基于核心素養的生活化校本課程的實踐研究

項子妍

摘要：在暖寶寶發熱原理探析的校本實踐中，通過推測猜想→方案設計→實驗探究→數據分析→結果討論，得出暖寶寶發生鐵的吸氧腐蝕而放熱的結論，加強了所學知識的理解與應用，有效突破了教學難點，培養了學生“實驗探究、創新意識及模型建構”的化學核心素養。

關鍵詞：校本課程；暖寶寶；實驗探究；核心素養

文章編號：1008-0546（2018）11-0086-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2018.11.028

一、問題提出

“實驗探究與創新意識”是高中化學核心素養的重要方面 [1]，新形勢下基礎教育尤其要加強學生核心素養的培養。目前高中化學實驗的方法與步驟大多是事先設置好的，學生只要按部就班地進行實驗驗證即可，缺少探究、創新的過程，不利于學生核心素養的培養。如吸氧腐蝕是高中化學教學的難點 [2]，按課本上的設計進行實驗，不僅現象不明顯、占用課堂時間長，且缺少思考探究的過程。類似問題長期困擾著我們的教學，而常規課堂又沒有充足時間去解決，為此，我們利用“生活中的化學”校本課程，對課堂教學中的重難點問題進行拓展探究，突破教學難點、培養核心素養。

我?！吧钪械幕瘜W”校本課程對常規課堂教學進行了有益拓展，為學生提供了自主合作探究的平臺，從貼近生活的身邊物質入手，易產生親切感、激發探究欲。本文以生活中的暖寶寶為例探析其發熱原理，靈活應用所學知識思考探究、創新設計，真正培養了學生探究與創新的能力，并對實驗探究進行了模型建構，具體闡述如下。

二、認識暖寶寶

暖寶寶最早由日本人發明，現國內也大量生產，如：保暖貼、發熱貼、取暖片、一貼熱、熱敷貼等，叫法不同但產品大同小異。暖寶寶是一次性取暖用品，撕開外袋即可發熱，可保持8-18小時左右，安全舒適，是冬季戶外活動的必備用品。隨著生活水平的提高，暖寶寶已廣泛應用到人們的日常生活中，可防止肌肉過冷緊張、手部凍傷，緩解腰痛、腿痛、肩痛和其他生理病痛，預防感冒等。

從圖1產品說明可知暖寶寶的主要成分是：鐵粉、水、活性碳、蛭石、吸水性樹脂、食鹽等。其中蛭石是一種鐵鎂質鋁硅酸鹽礦物，成分為Mg0.5（H2O）4Mg3（OH）2，因加熱時能迅速膨脹，彎曲呈水蛭狀而得名，是首屈一指的超級保溫材料，它還將活性炭、鐵粉分散開來，避免暖寶寶中的填充物發熱太快而灼傷皮膚。

三、發熱原理探究

陣陣寒潮襲來，暖寶寶一貼即熱，方便易帶，成為不少愛美人士的生活必備，那么大家有沒有想過暖寶寶的發熱原理是什么呢？下面對其發熱原理進行探究。

1.原理推測

剪開暖寶寶的無紡布袋，發現使用前內容物是灰黑色固體，而使用后變成紅棕色的鐵銹，前后對比如圖2所示。那么鐵銹是如何形成的？鐵、活性炭、鹽和水又有什么作用呢？根據原料組成及原電池原理的知識，經分析初步推測暖寶寶工作時發生了鐵的吸氧腐蝕，Fe是負極，C是正極，NaCl與水形成電解質溶液，在氧氣參與下發生了原電池反應而放熱。有了初步的推測猜想，接下來就要通過實驗探究來判斷猜測是否正確。

2.探究方案設計

首先開動腦筋、思考分析，應用所學知識設計探究方案，并充分論證方案的科學性、可行性，確保探究結果可靠、有說服力。綜合考慮校本課程的實驗條件，最后探究方案設計如下：實驗裝置如圖3所示，右端玻璃管插入品紅溶液，根據導管內液柱的變化來判斷體系壓強的變化；用溫度計測量暖寶寶工作時的溫度變化；一段時間后用水淋洗袋內物質，再用pH試紙檢測淋洗液的酸堿性；根據密閉體系中暖寶寶工作時溫度、壓強及pH的變化分析其工作原理。實驗儀器與藥品有吸濾瓶、溫度計、單孔橡皮塞、玻璃導管、止水夾、乳膠管、暖寶寶、pH試紙等，都是實驗室的常見用品，簡單易得，就地取材，便于探究實驗的開展。

