开放式实验教学的“理趣”共生——《鸡蛋中的化学》教学设计与思考

开放式实验教学的“理趣”共生
—
—《鸡蛋中的化学》教学设计与思考
胡宗华
（江苏省如皋市白蒲镇初级中学，226511）
摘要:开放式实验教学趣味十足而“理性”稍有欠缺，对此，尝试发掘“理趣”共生的开放式实验教学。

围绕“鸡蛋中的化学”这一主题，设计巧妙区分生、熟蛋，蛋白质的变性，蛋壳成分的研究及测定等三个开放式实验探究活动，引导学生在内容开放、时空开放、资源开放的学习中，于现象的“趣”
中发现科学的“理”，掌握解决问题的科学方法，培养科学素养。

关键词：开放式实验;理趣;《鸡蛋中的化学》
开放式实验教学是通过教学方法的改革，促使实验教学在内容、时间、空间和行为上“开放”,在宽松的实验环境下，让学生自主获得知识，提高实验技能,发展创新思维,锻炼分析问题、解决问题能力的一种教学方式。

开放式实验教学趣味十足而“理性”稍有欠缺,对此,我们尝试发掘“理趣”共生的开放式实验教学，《鸡蛋中的化学》一课就是-次积极的尝试。

—、教学准备
电筒、生鸡蛋、熟鸡蛋、蛋壳粉、盐酸）:200、1=2"：1）%浓氢氧化钠溶液、澄清石灰水、消毒酒精、硫酸铜溶液;试管架、小试管、中试管、试管夹、烧杯（大、小）、酒精灯、火柴、滴管、二氧化碳制取装置、集气瓶、镊子、钙离子传感器、质量传感器。

二、教学目标
1.以“鸡蛋”为主题,将学科知识融会贯通，解决实际问题；
2.增强对生活和自然界各种现象的好奇心和探究欲,发展学习科学知识的兴趣；
3.知道研究物质除了定性研究，还有定量研究，初步了解实验误差的分析方法；
）.体会小组合作的意义与价值。

三、教学设计
（一）巧分生、熟蛋
提出问题:每个小组的桌上都有生、熟鸡蛋各一枚,在不敲碎的前提下,你能迅速区分它们吗？
让学生小组讨论并实验探究。

预设学生有如下方法：
1.光照法。

用手握住鸡蛋，靠近较强的光源观察，能部分透光的是生鸡蛋，不能透光的是熟鸡蛋。

原理:蛋壳上有许多肉眼看不见的小孔，生鸡蛋内的液体对光有折射作用，熟鸡蛋内凝固的蛋清和蛋黄不透光。

2.旋转法。

（1）把鸡蛋横放在桌上，用手让鸡蛋迅速旋转;手离开后，鸡蛋转动顺畅的为熟鸡蛋，转动不畅的为生鸡蛋。

（2）用手拨动鸡蛋，再用手阻挡鸡蛋;手离开后，停止转动的是熟鸡蛋,继续转动的是生鸡蛋。

⑶将鸡蛋竖起，用手让鸡蛋旋转,放开手后能继续旋转的是熟鸡蛋,不能旋转或倒下的是生鸡蛋。

原理:生鸡蛋中蛋清、蛋黄是液态，和蛋売不 是一个整体;当蛋売的运动状态改变时，由牛顿第一定律（惯性定律）可知，蛋清和蛋黄因惯性还保持原来的状态，会阻止蛋壳运动状态的改变。

创设真实的“巧分鸡蛋”情境，让学生玩起来，激发兴趣，调动热情。

玩不是目的，让学生运用已有知识解释现象才是，促使学生在“趣”中寻“理”。

（二）认识蛋白质的变性
提出问题:鸡蛋生、熟的区别就是蛋清、蛋黄是否凝固,蛋清凝固在化学上属于蛋白质变性，即蛋白质内部结构发生变化,失去生物活性（如煮熟的鸡蛋就不能孵出小鸡了），哪些因素会导致蛋白质变性呢？
预设:在热、酸、碱、重金属（盐）、紫外线等作用下,蛋白质会发生变性。

