陳洲

摘要：以“質(zhì)量守恒定律的應用”復習課為例，基于主題情境“鈣片的選擇”，分析了基于生活問題解決的復習課教學設計的結(jié)構(gòu)，分享了具體的課例和設計意圖，從以生活問題推動課堂學習進程、以實驗探究分析解決生活問題、以生活問題解決提升綜合素養(yǎng)等方面進行了反思與再認識。關鍵詞：生活問題解決；質(zhì)量守恒定律的應用；鈣片的選擇；主題情境；數(shù)字化實驗

文章編號：1008-0546（2022）11-0058-05

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：Bdoi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.11.013

化學作為一門中心的、實用的學科，與實際生活有著緊密的聯(lián)系。作為九年級化學的啟蒙課，學生對于化學的已有了解基本來源于生活——如化工企業(yè)、商業(yè)廣告和一些網(wǎng)絡視頻，了解的內(nèi)容也非常有限，更多的只能被一些易于觀察的現(xiàn)象、危險刺激的反應（例如：爆炸、腐蝕等）所吸引。因此，如果完全脫離生活而展開化學的學科內(nèi)容，就會讓學生產(chǎn)生一定的隔閡，造成學生學習化學的熱情下降。課堂學習素材的選擇和設計離學生的生活距離越遠，學生的學習困難就越大。基于學生生活經(jīng)驗展開學習并解決實際問題顯得尤為重要。

一、基于生活問題解決的復習課教學設計的結(jié)構(gòu)

基于生活問題解決的復習課教學設計首先要有合適的生活情境，在生活情境中產(chǎn)生真實的化學問題，其次要設計合理的學生多元活動來解決問題，從而在應用已有學科知識的過程中鞏固知識，促進素養(yǎng)的發(fā)展。

質(zhì)量守恒定律是九年級化學學習的一個比較重要的定律，在初中化學滬教版教材中起著承上啟下的作用?；瘜W老師無法指導學生解決所有的問題，但可以通過質(zhì)量守恒定律應用的復習，培養(yǎng)學生自己去進行化學問題的分析和實踐。

已有的關于質(zhì)量守恒定律的復習課中，大多數(shù)都將目光集中在質(zhì)量守恒定律的概念復習和習題講解上，在內(nèi)容上似乎與新授課有所不同，但對學生的要求并沒有改變，仍然是會用質(zhì)量守恒定律進行計算而已，并沒有起到拓展和提升的作用，也沒有充分體現(xiàn)出質(zhì)量守恒定律在解決化學問題中的作用，更沒有體現(xiàn)出在解決生活問題中的作用。

“質(zhì)量守恒定律的應用”[1]復習一課，筆者以生活中“鈣片選擇的煩惱”為主線，通過購買鈣片過程中產(chǎn)生的困惑引發(fā)出具體的化學問題，通過實驗探究、分組合作、交流討論等學習活動，應用質(zhì)量守恒定律來解決這些實際問題，深化對質(zhì)量守恒定律應用的理解，其教學設計結(jié)構(gòu)如圖1所示。

二、基于生活問題解決的復習課教學的課例分享

環(huán)節(jié)一：認識葡萄糖酸鈣片

【情境1】老師去藥店購買鈣片，發(fā)現(xiàn)鈣片種類很多，老師應該購買哪一種鈣片呢？

【資料卡1】葡萄糖酸鈣片中有效成分為葡萄糖酸鈣（Mr=430），輔料中含有蔗糖、檸檬酸等成分。

【問題1】閱讀資料卡1，思考：葡萄糖酸鈣片中除了Ca元素，還可能有哪些元素？請設計實驗證明。

【學生活動1】小組討論，設計實驗，交流評價。

【實驗1】（教師演示，驗證學生的猜想）

實驗用品：自制W型管、氣球、丁烷噴槍、橡膠帽、鐵架臺（帶鐵夾）、葡萄糖酸鈣片、無水硫酸銅、澄清石灰水。

實驗裝置：見圖2。

實驗步驟：從A口加入2片葡萄糖酸鈣片，在B處加入無水硫酸銅，C處加入澄清石灰水，用橡皮帽塞住A、B、C三個口，然后用丁烷噴槍對準樣品處加強熱，觀察B處和C處的現(xiàn)象。

實驗現(xiàn)象：無水硫酸銅變藍，澄清石灰水變渾濁。

實驗結(jié)論：葡萄糖酸鈣片中除含有鈣元素外，還含有碳元素和氫元素。

【歸納總結(jié)1】判斷葡萄糖酸鈣片中是否含有碳元素和氫元素，依據(jù)是化學反應前后元素的種類不變，質(zhì)量守恒定律應用1是用于分析物質(zhì)的元素組成。

