初中化學(xué)“溶液的濃度”項(xiàng)目式教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

李俊紅

摘要：確立項(xiàng)目“自制生理鹽水”，規(guī)劃4個子任務(wù)“定性認(rèn)識生理鹽水”“定量認(rèn)識生理鹽水”“自制生理鹽水”“構(gòu)建配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶液的思維模型”，引發(fā)學(xué)生思維進(jìn)階和遷移。項(xiàng)目融具體知識“溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其簡單計(jì)算”的學(xué)習(xí)于實(shí)際問題的解決過程中，在“做中學(xué)”中培養(yǎng)學(xué)生的定量思維和實(shí)踐能力，促進(jìn)學(xué)生對溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)概念的學(xué)習(xí)理解，形成定量觀和科學(xué)的物質(zhì)觀，發(fā)展“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度”“模型認(rèn)知”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：溶液的濃度;項(xiàng)目式教學(xué);自制生理鹽水;定量思維;化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

文章編號：1008-0546（2021）03-0046-05???? 中圖分類號：G632.41???? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.03.010

一、項(xiàng)目背景及內(nèi)容分析

“溶液的濃度”是人教版九年級《化學(xué)》（2011年）（以下簡稱教材）下冊第九單元“溶液”課題3的教學(xué)內(nèi)容，“認(rèn)識溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的含義，能進(jìn)行溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的簡單計(jì)算”是義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[1]（以下簡稱課標(biāo)）對本節(jié)課的要求。福建省近幾年的中考化學(xué)試題對學(xué)生學(xué)習(xí)“溶液的濃度”是否達(dá)到課標(biāo)要求進(jìn)行了考查，例如：2020年福建省中考化學(xué)13題的第2小題，題目提供了某84消毒液產(chǎn)品的部分說明，依據(jù)信息，要求計(jì)算將有效氯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.0%的 84消毒液與水的質(zhì)量為1 比多少時進(jìn)行稀釋，即可用于餐具消毒（有效氯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.04%的消毒液），結(jié)果顯示：廈門市該小題的均分為0.15分（滿分1 分）。反思平時的教學(xué)，學(xué)生有可能聽講很認(rèn)真，但提不出有價值的問題;學(xué)生有可能獲得的知識點(diǎn)較為全面，但碰到實(shí)際問題仍不會解決;學(xué)生有可能掌握了很多解題套路，但遇到陌生情境還是不知道如何遷移應(yīng)用。因此，教學(xué)如何實(shí)現(xiàn)知識學(xué)習(xí)和問題解決的關(guān)聯(lián)，在解決問題的過程中探查學(xué)生對原有知識的掌握程度，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)更多新的知識，探索將具體知識學(xué)習(xí)融入到真實(shí)世界實(shí)際問題解決過程的教學(xué)方式，有可能破解以上教學(xué)難題。因?yàn)閷W(xué)生的學(xué)習(xí)在經(jīng)歷和解決真實(shí)世界的問題中最容易發(fā)生，這是項(xiàng)目化學(xué)習(xí)秉持的學(xué)習(xí)理念[2]。

生理鹽水是學(xué)生日常生活中熟悉的素材，通過訪談了解到：生活中學(xué)生大多見過生理鹽水，知道生理鹽水可用于輸液，想知道生理鹽水更廣泛的用途;知道生理鹽水的定性組成，想知道生理鹽水的定量組成;知道溶液有濃稀，想知道怎樣調(diào)控溶液濃稀及其實(shí)際意義?；诖?，確立項(xiàng)目“自制生理鹽水”，項(xiàng)目貼近生活，真實(shí)有意義，學(xué)生感興趣，項(xiàng)目完成能驗(yàn)證學(xué)生知道“溶液是由溶質(zhì)和溶劑組成以及溶質(zhì)、溶劑的判斷”，驅(qū)動學(xué)生想知道“溶液組成的定量表示以及如何配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液”，發(fā)展學(xué)生的定量思維，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，同時完成課標(biāo)規(guī)定的基礎(chǔ)學(xué)生實(shí)驗(yàn)“一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氯化鈉溶液的配制”[1]，項(xiàng)目設(shè)計(jì)節(jié)約教學(xué)課時又能賦實(shí)驗(yàn)以實(shí)際意義（以前實(shí)驗(yàn)配制的溶液倒掉了，現(xiàn)在配制生理鹽水能實(shí)際應(yīng)用）。此外，本項(xiàng)目承載著“幫助學(xué)生從化學(xué)的角度認(rèn)識和理解人與自然的關(guān)系，初步形成科學(xué)的物質(zhì)觀和合理利用物質(zhì)的意識”[1]的素養(yǎng)發(fā)展功能。根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知邏輯和完成項(xiàng)目的路徑，規(guī)劃4個子任務(wù)“定性認(rèn)識生理鹽水”“定量認(rèn)識生理鹽水”“自制生理鹽水”“構(gòu)建配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶液的思維模型”，并制訂了具體的教學(xué)目標(biāo)。