组织学生分组实验:从生鸡蛋中取出蛋清于小烧杯中，用滴管分别吸取约2ml的蛋清于三支试管中;如图1所示，取一支在酒精灯上加热，一 支加入少量消毒酒精，一支加入少量的硫酸铜溶液，振荡，观察现象。

实验现象:三支试管中都出现浑浊。

结论:加热、消毒酒精、硫酸铜溶液都能破坏蛋白质的结构，使其失去生物活性—
—变性,无法复原。

图1
小结:引起蛋白质变定勺因素很多，物理因素有高温、紫外线、X射线、超声波、高压、剧烈的搅拌、震荡等;化学因素有强酸、强碱、尿素、去污剂、重金属（盐）、三氯乙酸、浓乙醇（酒精）、甲醛（福尔马林）等。

提问:蛋白质变性在医学上的应用有哪些
预设：⑴酒精、碘酒用于肌肉内、静脉注射前的杀菌消毒。

⑵用于重金属中毒的急救。

如水银体温计不慎在嘴中破碎，可大量食用蛋清、豆 浆、牛奶等蛋白质含量较高的食物,再洗胃，使汞结合食物中的蛋白质，不至于进入体内而危害人体内的蛋白质。

引导学生回顾蛋白质变性的知识，并通过动手实验真切体会蛋白质的变性，从化学现象的“趣”中发现化学知识的“理”。

接着，引出蛋白质变性在医学上的应用，拓展学生的知识面，进一步激发他们学习化学的兴趣,感悟化学对社会发展的贡献。

（三）探究蛋壳的成分
提出问题:蛋壳的主要成分是什么？你是怎
么知道的
预设:碳酸钙;课本或之前学过。

引导:通过前面的学习，同学们都知道蛋壳的主要成分是碳酸钙;但这是老师告知或从资料中得来的,没有验证过,此外,蛋壳中碳酸钙的含量是多少呢？就让我们来定量探究一下。

演示实验:将蛋壳粉放入插有钙离子传感器的烧杯中，加入稀盐酸（1:200）。

现象：（1）产生气泡;⑵如图2所示,钙离子浓度曲线逐渐上升。

结论：⑴蛋壳与盐酸反应产生气体;⑵蛋壳中含有钙元素。

图2
提出问题:蛋壳与盐酸反应产生的气体是什么？蛋壳中除了钙元素之外是否还有其他成分？
组织学生分组实验：（1）剥一枚熟鸡蛋，将蛋壳放入广口瓶中，塞上带有长颈漏斗、导管的塞子，将稀盐酸（1;2）从长颈漏斗注入瓶中至没过长颈漏斗下端，检验产生的气体。

提出问题:如何检验产生的气体？
预设:通入澄清石灰水中，出现浑浊,说明为二氧化碳气体。

引导:蛋壳与盐酸反应产生的气体是CO2，说明蛋壳中除了含有钙元素外还含有CO1",即蛋壳中确实含有CaCO3o
提出问题:蛋壳中的成分全部是Cag吗？
组织学生分组实验:用镊子夹取一块去膜的蛋壳,直接置于酒精灯外焰灼烧。

现象:产生刺激性气味（烧骨头产生的气味）。

结论:蛋壳中的成分不全部是CaCO3o
提出问题:蛋壳中C3CO3的含量是多少？如何测定？（假设蛋壳中的杂质不与盐酸反应）组织学生讨论确定实验方案并开展分组实验:⑴用质量传感器称出大烧杯的质量,再称出大烧杯+两药匙蛋壳粉的质量;⑵称出盛有足量盐酸）：1）的小烧杯的质量;⑶将小烧杯中的盐酸倒入大烧杯中;待反应结束时,再称出两个烧杯及杯中物质的总质量；（4）将数据填入表1中，并计算。

表1蛋壳中C/O3含量测量实验数据
物品
质量（1或
质量分数
大烧杯
大烧杯+蛋壳粉
蛋壳粉
大烧杯+蛋壳粉+盛有足量盐酸
（1:1）的小烧杯（反应前）
两个烧杯及杯中物质（反应后）
反应产生的气体（CO2）
蛋壳中所含can的质量
蛋壳中所含CaCO3的质量分数
组织学生交流实验数据。