設計意圖：本環(huán)節(jié)的設計目的是通過認識生活中的葡萄糖酸鈣片的元素組成，鞏固質(zhì)量守恒定律的一個應用——分析物質(zhì)的元素組成。初中階段對有機物的組成研究僅僅只需要達到定性層面，而無需達到定量層面。通過如圖1所示教師設計的創(chuàng)新微型裝置，讓學生根據(jù)現(xiàn)象進行證據(jù)推理，從而確定氫元素和碳元素。至于是否含有氧元素，學生根據(jù)定性的方式無法實現(xiàn)，需要采用定量方式，從而為第二環(huán)節(jié)埋下伏筆。

環(huán)節(jié)二：分析碳酸鈣片

【情境2】觀看視頻：葡萄糖酸鈣的含鈣量并不高，售貨員推薦碳酸鈣片，我是否應該聽從售貨員的建議呢？

【資料卡2】1．碳酸鈣片的主要成分為碳酸鈣，輔料為甘露醇、硬脂酸鎂、阿斯巴坦、香精等。2．輔料不與鹽酸反應產(chǎn)生二氧化碳。

【問題2】根據(jù)資料，如何測定碳酸鈣片中鈣元素的質(zhì)量分數(shù)？請小組討論并設計實驗。

【學生活動2】學生自主設計，進行方案的分析與討論，并形成共識（具體見圖3）。

【資料卡3】實驗小貼士：1．實驗時注意實驗操作規(guī)范和安全。2．注意不能讓鹽酸飛濺。3．放人樣品后請先將燒杯取下，輕輕晃動，促進完全反應。4．反應過程中注意電子秤讀數(shù)變化，記錄好實驗數(shù)據(jù)，及時進行數(shù)據(jù)處理。

【實驗2】以小組為單位，用家用廚房高精度電子秤合作完成上述實驗方案，并記錄數(shù)據(jù)。（A組同學數(shù)據(jù)如下：取用鈣片質(zhì)量1.00 g，鹽酸和燒杯總質(zhì)量78.54 g，反應后總質(zhì)量79.26 g。）

【問題3】為什么反應后質(zhì)量會減輕？（追問：反應放出的二氧化碳氣體的質(zhì)量是多少？你的依據(jù)是什么？）

【學生活動3】（交流與討論）反應后生成的CO2逸出反應裝置，使得質(zhì)量減輕；產(chǎn)生CO2的質(zhì)量為78.54 g+1.00 g-79.26 g=0.28 g；依據(jù)是參加反應的反應物質(zhì)量總和等于生成物質(zhì)量總和。

【學生活動4】根據(jù)實驗所得數(shù)據(jù)，計算所取碳酸鈣片中鈣元素的質(zhì)量分數(shù)。以A組同學數(shù)據(jù)計算如下：

解：設碳酸鈣的質(zhì)量為X。

則鈣元素的質(zhì)量為0.63 gx40%=0.254 g，鈣元素的含量為0.254g/1.0 gx100%=25.4%。

答：所取碳酸鈣片中鈣元素的質(zhì)量分數(shù)為25.4%。

【問題4】（投影碳酸鈣片標簽）標簽上標注的每片碳酸鈣片含鈣500 mg，實際測得碳酸鈣片質(zhì)量為1.8g，根據(jù)標簽可計算得鈣元素質(zhì)量分數(shù)=0.5 g/1.8 gx100%=27.8%，與你所測定的結(jié)果略有差異，請分析可能的原因。

【學生活動5】（交流與討論）1．可能反應沒有完全；2．可能帶出了水蒸氣3．稱量有誤差……。

【歸納總結(jié)2】質(zhì)量守恒定律可用于解釋某些化學反應現(xiàn)象，定量測定物質(zhì)的成分。

設計意圖：本環(huán)節(jié)的設計是圍繞質(zhì)量守恒定律的另外兩個應用：解釋化學反應現(xiàn)象和定量測定物質(zhì)的成分展開的。通過葡萄糖酸鈣的含鈣量并不高，售貨員推薦碳酸鈣片，自然而然引出實際問題：計算碳酸鈣片中的含鈣量。通過對反應后質(zhì)量減輕原因的分析，應用質(zhì)量守恒定律解釋化學反應現(xiàn)象。基于已有的經(jīng)驗，根據(jù)碳酸鈣片和稀鹽酸發(fā)生反應產(chǎn)生二氧化碳的量計算得出碳酸鈣片中碳酸鈣的質(zhì)量，從而測定碳酸鈣片中鈣元素的質(zhì)量分數(shù)。本環(huán)節(jié)將質(zhì)量守恒定律的應用滲透在整個過程中，培養(yǎng)了學生的方案設計能力、實驗操作能力、綜合計算能力及應用化學知識解決實際問題的能力。

