◎ 劉 葉

化學(xué)課改理念要求改變傳統(tǒng)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)方式，盡可能給學(xué)生創(chuàng)設(shè)探究的情境、氛圍和條件。結(jié)合《上海市初中化學(xué)學(xué)科教學(xué)基本要求》第11單元“基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”和第12單元“化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究”的要求，探究活動從學(xué)生身邊的現(xiàn)實(shí)世界尋找常見、熟悉而充滿思考價值的現(xiàn)象來制定探究內(nèi)容，目的在于提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，培養(yǎng)其科學(xué)實(shí)驗(yàn)思維。

本次探究活動針對九年級學(xué)生，分為兩個階段，第一階段在學(xué)生學(xué)完滬教版九年級化學(xué)教材1.2節(jié) “走進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室”后進(jìn)行，基于學(xué)生初步接觸化學(xué)的學(xué)情，第一階段設(shè)置的內(nèi)容較為粗淺，主要是探究食品包裝袋內(nèi)常見生石灰干燥劑、鐵系脫氧劑的主要成分、充氣包裝內(nèi)主要?dú)怏w成分。第二階段放在總復(fù)習(xí)時，此時已有一定的化學(xué)知識基礎(chǔ)，主要探究生石灰干燥劑、鐵系脫氧劑變質(zhì)后的成分以及如何定量測定其中某種成分。本文主要介紹第一階段以“食品包裝袋里的小秘密”為主題的探究活動。

一、活動目的

（一）知識與技能

通過探究了解食品包裝袋里干燥劑、脫氧劑的相關(guān)知識，主動參與探究過程、勤于動手和動腦，逐步培養(yǎng)搜集和處理科學(xué)信息的能力、獲取新知識的能力、批判性思維的能力、分析和解決問題的能力。

（二）過程與方法

通過實(shí)驗(yàn)探究初步了解定性和定量研究的科學(xué)研究方法，學(xué)會排水法收集氣體。

（三）情感態(tài)度與價值觀

感悟探究活動在科學(xué)發(fā)展過程中的作用，形成敢于質(zhì)疑、求真務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度，養(yǎng)成合作與共享的個性品質(zhì)，提升探究興趣。

二、活動過程

（一）總體設(shè)計

如何有效地達(dá)成上述教學(xué)目標(biāo)，突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)呢？首先激發(fā)學(xué)生對本課題探究的興趣，調(diào)動學(xué)生對本課題的好奇心，成為他們?nèi)θヌ骄课粗膭恿?。通過第一次小組合作探究引導(dǎo)他們對于課題內(nèi)容發(fā)散思考，從而收集到他們自發(fā)探尋到的探究子課題，繼而重新整合教學(xué)資源，再次放開手讓他們進(jìn)行相關(guān)小課題的科學(xué)探究，從問題提出、收集資料、提出有效猜想、設(shè)計實(shí)驗(yàn)并論證直到得出結(jié)論后進(jìn)行反思、感知完整的科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究過程。在設(shè)計實(shí)驗(yàn)論證環(huán)節(jié)再次收斂，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)初步方案的探究交流活動，小組間彼此交流方案設(shè)計思路和方法，共同討論設(shè)計優(yōu)化探究方案并進(jìn)行改進(jìn)，感知科學(xué)探究方法的多樣化，同時合作共享共同提升科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究綜合實(shí)力，最后討論改進(jìn)后再次綜合評價交流，從而落實(shí)和突破本課題的重難點(diǎn)。整個教學(xué)活動“三放三收”，學(xué)生的思維從“發(fā)散”到“收斂”，最后將所學(xué)知識進(jìn)行運(yùn)用，總體設(shè)想如圖1所示。

圖1 從“發(fā)散”到“收斂”

（二）實(shí)施過程

1.活動一

（1）活動準(zhǔn)備

① 了解班級學(xué)生的個性與能力，為指導(dǎo)學(xué)生合理分組做好鋪墊。

② 準(zhǔn)備大課題引入，并且提供參考性子課題。

（2）活動目標(biāo)

① 育人目標(biāo)：指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分組，均衡小組人力資源，進(jìn)行合理分工。以達(dá)到明確責(zé)任分工的互助性學(xué)習(xí)目的；明確以組內(nèi)互評、組間互評、教師評價為標(biāo)準(zhǔn)的評價體系，培養(yǎng)學(xué)生在小組中為完成共同的任務(wù)而進(jìn)行有效合作的意識。

② 知識目標(biāo)：科學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)離不開科學(xué)探究，科學(xué)探究可以分為理論研究和實(shí)驗(yàn)探究。