3.步驟與現象

按設計好的實驗方案，開始探究暖寶寶發熱原理，具體步驟及現象如下：

（1）按圖3組裝儀器，檢查裝置的氣密性，觀察溫度計，記錄實驗時室溫為16℃。

（2）拆開暖寶寶的包裝袋，撕下外面的一層貼膜，再把它包裹在溫度計周圍，讓其粘貼在溫度計上，然后把包裹有暖寶寶的溫度計插入吸濾瓶，仔細觀察現象。

（3）可以看到玻璃管中的品紅液面不斷上升，當液柱快接近頂端時，用止水夾夾緊乳膠管，防止液體倒流入吸濾瓶。

（4）同時觀察溫度計的變化，發現酒精溫度計的紅色液柱也在不斷上升，幾分鐘后溫度即達到40多度，比室溫高出許多。

（5）一段時間后取出暖寶寶，用裝有蒸餾水的針筒向反應后的暖寶寶內部注水，淋洗反應后的物質，并用pH試紙檢測淋洗液的酸堿性，測得pH約為9。

4.結論

上述玻璃導管內品紅液面不斷上升表明體系壓強不斷減小，溫度計測得暖寶寶溫度在不斷升高，說明暖寶寶工作時消耗了氧氣并放出熱量，淋洗液的pH約為9則表明反應生成了堿性物質。綜合分析上述探究結果，可得出暖寶寶發生了鐵的吸氧腐蝕而放熱，Fe、C、NaCl溶液構成無數微小的原電池，加快耗氧速率而相對較快放熱，反應原理如下：

四、問題與討論

1.氣壓減小一定是氧氣參與了反應嗎？

液柱上升表明瓶內氣壓變小，但不能證明一定是氧氣參與了反應，也可能是空氣中氮氣、二氧化碳、水蒸氣參與了反應。為此，我們采用純氧代替空氣做了對比實驗，排除了空氣中其他氣體的干擾，數據對比如表1。

結果表明，用純氧代替空氣，液柱上升更快，短時間內產生明顯現象，即鐵的腐蝕速率加快。因排除了其他氣體的干擾，對比實驗證明氧氣確實參與了電極反應，且氧氣濃度越大耗氧放熱速率越快。

2.暖寶寶為何能可控持久地發熱？

暖寶寶發熱一般能持續10小時左右，它是如何做到恒定持久發熱的？原來暖寶寶在制作時，為了使溫度持續更長，使用了礦物材料蛭石來保溫，且產品內袋由原料層、無紡布袋和明膠層組成，其中無紡布袋是用微孔透氣膜制作的。產品在使用前真空包裝，去掉外袋后氧氣通過透氣膜進入，利用原電池反應加快氧化速度而明顯放熱，放熱的時間和溫度就是由透氣膜的透氧速率進行控制的。如果透氧速率太快，熱量很快就放掉了，可能燙傷皮膚，如果透氧速率太慢，就沒有什么溫度了，達不到保暖的目的，故產品質量與透氣膜的透氧速率密切相關。

3.暖寶寶貯存與使用注意事項

理論來自于實踐，反過來又指導實踐，懂得了暖寶寶的發熱原理，就知道如何正確貯存和使用。鐵的吸氧腐蝕需要氧氣、氯化鈉水溶液的參與，故暖寶寶要在密封、干燥、陰涼的環境中貯存，防止氧氣、水及環境溫度的影響而加快反應速率。通過發熱原理的探析，我們也懂得了使用的注意事項：①避免真空塑料包裝袋損傷或破壞，否則產品會失效；②不宜在較潮濕的環境中使用，否則加速氧化放熱而造成燙傷；③貼于內衣的外側，不要直接貼于人體皮膚上，晚上睡覺時不宜使用，防止低溫燙傷；④孕婦、嬰兒、糖尿病和血液循環障礙者、皮膚熱敏感度低者慎用等?？梢姡挥姓嬲昧丝茖W原理，才能做到學以致用，避免使用不當而影響安全與健康。

五、實踐反思

高中教材中的實驗大多是事先設計好的驗證性實驗，學生思考探究的成分不多，不能真正培養學生探究與創新的能力，“生活中的化學”校本課程能有效彌補這一不足。暖寶寶發熱原理探析的校本實踐，思路清晰、科學嚴謹、層層推進、說服力強，符合學生的認知規律和思維發展過程，是真正意義的實驗探究。從問題提出到實驗方案的設計，充分調動了學生的思維潛能和創造力，提高了分析問題、解決問題的能力，有利于學生學科素養、探究能力、創新意識的養成，符合當前新課改倡導的核心素養的培養。同時在實踐中建構了實驗探究模型：問題提出→推測猜想→方案設計→實驗探究→數據分析→結果討論，對學生今后實驗探究的開展具有一定的指導意義。

在注重“實驗探究與創新意識”培養的同時，也不失時機地滲透辯證思想。生活中鐵的吸氧腐蝕給人類帶來巨大的經濟損失，但我們要辯證地看待這一問題，利用人類的知識和智慧探究事物本質，轉化矛盾、趨利避害，暖寶寶就是利用鐵吸氧腐蝕、變害為利的典型生活案例。

“生活中的化學”校本實踐，是從身邊熟悉的事物入手，利用校本時間和實驗室資源，對課堂中的重難點問題進行探究，是常規課堂的有益拓展。校本課程有它獨特的優勢，可直接在實驗室進行，方便實驗器材的獲取和靈活機動的探究，為自主探究、自由創新提供了更多的時間與空間，更有利于學生創新潛能的發揮。新課改背景下校本課程的開展為學生提供了合作探究的平臺，有利于實現學生個性化特長發展，在核心素養培養方面必將發揮重要的作用。

參考文獻

[1] 王云生.基礎教育階段學科核心素養及其確定——以化學學科核心素養為例[J].福建基礎教育研究，2016（2）：7-9

[2] 宋心琦.普通高中課程標準實驗教科書：化學反應原理（選修4）（第3版）[M].北京：人民教育出版社，2007：85