焰上点燃制作杯盖的PP材料。

追问：大家对说明书中“使用保温杯时请勿靠近火源”又是怎么理解的？

问题16：你自己或家人有没有不合理使用不锈钢保温杯的行为习惯？为延长保温杯的使用寿命，或者避免其对人体和环境造成不良影响，我们应该如何正确使用不锈钢保温杯？

问题17：生活中，在使用购回的物品前，我们需要做些什么？

设计意图：加深学生印象，让学生在生活中能更快识别具有酸性的饮品，对保温杯杯盖遇热会变形、受损甚至会燃烧也有更深的认识；引发学生回忆平时错误使用保温杯的做法，引导学生后续使用保温杯时要关注注意事项，再拓展到其他生活用品，促进他们积极参加与化学有关的生活、社会问题的讨论并做出合理的价值判断。

二、教学反思

使用保温杯是学生生活中的日常行为，将其作为教学情境，能让学生产生更大的学习动力，课堂教学活动也不再是生硬的练习题，而是一个个解决现实问题的学习任务，这样学生的学习就变得更加自主与协作。

教学过程中，笔者精心设计了教学内容，如让学生自主合作学习合金的相关知识，初步识别金属和塑料两种不同的材料；设计小组合作实验、演示实验等探究实验活动，帮助学生更好地习得不锈钢保温杯使用的相关常识，理解使用不锈钢保温杯的注意事项，发展化学学科思维。对于笔者设定的大多数内容，学生都是在合作中达成目标的，如回答问题时的讨论交流、完成实验时的通力协作、对实验现象描述时的争辩讨论，等等。金属和塑料是学生日常生活中常见物质，而不同的学生对两种物质的陌生程度是不同的，以“合理使用不锈钢保温杯”为主题开展项目式学习，引导学生通过小组合作、实验探究、讨论交流等多样化方式解决问题，能促进学生之间更好地交流与认知。可见，丰富课堂教学内容资源，以“知识问题化、问题情境化、学习探究化”实施课堂教学活动，能让学生有效参与到问题的讨论中去，课堂效果也能得到有效提升。