（3）實(shí)施過程

① 環(huán)節(jié)一：大課題食品包裝袋里的小秘密的引入，并且提出課題背景下的參考性子課題——干燥劑、脫氧劑的成分探究，引發(fā)學(xué)生對日常生活中常見的干燥劑和脫氧劑的思考。

② 環(huán)節(jié)二：學(xué)生先自由組合再由教師微調(diào)形成6個小課題組，明確分工（包括確定組長、資料收集、方案設(shè)計、實(shí)驗(yàn)操作、PPT制作、小組發(fā)言人等），調(diào)動小組士氣（建立小組文化，包括組名、口號、組標(biāo)等），以確保接下來的活動有效進(jìn)行。之后其他的主題探究活動都可依次開展。

③ 環(huán)節(jié)三：初次認(rèn)領(lǐng)小課題（允許課后調(diào)整）。兩組分別為干燥劑與脫氧劑的理論派小組，專門針對各種常見干燥劑脫氧劑進(jìn)行理論研究分析，剩余四組又分為干燥劑成分探究實(shí)踐派兩組和脫氧劑成分探究實(shí)踐派兩組。同時鼓勵探究過程中提出自己感興趣的相關(guān)子課題。

（4）活動一作業(yè)：這次活動的作業(yè)是確定小組研究子課題，初步形成小組探究方案，填寫實(shí)驗(yàn)報告單。

2. 活動二

（1）活動準(zhǔn)備：審核6個小組上交的探究方案，聽取小組成員的探究感想并且想好指導(dǎo)方案和策略，指導(dǎo)過程中實(shí)踐組有兩組發(fā)現(xiàn)了另外兩個感興趣的子課題，進(jìn)行了調(diào)整。

（2）活動目標(biāo)

① 育人目標(biāo)：通過理論與實(shí)踐探究過程，認(rèn)識到科學(xué)發(fā)展是理論與實(shí)踐相輔相成的。通過發(fā)現(xiàn)和解決問題去了解科學(xué)知識不斷演進(jìn)的特質(zhì)。

② 知識目標(biāo)：初步了解科學(xué)研究方法分為定量和定性兩種。

（3）實(shí)施過程

① 環(huán)節(jié)一：小組交流以及新子課題的提出。6個小組從問題提出、資料收集、假設(shè)猜想、初步方案，介紹自己的小組探究成果。

② 環(huán)節(jié)二：探究方案反思與改進(jìn)。引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)在科學(xué)實(shí)踐過程中合理的假設(shè)與猜想是建立在科學(xué)理論的基礎(chǔ)之上的，而理論的發(fā)現(xiàn)需要實(shí)踐的論證，因此理論與實(shí)踐是相輔相成的，于是將理論組進(jìn)行拆分，合理分配到4個實(shí)踐組，最后確定4個研究的子課題，其中一組為常見生石灰干燥劑和硅膠干燥劑的干燥效果對比探究，一組為生石灰干燥劑的成分探究，一組為脫氧劑成分探究，一組為充氣包裝袋中主要?dú)怏w成分探究。在課題確認(rèn)后對科學(xué)探究方法進(jìn)行指導(dǎo)：通過對不同種干燥劑干燥效果探究方案的評價給學(xué)生介紹了通過控制變量法來定量研究科學(xué)問題的方法思路。以生石灰干燥劑成分探究為例介紹了從物質(zhì)特性入手的定性研究科學(xué)問題的方法思路。

（4）活動二作業(yè)：形成可操作的實(shí)驗(yàn)探究方案，完善實(shí)驗(yàn)報告單。

3. 活動三

（1）活動準(zhǔn)備：收集4個小組的實(shí)驗(yàn)探究方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)器材和方法指導(dǎo)準(zhǔn)備。

（2）活動目標(biāo)

① 育人目標(biāo)：通過本次活動第一次填寫實(shí)驗(yàn)單并交流，認(rèn)識到科學(xué)語言和掌握有關(guān)的溝通技能，便于在與科學(xué)有關(guān)的議題上交流意見。

② 知識目標(biāo)：通過方案交流與反思，學(xué)生在過程中進(jìn)一步加深對定量和定性科學(xué)研究方法的認(rèn)識，同時提升多種科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究方法解決問題的能力。

（3）實(shí)施過程

① 環(huán)節(jié)一：每個探究小組利用自己采集的實(shí)驗(yàn)樣品共同協(xié)作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)初步方案的探究活動，并完成實(shí)驗(yàn)報告的填寫。

② 環(huán)節(jié)二：結(jié)束后及時進(jìn)行信息收集整理并進(jìn)行小組間交流，介紹彼此方案的設(shè)計思路和方法，在教師的引導(dǎo)下共同討論如何從定性和定量兩種科學(xué)方法設(shè)計或優(yōu)化探究方案，并進(jìn)行改進(jìn)或提出不同實(shí)驗(yàn)方案。