環(huán)節(jié)三：探究醋酸鈣補鈣劑

【情境3】觀看視頻：老師的媽說老年人腸胃不好，不能用碳酸鈣片進行補鈣，醫(yī)生建議用醋酸鈣顆粒進行補鈣。

【問題5】碳酸鈣片和醋酸鈣顆粒的含鈣量有何區(qū)別？老師帶來1袋醋酸鈣顆粒的標簽上注明含鈣元素50.6 mg，請閱讀資料卡4，設計實驗，測定醋酸鈣中鈣元素的質(zhì)量。

【資料卡4】1．相比于碳酸鈣片，食用醋酸鈣補鈣劑會減小對胃腸壁的沖擊。醋酸鈣補鈣劑中主要成分為醋酸鈣，輔料為蔗糖，蔗糖中不含Ca2+。2．醋酸鈣是一種可溶性的鈣鹽，用Ca（Ac）2表示，相對分子質(zhì)量為158。3．醋酸鈣溶于水產(chǎn)生Ac-和Ca2+。4．醋酸鈣與鹽酸反應不生成CO2。

【學生活動6】分組討論，設計實驗方案。小組代表匯報討論結(jié)果，進行班級范圍內(nèi)的集體討論和分析。

【歸納總結(jié)3】（1）定量測定物質(zhì)成分的視角1：宏觀上應用元素守恒，微觀上應用原子守恒。例如：宏觀上碳酸鈣與二氧化碳中的碳元素守恒，微觀上抓住的是碳原子數(shù)守恒。（2）定量測定物質(zhì)成分的視角2：轉(zhuǎn)化法，即轉(zhuǎn)化為便于測量的物質(zhì)。例如：醋酸鈣無法轉(zhuǎn)化為二氧化碳，可以在醋酸鈣溶液中加入碳酸鈉溶液，通過測定恰好完全反應時碳酸鈉的質(zhì)量，計算得到醋酸鈣的質(zhì)量，即可求得鈣元素的質(zhì)量。

【教師】什么時候是反應恰好完全進行呢？上面一個實驗，不再產(chǎn)生氣泡時即為反應恰好完全進行，本實驗不再產(chǎn)生沉淀時即為反應恰好完全進行，而不再產(chǎn)生沉淀用肉眼難以直接觀察，我們可以借助數(shù)字化實驗來完成。

【實驗3】教師演示數(shù)字化實驗。

實驗藥品：光電門傳感器、滴數(shù)傳感器、電導率傳感器、數(shù)據(jù)采集器、電腦及軟件、10%的碳酸鈉溶液、醋酸鈣補鈣劑。

實驗裝置：見圖4。

實驗步驟：按圖4所示連接好裝置，設置好橫坐標、采集頻率、采集時間。點擊電腦屏幕上的“開始采集”按鈕，打開滴數(shù)傳感器活塞，把碳酸鈉溶液滴人燒杯中，觀察電腦屏幕上的曲線變化（見圖5）。

實驗結(jié)果：

【問題6】根據(jù)實驗結(jié)果，如何確定何時恰好完全反應？此時，消耗10%碳酸鈉溶液（密度為1.1 g/mL）的體積為多少mL？質(zhì)量為多少g？

【學生活動7】（教師與學生共同分析與討論）相同溫度下，溶液電導率與溶液中的離子濃度和帶電離子的種類相關。反應未恰好完全進行時，溶液中離子濃度逐漸增大（滴人的碳酸鈉溶液未完全與醋酸鈣溶液反應），反應恰好完全進行后（即沉淀已完全形成后），再滴人碳酸鈉溶液，電導率即開始趨于穩(wěn)定。通過溶液電導率的變化趨勢進行判斷，當電導率剛要趨于穩(wěn)定時，即為恰好完全反應時。由圖5可知，在滴人碳酸鈉溶液1.3 mL時，碳酸鈉與醋酸鈣恰好完全反應，可以由此計算消耗溶質(zhì)碳酸鈉的質(zhì)量為10 %x1.1 g/mLxl.3 mL=0.143 g。

【問題7】請計算該包醋酸鈣補鈣劑中鈣元素的質(zhì)量。

【學生活動8】進行計算。

解：設該醋酸鈣顆粒中鈣元素質(zhì)量為x。

根據(jù)反應方程式：

Ca（Ac）2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaAc可得如下關系式：

計算得到鈣元素的質(zhì)量為53.9 mg，與包裝袋上所標注的結(jié)果相差不大。

【問題8】市場上有不同的補鈣劑，為什么不只生產(chǎn)含鈣量高的補鈣劑呢？生活中我們?nèi)绾芜x擇合適的鈣片？

【資料卡5】見表1。

【學生活動9】（交流與討論）對于不同的人群，需要不同類型的補鈣劑，就像今天我們要測定不同鈣片中鈣元素的含量，要選擇不同的方案一樣，我們要根據(jù)實際情況選擇最優(yōu)的方案。