二、項(xiàng)目教學(xué)目標(biāo)

1.認(rèn)識溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的含義，定量認(rèn)識生理鹽水的組成，根據(jù)某溫度下物質(zhì)的溶解度，會算出該物質(zhì)飽和溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。發(fā)展定量思維和科學(xué)的物質(zhì)觀（重點(diǎn)）;

2.根據(jù)溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的含義，會算出配制一定質(zhì)

量生理鹽水所需溶質(zhì)、溶劑的質(zhì)量和溶劑的體積，會選擇儀器、藥品配制生理鹽水，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有評價意識。提高學(xué)生運(yùn)用知識解決實(shí)際問題的能力，發(fā)展“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)（重點(diǎn)）;3.會用較濃的氯化鈉溶液稀釋成一定質(zhì)量的生理鹽水，構(gòu)建配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶液的思維模型。發(fā)展定量計(jì)算、分析推理能力以及“模型認(rèn)知”等化學(xué)核心素養(yǎng)（難點(diǎn)）。

三、項(xiàng)目任務(wù)及教學(xué)流程

根據(jù)本項(xiàng)目要解決的核心問題“自制生理鹽水”，拆解成4個子任務(wù)和若干個學(xué)科問題。

項(xiàng)目任務(wù)、學(xué)科問題、學(xué)生活動和設(shè)計(jì)意圖[3]的邏輯關(guān)系即教學(xué)流程如圖1所示。

四、項(xiàng)目實(shí)施過程及學(xué)生學(xué)習(xí)成果

1.任務(wù)1：定性認(rèn)識生理鹽水

【設(shè)疑】展示一瓶生理鹽水（見圖2），談?wù)勀愕恼J(rèn)識。

【學(xué)生】無色透明液體;溶液;溶質(zhì)是氯化鈉，溶劑是水;氯化鈉以氯離子和鈉離子形式存在;均一性、穩(wěn)定性;混合物;用于輸液。

【設(shè)疑】播放視頻：生理鹽水的作用和功效。歸納生理鹽水在日常生活中的實(shí)際應(yīng)用。

【學(xué)生】用于過敏性鼻炎、慢性鼻炎、鼻竇炎患者清理鼻腔;外傷創(chuàng)口的清潔消毒;祛痘后的美容敷膜;夏天出汗太多補(bǔ)充體液;醫(yī)療上作溶劑用等。

【設(shè)疑】播放視頻：某男子注射“自制生理鹽水”進(jìn)急診室。分析原因，提出要探究的問題。

【學(xué)生】沒有控制氯化鈉和水的量。提出問題：在家如何調(diào)控氯化鈉和水的量到0.9%？0.9%指的是什么？在家里如何自制安全的生理鹽水？

【小結(jié)】可見，生活中不僅需要定性認(rèn)識溶液的組成，還需要定量認(rèn)識溶液的組成，同一種溶液，溶液濃稀不同，性質(zhì)不同。溶液中溶質(zhì)、溶劑的質(zhì)量決定著物質(zhì)的使用，物質(zhì)使用不當(dāng)，有可能發(fā)生安全隱患甚至對生命造成危險(xiǎn)。