第二組猜測干燥劑主要成分為CaO，從CaO性質(zhì)入手定性分析，實(shí)驗(yàn)報告如下。

干燥劑主要成分探究方案

一、實(shí)驗(yàn)名稱：食品干燥劑主要成分探究

二、提出問題：某品牌海苔中的干燥劑主要成分是什么？

三、實(shí)驗(yàn)假設(shè)：生石灰（CaO）

四、實(shí)驗(yàn)依據(jù)：CaO為白色固體，易吸水而變質(zhì)，且溶于水放熱，溶液溫度會出現(xiàn)變化，生成Ca（OH）2，其水溶液呈堿性

五、實(shí)驗(yàn)用品：燒杯、溫度計、膠頭滴管、酚酞、某品牌海苔中干燥劑

六、實(shí)驗(yàn)探究：

由圖7可知，發(fā)酵時間的延長使黃精酸奶酸度呈現(xiàn)先上升后下降再上升的趨勢，發(fā)酵5 h時酸度只有60.4°T沒有達(dá)到要求，當(dāng)發(fā)酵時間為6 h時黃精酸奶酸度為86.7°T，已達(dá)到國標(biāo)要求，隨著發(fā)酵時間的增加直到發(fā)酵9 h時酸度達(dá)到了89.8°T，通過對數(shù)據(jù)分析和節(jié)約成本的要求，以發(fā)酵6 h和7 h為宜；發(fā)酵時間對黃精酸奶感官評分的影響較明顯，表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢，當(dāng)發(fā)酵7 h時感官評分最高。

實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論1 取樣溶于水，用溫度計測定反應(yīng)前后溫度變化并進(jìn)行記錄溫度上升該固體溶于水后放熱某品牌海苔中干燥劑主要成分為CaO 2 向燒杯中繼續(xù)滴加酚酞試劑 溶液變紅 說明該固體溶于水后水溶液顯堿性

小組成員還提供了第二種方案，步驟2可以取步驟1的上層清液通入二氧化碳，看清液是否變渾濁來確定氫氧化鈣的生成，小組內(nèi)成員一致認(rèn)為沒有他們展示的方案簡單所以不采用。在教師引導(dǎo)下，成員們提出熱量的變化除了可以通過溫度計體現(xiàn)，還可以通過實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計，將原理表象化：從氣體受熱膨脹上體現(xiàn)，如圖2所示，將生石灰和水放入試管中，看燒杯內(nèi)是否有氣泡冒出。

圖2 第二組改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)方案

第三組猜測脫氧劑主要成分為Fe粉，從Fe性質(zhì)入手定性分析成功，實(shí)驗(yàn)報告如下。

脫氧劑主要成分探究方案

一、實(shí)驗(yàn)名稱：食品脫氧劑主要成分探究

二、提出問題：某品牌年輪蛋糕中的脫氧劑主要是什么成分？

三、實(shí)驗(yàn)假設(shè)：脫氧劑主要成分是活性鐵粉（Fe）

四、實(shí)驗(yàn)依據(jù)：Fe粉為黑色粉末，可以與稀酸反應(yīng)生成氫氣，生成淺綠色亞鐵鹽溶液

五、實(shí)驗(yàn)用品：試管、膠頭滴管、火柴、棉花、玻璃棒、年輪蛋糕包裝里的脫氧劑、稀硫酸

六、實(shí)驗(yàn)探究：

實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論1 取樣于試管中，滴加足量稀硫酸，收集后靠近火焰試管中出現(xiàn)氣泡出現(xiàn)爆鳴聲該固體為活潑金屬與酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣 某品牌年輪蛋2 用棉花將試管中的不溶物壓到試管底，觀察上層溶液顏色上層為淺綠色溶液該固體與酸反應(yīng)后有亞鐵鹽生成糕脫氧劑主要成分為Fe粉，屬鐵系脫氧劑

第四組從原料價格等方面猜測包裝袋內(nèi)氣體為空氣中的氮?dú)?，從難溶于水、不支持燃燒等性質(zhì)定性分析成功，同時介紹排水法收集難溶性氣體。

（4）活動三作業(yè)：完成實(shí)驗(yàn)方案改進(jìn)或其他方案的設(shè)計以及準(zhǔn)備交流探究活動中的收獲與反思。

4.活動四

（1）活動準(zhǔn)備：確定學(xué)生改進(jìn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。

（2）活動目標(biāo)

① 知識目標(biāo)：對定量和定性科學(xué)研究方法進(jìn)一步對比學(xué)習(xí)，加深認(rèn)識；進(jìn)一步掌握生石灰、鐵粉等幾種物質(zhì)的特性。