設計意圖：本環(huán)節(jié)的設計目的是從轉(zhuǎn)化法及微觀視角鞏固質(zhì)量守恒定律的應用。通過數(shù)字化實驗，將肉眼難以直接觀察的現(xiàn)象通過圖像進行表征。同時，注重從宏觀走向微觀，關注微粒之間的聯(lián)系，體現(xiàn)質(zhì)量守恒定律的微觀解釋——反應前后原子的種類、質(zhì)量和個數(shù)不發(fā)生改變在解決實際問題中的作用。

【課堂總結(jié)】（邊總結(jié)邊形成板書，見圖6）今天這節(jié)課，我們通過研究鈣片的選擇，復習了質(zhì)量守恒定律的應用。質(zhì)量守恒定律可以幫助我們質(zhì)疑實驗現(xiàn)象，量化研究過程，守住學科原則以及衡量方案優(yōu)劣。希望同學們在今后的學習生涯中，也能夠質(zhì)疑眼前的困難，量化眼前困難的難度，守住自己的優(yōu)勢和陽光的心態(tài)，用恒心去戰(zhàn)勝學習路上的困難！

三、基于生活問題解決的復習課教學的思考與再認識

1．以生活問題推動課堂學習進程

生活問題貼近學生實際，將生活問題滲透在整個學習進程中能有效地激發(fā)學生充分參與。選擇鈣片來補鈣是大家熟知的生活問題，在選擇鈣片時人們通常會考慮以下幾個問題：①鈣片中除了鈣元素還含有哪些元素，這些元素是否會對人體不利？②鈣片的含鈣量是否足夠？③鈣片是否易于吸收？④鈣片的售價是否讓人可以接受？這些問題學生是可以考慮到的，或許是已經(jīng)存在他們腦海中的。通過對這些問題的梳理，可以形成推動課堂前進的內(nèi)在問題串。鈣片中是否含有其他元素——需要測定鈣片中的元素組成；鈣片的含量是否足夠——需要測定物質(zhì)的成分；鈣片是否易于吸收——需要根據(jù)鈣片不同的性質(zhì)來進行判斷；鈣片的售價是否可以讓人接受——需要對比不同鈣片的含鈣量、優(yōu)缺點等特點。因此，根據(jù)這些內(nèi)在聯(lián)系的問題先后順序，逐步展開來串聯(lián)課堂，就讓課堂學習的進程變得無比順暢。

2．以實驗探究分析解決生活問題

實驗探究活動是解決生活問題的有效途徑。課堂中教師將生活中常見補鈣劑直接應用于實驗，拉近了化學與實際生活間的距離。通過教師設計的微型實驗裝置，探究和分析葡萄糖酸鈣片中的元素組成；通過課堂分組實驗，學生親身體驗碳酸鈣片中鈣元素含量的測定，并對自己小組產(chǎn)生的誤差進行分析；通過數(shù)字化實驗的觀察與分析，研究醋酸鈣顆粒中鈣元素的含量，并與碳酸鈣片進行對比。整節(jié)課的實驗活動由定性研究走向定量研究，由傳統(tǒng)實驗拓展到創(chuàng)新實驗、數(shù)字化實驗，將質(zhì)量守恒定律與設計實驗、完成實驗、推導計算的過程緊密聯(lián)系，反映了質(zhì)量守恒定律在解決實際問題中的應用比較廣泛。從課堂實踐來看，本節(jié)課每一個課堂實驗既是課堂所需，也是實際探究所需。在化學學科啟蒙學習階段，要充分讓學生體會到化學需要靠實驗解決生活問題。

3．以生活問題解決提升綜合素養(yǎng)

解決實際問題，需要的知識不是單一的，發(fā)展的學生能力素養(yǎng)也是綜合的。本節(jié)課中需要解決的是鈣片的選擇問題，復習的主題是質(zhì)量守恒定律的應用，在實際學習過程中，學生需要用到不同層次、不同維度的知識。在判斷葡萄糖酸鈣的元素組成過程中，學生需要選擇合適的樣品檢驗水和二氧化碳的產(chǎn)生；在測定碳酸鈣的含量過程中，學生需要設計合適的探究過程以及合適的藥品與碳酸鈣反應進行測定；在測定醋酸鈣中鈣元素的含量過程中，學生需要根據(jù)醋酸鈣的知識，搜索已學物質(zhì)中與其類似的物質(zhì)，然后再尋找合適的試劑與醋酸鈣反應并進行測定，整個學習過程就是綜合運用知識的能力提升的過程，證據(jù)推理、模型認知、實驗探究與創(chuàng)新意識等素養(yǎng)在課堂學習過程中有機地得到滲透。

參考文獻

[1]王祖浩．義務教育教科書·化學（九年級上冊）[M]．上海：上海教育出版社，2012：10．