2.任務(wù)2：定量認(rèn)識生理鹽水

【設(shè)疑】演示實(shí)驗(yàn)1（見圖3），哪個更濃？演示實(shí)驗(yàn)2（見圖4），哪個更濃？為什么？

【學(xué)生】實(shí)驗(yàn)1加5 g的更濃，因?yàn)榈攘咳芤褐泻苜|(zhì)越多的越濃。實(shí)驗(yàn)2不能直接比較出溶液濃稀，得算一下溶質(zhì)和溶液的質(zhì)量比或溶質(zhì)和溶劑的質(zhì)量比。

【小結(jié)】表示溶液濃稀即溶液濃度的方法有多種。溶質(zhì)和溶液質(zhì)量的比值可以表示溶液的濃稀，比值越大說明溶液中溶質(zhì)的相對含量越大，溶液越濃。溶質(zhì)和溶液質(zhì)量的比值是溶液定量組成的一種表示方法，叫溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

【追問】生理鹽水（見圖2）標(biāo)簽上的0.9%，表示氯化鈉溶液的濃度即溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。試從定量表示溶液組成的角度，解釋0.9%的含義，計(jì)算生理鹽水中溶質(zhì)、溶劑、溶液的質(zhì)量比。

【學(xué)生】0.9%是溶質(zhì)質(zhì)量和溶液質(zhì)量之比，指的是每 100 g氯化鈉溶液中含0.9 g氯化鈉，根據(jù)溶液的質(zhì)量=溶質(zhì)的質(zhì)量+溶劑的質(zhì)量，所以100 g氯化鈉溶液中水的質(zhì)量：100 g-0.9 g=99.1 g，故氯化鈉、水、氯化鈉溶液的質(zhì)量比=0.9 g∶99.1 g ∶100 g=9∶991∶1000。

【小結(jié)】圖2所示氯化鈉溶液中溶質(zhì)、溶劑、溶液的質(zhì)量比符合9∶991∶1000，即溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%，符合這種溶液組成的才是生理鹽水，才有生理鹽水的功效，否則就不是生理鹽水。可見，定量認(rèn)識溶液的組成，能更好地調(diào)控溶液中溶質(zhì)、溶劑的質(zhì)量，配制出人們需要濃度的溶液，服務(wù)生活，造福人類。

【設(shè)疑】已知20℃時，氯化鈉的溶解度是36 g。有人說：“20℃時氯化鈉飽和溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36%?！闭埥忉屽e誤原因并幫他訂正。

【學(xué)生】若溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)是36%，表示的是溶質(zhì)質(zhì)量 36 g 和溶液質(zhì)量100 g 的比值。而20℃時，氯化鈉的溶解度是36 g，意思是100 g溶劑中含溶質(zhì)36 g，溶液達(dá)到飽和狀態(tài)，此時飽和溶液質(zhì)量是136 g，故錯誤在于把溶劑質(zhì)量當(dāng)作溶液質(zhì)量。應(yīng)該改為：36 g/136 g×100%≈26.5%。

【設(shè)疑】溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=溶質(zhì)質(zhì)量/溶液質(zhì)量×100%，根據(jù)溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、溶質(zhì)質(zhì)量、溶液質(zhì)量三者的關(guān)系，若知道任意2個，可以求出第3個。在家里怎么自制一定質(zhì)量的生理鹽水呢？

3.任務(wù)3：自制生理鹽水

【設(shè)疑】某同學(xué)鼻炎發(fā)作，需要自制100 g 0.9%的生理鹽水清理鼻腔。需要氯化鈉和水的質(zhì)量各多少？水的體積是多少？

【學(xué)生】氯化鈉的質(zhì)量=溶液質(zhì)量×溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)=100 g×0.9%=0.9 g，水的質(zhì)量=100 g-0.9 g=99.1 g，水的體積=m/ρ=99.1 g/1 g.cm-3=99.1 cm-3。

【設(shè)疑】需要哪些儀器和藥品？實(shí)驗(yàn)步驟是什么？

【學(xué)生】氯化鈉是固體需要稱量，用托盤天平或電子天平;水是液體，一般用量筒量取，用膠頭滴管定容;藥品放燒杯用玻璃棒攪拌至完全溶解就好了。

【追問】用什么取氯化鈉？量筒用50 mL 還是100 mL 的？這里用到的水是自來水、礦泉水、蒸餾水還是三種都行？為什么？配制好的生理鹽水放在敞口燒杯可以嗎？怎么做更好？