提出问题:各组数据不同,说明存在误差，那 测定蛋壳中Cag含量的实验中，哪些因素可能导致误差
预设:称量误差、计算误差等。

提出问题:我们需要收集二氧化碳气体,如何验满？
预设:将点燃的木条靠近集气瓶口，木条熄灭，说明已收集满。

组织学生分组实验:收集一瓶二氧化碳气体,向瓶中倒入10ol浓氢氧化钠溶液,迅速将剥好的鸡蛋塞住瓶口（稍用力，密封即可），摇荡瓶子，静置一旁。

现象:鸡蛋进入瓶中。

提出问题:鸡蛋为何能自动进入瓶中？该实
验成功的关键是什么？
预设:集气瓶中二氧化碳气体与氢氧化钠反应被消耗，瓶内气体压强降低,外界大气压将鸡蛋“压”入瓶内。

这-环节，旨在让学生认识到实验是化学研究的基础，感受科学仪器给实验探究带来的方便;让学生初步学会由定性到定量的研究方法以及误差的分析;切实感受到影响反应快慢的因素;感受到科学是讲究实证的，建立证据意识。

这里，增加“瓶吞鸡蛋”实验，将所学的化学知识与物理原理融合,用于实际问题的解决，学中求趣，用“理趣”促进学生对实证思想的认同。

（四）鸡蛋壳雕刻
提出问题:（展示镂空的蛋壳）蛋壳硬度很小，很难用刀在上面雕刻出图案，那老师是如何在鸡蛋壳上刻上美丽图案的呢这就需要用到我们刚刚实验探究出的知识，利用酸与蛋壳反应，腐蚀出图案来。

请同学们回家后用雪碧瓶、白醋等，尝试在蛋壳上刻上自己喜欢的图案吧。

布置课后作业，引导学生将研究延伸到课后，将课堂所学应用于生活,体会化学“源于生活,用于生活”的“理趣”。

四、教学思考
鸡蛋与学生生活有着直接的联系，以此为主题展开多项活动探究，活动内容、空间、时间、形式等较为开放，能有效激发学生的科学探究兴趣，让学生在玩转鸡蛋中体会到科学就在身边,掌握解决问题的科学方法，培养科学素养。

内容开放。

本课题不是教材中的规定内容,能培养学生用已学过的知识、技能解决实际问题的能力。

内容涉及化学、生物、物理等多学科知识，能让学生体会到：虽然这些学科平时分开学,但它们并没有必然的界限,生活中碰到的一些现象和问题，可以从不同的方面利用不同的科学知识去解决;应学会从多个角度观察生活现象，从不同的途径解决问题。

时空开放。

课堂由于时间的限制，有些有趣的实验探究留作了课后作业，如鸡蛋在酸液中上下游动、蛋壳上雕刻图案等。

资源开放。

教学资料、仪器设备、实验材料等资源向学生开放。

不拘泥于固定的实验器材，家庭用品等都可以成为实验用具，如可用透明塑料饮料瓶代替烧杯、广口瓶，白醋代替盐酸等。

开放是手段，“理趣”是追求。

教学中，我们注意引导学生从现象之“趣”中发现科学之“理”,并将这种“理趣”延伸至下一环节、课后以及未来的学习和生活中。

我们期望,让科学回归学生的生活世界，达到“理中引趣、趣中求理、理趣融合、情智共生”的境界，在潜移默化中提升学生的科学素养。

"本文系江苏省教育科学“十二五”规划课题“县域初中开放式实验教学的实践研究”（批准号：E-a/2015/08）、南通市教育科学院“十三五”规划 课题“初中'理趣课堂，教学的实践与研究”（批准号:GH2018021）的阶段性研究成果。

参考文献：
[16宋国利，盖功琪，苏冬妹.开放式实验教学模式的研究与实践[J6.实验室研究与探索,2010（2）.
[26胡宗华.理趣课堂的思维路径[J6.教育视界, 2020（13）.。