② 育人目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生意識到科學(xué)探究是認(rèn)識客觀世界的重要途徑。

（3）實(shí)施過程

① 環(huán)節(jié)一：對優(yōu)化后方案或多種方案進(jìn)行實(shí)踐，并完成探究實(shí)驗(yàn)報告和總結(jié)。其中第一組實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)后如圖3所示，將等質(zhì)量的硅膠和石灰兩種干燥劑放置在同一個密閉鐘罩中，先抽走空氣，再用酒精燈加熱圓底燒瓶中的水提供水蒸氣，每隔10分鐘進(jìn)行稱量，并記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，通過實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，更好地理解定量研究。

② 環(huán)節(jié)二：進(jìn)行“探究食品包裝袋里的小秘密”專題報告交流會，討論收獲的成果，進(jìn)行評價。

圖3 第一組改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)裝置

三、活動評價

（一）評價內(nèi)容

（1）探究成分，提出假設(shè)以及提出假設(shè)的依據(jù)。

（2）在探究活動中的參與意識、主動性和合作精神。

（3）在交流討論中表現(xiàn)出來的表達(dá)能力和參與討論的積極態(tài)度。

（4）對設(shè)計的探究方案及完成過程的反思、優(yōu)化能力。

（二）評價形式

（1）小組內(nèi)自評：小組內(nèi)根據(jù)實(shí)驗(yàn)報告單進(jìn)行評價交流。

（2）小組間互評：小組展示并在“探究食品包裝袋里的小秘密”專題報告會上互相點(diǎn)評，從探究方法的科學(xué)性、安全性、可行性、簡約性等方面點(diǎn)評實(shí)驗(yàn)方案，還有小組展示形式等。

（3）教師點(diǎn)評。

四、主題探究活動作業(yè)

制作一則以“食品包裝袋里的小秘密”為主題的微信推送，介紹干燥劑、脫氧劑等物質(zhì)的用途，分享實(shí)驗(yàn)探究方法和過程。此次作業(yè)是本課題內(nèi)容的延伸和拓展，目的是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會推廣科學(xué)成果，察覺和試探人與科技的互動關(guān)系，進(jìn)一步提升科學(xué)素養(yǎng)，感受科學(xué)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)人類夢想，推動人類不斷前進(jìn)。

五、活動成效與反思

（一）掌握知識，學(xué)會方法，推進(jìn)思維，形成素養(yǎng)

課題選擇從學(xué)生生活實(shí)際出發(fā)，創(chuàng)設(shè)問題情景，發(fā)散學(xué)生思維，從生活到科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究，再從科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究到生活。從學(xué)生參與的積極性上可以看出，生活中的化學(xué)魅力無限，充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)新知的欲望。

主題活動在探究過程中注重學(xué)生個體在探究過程中的感知，通過對實(shí)驗(yàn)方案的反復(fù)推敲，感受實(shí)驗(yàn)探究對推動科學(xué)發(fā)展的重要性。整個活動在情景設(shè)置、設(shè)計實(shí)驗(yàn)、方法體驗(yàn)、邏輯推理、得出結(jié)論中進(jìn)行，是一次比較完整的探究經(jīng)歷，在學(xué)習(xí)過程中學(xué)生學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題、學(xué)會實(shí)驗(yàn)探究、學(xué)會深入思考、學(xué)會從科學(xué)的角度研究問題。

由于改變了以往的教學(xué)流程和模式，改變了作業(yè)方式，所以從教學(xué)效果來說，更有助于學(xué)生掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)知識，提高學(xué)習(xí)效率，更有助于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的形成，有助于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。

（二）注重探究，提升能力，精進(jìn)指導(dǎo)，傳遞科學(xué)

雖然由于學(xué)生化學(xué)知識儲備有限，實(shí)驗(yàn)方案的科學(xué)性還有待進(jìn)一步探討，但這樣實(shí)驗(yàn)探究的過程無疑是有助于學(xué)生能力和思維培養(yǎng)的，因此教師在平時的教學(xué)過程中應(yīng)多設(shè)計這樣的主題探究活動，比如說“玩轉(zhuǎn)‘牙膏’”“鹽一定是鹽嗎？”等，讓學(xué)生在過程中學(xué)習(xí)新知、提升能力。

如此開放式的活動，不確定性的因素眾多，因此對于教師的能力也有了更高的要求，教師需要提升自我專業(yè)知識、人文素養(yǎng)等，才能在這樣的活動中和活動背后提供給學(xué)生更優(yōu)質(zhì)的指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生傳遞更科學(xué)的方法和理念。

劉 葉 上海市閔行第四中學(xué) 200240