【學(xué)生】用藥匙取氯化鈉。為減小實(shí)驗(yàn)誤差，量筒量程選擇用最接近量取體積的規(guī)格，即100 mL 量筒。用蒸餾水配溶液，防止其他水中含雜質(zhì)改變?nèi)芤旱亩拷M成，進(jìn)而改變性質(zhì)，影響使用功效。溶液敞口放置容易被污染，溶劑水也容易蒸發(fā)，會改變?nèi)芤航M成，所以裝到試劑瓶比較好。

【追問】配好的溶液不僅要裝瓶還要貼標(biāo)簽，標(biāo)簽上的信息應(yīng)怎么寫？

【學(xué)生】評價3位同學(xué)的標(biāo)簽，見圖5。a是定性表示溶液，沒有標(biāo)出溶液濃度;b沒必要寫100 g，因?yàn)榕渲迫芤菏菫榱耸褂茫@個數(shù)字會變小;c是正確的。

【追問】數(shù)字 100 g 是動態(tài)變化的，0.9%不會變嗎？為什么？

【學(xué)生】不會變，因?yàn)槿芤壕哂芯恍缘奶卣鳌?/p>

【設(shè)疑】為減小實(shí)驗(yàn)誤差，實(shí)驗(yàn)時還應(yīng)注意什么？

【學(xué)生】稱量、量取準(zhǔn)確;托盤天平要調(diào)零，兩邊放等質(zhì)量稱量紙;量筒讀數(shù)要平視;藥品完全轉(zhuǎn)移到燒杯;玻璃棒攪拌不碰燒杯壁;藥品全部溶解再裝瓶。

【學(xué)生】分組實(shí)驗(yàn)：配制100 g 0.9%的生理鹽水。

【追問】回顧實(shí)驗(yàn)過程，哪些環(huán)節(jié)可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差？

【學(xué)生】氯化鈉轉(zhuǎn)移到燒杯時有灑在外面;量筒里的水有殘留，無法全部倒進(jìn)燒杯;量筒讀數(shù)時忘記平放在桌面，拿在手上仰視;配好的溶液裝瓶時有滴灑。

【追問】量筒讀數(shù)時仰視，量取水的體積比實(shí)際偏大還是偏??？配制溶液的濃度是偏大還是偏??？配好的溶液裝瓶時有滴灑，如何影響所配溶液的濃度？

【學(xué)生】仰視，水量多了，濃度偏小;裝瓶時溶液滴灑，只是溶液總質(zhì)量沒有100 g，溶液濃度不會變。

【小結(jié)】實(shí)驗(yàn)誤差來源于實(shí)驗(yàn)步驟的每一個環(huán)節(jié)，包括溶質(zhì)、溶劑的選擇、溶質(zhì)質(zhì)量、溶劑體積計(jì)算是否準(zhǔn)確等?？梢姡瑢?shí)驗(yàn)過程中，具有像科學(xué)家那樣“勤于思考、敢于質(zhì)疑、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、善于合作”[1]的科學(xué)態(tài)度和品質(zhì)是實(shí)驗(yàn)成功的前提和保障。

4.任務(wù)4：構(gòu)建配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶液的思維模型

【設(shè)疑】現(xiàn)用16%的氯化鈉溶液，配制160 g 0.9%的生理鹽水。需要16%的氯化鈉溶液和水的質(zhì)量各多少？實(shí)驗(yàn)步驟是什么？

【學(xué)生】160 g 0.9%的生理鹽水中含溶質(zhì)：160 g×0.9%=1.44 g。所需 16%氯化鈉溶液的質(zhì)量：1.44 g/16%=9 g。加水的質(zhì)量=160 g-9 g=151 g。把9 g 16%的氯化鈉溶液和151 g水放燒杯，攪拌混合均勻即可。

