探究暖宝宝的秘密

苑晓 魏锐

“探究暖宝宝的秘密”课程是中国化工博物馆邀请北京师范大学化学教育专家团队共同开发的博物馆探究性实验课程之一。这个系列课程是从日常生活中的化学应用出发，以探究性学习、项目式学习的方式，对接义务教育初中科学课程标准，面向初中一二年级学生开发的化学科普课程。课程契合这个阶段学生对于物质变化的好奇心，通过实践活动激发学生对化学的好奇心和学习兴趣。

设计思路

本课程中，暖宝宝为比较复杂的混合体系，在探究过程中注重科学探究方法的引导很重要，科学方法也是吸引学生开展探究活动的重要兴趣点。其中的实验内容及过程涉及常见化学试剂的认识、基本实验操作技能练习、实验观察技能练习、实验结果记录和实验结果分析等科学素养的培养，是以化学实验为核心，培养学生综合科学实践能力的良好素材。

课程带领学生通过自己探究，认识到暖宝宝的基本原理并成功制成一件暖宝宝作品，让学生在获得自制作品的过程中体验成就感。另外，实验过程中选用了多种化学试剂，利用学生对于化学试剂的好奇心及物质反应前后的能量变化带给学生充分的感官体验。实验过程中融入控制变量法，让学生在实践中体验科学方法的魅力，达到激发学生兴趣和好奇心的目的。

教学目标

知识与技能：了解金属的性质，认识金属腐蚀的原理，知道物质变化会伴随有能量转化，学习空气中氧气含量及其测定方法。

过程与方法：培养基于混合物成分分析提出影响因素假设，进而设计实验、控制变量、实验实施、获取证据、得出结论的科学探究能力。培养包括搭建装置、取用试剂、实验观察、仪器测试、数据记录等方面的实验操作与实施能力。

情感、态度、价值观：培养自主行动、沟通交流及团队合作能力。

教学重难点

教学重点：暖宝宝工作原理的探究，暖宝宝变质原因的探究。

教学难点：暖宝宝工作原理探究中的变量控制及实验设计。

教学过程

课程结合中国化工博物馆的基本展览“中国化学工业史”设计，让学生先参观展览、体验展品，然后在实验室中体验探究性实验活动，了解化学知识在日常生活中的应用。活动中融入了提出猜想、样品观察、资料阅读、实验试剂辨识、实验操作、现象观察和记录、实验结果分析等环节，契合学生对于物质变化的好奇心，通过实践活动激发学生对化学的好奇心和学习兴趣。

第一阶段：问题形成

组织学生参观博物馆中金属冶炼的相关展览，并进行交流讨论。

第二阶段：获取证据

活动1：暖宝宝的成分分析 让学生阅读关于暖宝宝的资料，关注阅读资料中暖宝宝成分的信息，并提出自己的猜想，引导学生将阅读信息加以理解后与实践活动的内容相关联，利于学生较快地进入實验活动的情境中来。此环节还梳理了主要的实验用品，对于学生理解后续活动有重要的铺垫作用。

活动2：暖宝宝工作原理的探究 学生针对自己提出的猜想，与其他同学相互配合，体验暖宝宝发热的探究过程，在实践过程中融入控制变量法的思想，让学生在活动中体会科学方法的妙用。学生在实验过程中体会暖宝宝是否发热、发热程度、隔绝空气或不隔绝空气的实验效果，最终获得比较一致的实验结论，通过实践激发学生对于科学探究的兴趣。

活动3：暖宝宝变质原因的探究 针对实验中隔绝空气与不隔绝空气的实验结果差异，引发学生考虑空气参与反应的可能性。结合资料中关于暖宝宝的包装和使用说明，学生猜测暖宝宝的发热可能与空气有关，进而猜测与空气中的氧气有关。为了验证这一猜测，学生用自己做的暖宝宝材料进行了空气是否参与反应的实验，并通过粗略的定量实验测定是空气中的氧气参与了反应。随着实验探究的深入，学生的兴趣越来越强烈。

第三阶段：科学解释

组织学生根据前述实验现象，分析讨论暖宝宝的工作原理及变质的相关原因，教师进行总结点评。

第四阶段：拓展反思

组织学生讨论，针对学生提出的问题，教师可以给以进一步探究的建议。

活动特点

科学性

本课程是以化学实验为主体的实践活动，以日常生活用品作为探究载体，体现了化学原理在生活中的应用。实践过程涉及常见基本实验操作技能练习、实验观察技能练习、实验结果记录、实验结果分析等内容，有利于学生科学素养的培养，是以化学实验为核心，培养学生综合科学实践能力的良好素材。

活动从暖宝宝资料的阅读人手，引导学生结合资料找出相关信息，提出自己的猜想，从而为实验探究作好铺垫。活动过程中融入了阅读方法的指导和实验用品辨识的内容，引导学生针对复杂体系大胆提出猜想，并为自己的猜想提出依据，培养学生敢于思考、敢于提出问题的能力。实验过程中融入了物质变化的观察、记录等内容，培养学生进行科学活动的基本技能。实验过程中教师结合作业单内容详细说明操作要领并作好示范，同时注重组织学生之间的信息沟通和交流，使学生充分体验实践过程中的多样性和细节的处理方法。

在实验完成后注重实验结果的分析交流和总结，使不同组学生的实验结果互为佐证，引导学生认识科学实验的基本原则和方法，针对实验结果异常的情况进行符合科学研究方法的分析和解释，针对学生提出的疑问给以方法指导或者提供相应的资料。通过以上环节，促使学生认识科学活动的特点，引导学生体会科学探究活动的一些规律和方法。

延展性

本课程的每个环节都给学生提出了记录任务，并预留了足够的记录空间。例如在阅读之后的猜想环节，鼓励学生大胆表达，引导学生在面对一个复杂的研究对象时该如何寻找切入点，展开认识探究过程。阅读资料之后提出的记录内容既与阅读有关，是核心内容的提炼，又与后续活动有关，是后续活动的重要铺垫，在此加入阅读方法的引导，易于被学生接受并利于以后的相关活动。

在实验环节注重对重点物质、重点变化、重点过程和结果的记录，并设计了相应的便于学生记录的格式，从而提高学生活动记录的效率和正确率。在最后的交流环节中还预留了交流信息记录和疑问记录的环节，引导学生认识科学探究的开放性，为后续探究活动打开窗口。

总结与反思

项目在2017-2018学年2个学期中累计实施18场次，秋季学期251人次，春季学期160人次。学生在参与项目之后会在选课系统对课程进行评价，秋季学期评分是99.27分（共248人参与评分），春季学期评分是98.75分（共151人参与评分）。初中化学教师每学期对课程进行至少3次现场督导，对课程设计、组织、实施等各方面提出建议。秋季学期督导项目评分是95分，春季学期督导项目评分是98分。每学期课程结束之后，我们都会统计并分析学生和教师的反馈意见，继续改进课程，同时开发“电池DIY”“神奇的塑料”等主题的探究性实验课程，并且定期开展赴外地的送课活动，让活动能惠及更多学生。