【追問】以上關(guān)于溶液稀釋，計(jì)算的依據(jù)是什么？液體一般量取體積比較方便，把質(zhì)量折算成體積還缺什么數(shù)據(jù)？

【學(xué)生】加水前后溶質(zhì)質(zhì)量不變。缺16%氯化鈉溶液的密度。

【設(shè)疑】體積換算下節(jié)課將繼續(xù)探討。你認(rèn)為配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶液的步驟是什么？

【師生】共同構(gòu)建配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶液的思維模型（見圖6）

五、項(xiàng)目教學(xué)反思

1.有助于發(fā)現(xiàn)學(xué)生潛在錯誤和教學(xué)盲點(diǎn)

在任務(wù)3“自制生理鹽水”計(jì)算環(huán)節(jié)，有的學(xué)生認(rèn)為水的質(zhì)量就是水的體積，出現(xiàn)算式“99.1 g=99.1 mL”;實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)前師生共同梳理了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，實(shí)際操作時，發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在以下錯誤：托盤天平調(diào)零后，左盤放了稱量紙，右盤沒放;稱量時氯化鈉放多了，多余的藥品放回原試劑瓶或調(diào)節(jié)平衡螺母使天平平衡;稱量完畢游碼沒有及時歸零;量筒量水時拿在手上進(jìn)行讀數(shù);滴管用完直接放桌上;稱好的氯化鈉直接倒進(jìn)量筒，用玻璃棒攪拌;氯化鈉往燒杯轉(zhuǎn)移時有滴灑;玻璃棒攪拌聲響較大等。在任務(wù)4“溶液稀釋”計(jì)算環(huán)節(jié)，部分學(xué)生認(rèn)為加水的質(zhì)量為160 g-9 g ×16%=158.56 g。動手做的時候，學(xué)生容易暴露原來不易發(fā)現(xiàn)的、潛在的錯誤[4]，老師據(jù)此能及時引導(dǎo)修正，培養(yǎng)定量思維和科學(xué)態(tài)度。

2.有助于科學(xué)精神和人文精神的養(yǎng)成

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)在“做中學(xué)”中習(xí)得新知識，化學(xué)學(xué)科的“做”多是以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的探究活動。本項(xiàng)目“自制生理鹽水”的完成主要通過學(xué)生實(shí)驗(yàn)促進(jìn)學(xué)生理解溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的含義并進(jìn)行溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的簡單計(jì)算，實(shí)驗(yàn)過程中養(yǎng)成了質(zhì)疑審辯、合作溝通、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神。同時，項(xiàng)目本身蘊(yùn)含對健康、生命的關(guān)懷，通過課堂上師生、生生等多邊互動，讓學(xué)生體驗(yàn)探究活動的樂趣和學(xué)習(xí)成功的喜悅以及小組表達(dá)交流、善于傾聽他人意見的包容開放態(tài)度，旨在全面發(fā)展的理想人格的肯定和塑造，實(shí)現(xiàn)科學(xué)精神和人文精神融合的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)基本價值取向[5]。

3.有助于學(xué)科素養(yǎng)和跨學(xué)科素養(yǎng)的融合

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)一方面基于課標(biāo)要求，項(xiàng)目涵蓋了課標(biāo)規(guī)定的“溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其簡單計(jì)算，配制一定溶 質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氯化鈉溶液”，項(xiàng)目承載著發(fā)展學(xué)生定 量觀、科學(xué)的物質(zhì)觀等化學(xué)學(xué)科觀念和“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度”“模型認(rèn)知”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。另一 方面，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)注重學(xué)生在解決問題的過程中，從 擁有知識（溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其計(jì)算）、運(yùn)用知識（自制生理鹽水）到創(chuàng)造知識（構(gòu)建配制配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶液的思維模型），指向創(chuàng)造性、批判性思維、探究與問題解決、合作等重要的跨學(xué)科素養(yǎng)[6]。

當(dāng)然，本項(xiàng)目教學(xué)實(shí)施過程中遇到了“時間緊迫與環(huán)節(jié)優(yōu)化”“項(xiàng)目評價與時機(jī)反饋”“小組合作與改進(jìn)優(yōu)化”等問題，還需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)項(xiàng)目學(xué)習(xí)理論，在教學(xué)實(shí)踐中持續(xù)研究并改進(jìn)。

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