資源簡介

《市售瓶裝飲用水酸堿度的探究》的教學設計
一、教學指導思想
參考《中國學生發展核心素養》的基本框架的要點描述，借鑒北京教科院基教研中心關于學科能力研究的初步成果，依托基于核心素養五大領域的教學實驗研究，重點關注學生在解決實際問題時理性思維、批判質疑、勇于探究等素養要點的發展。
借鑒PISA2015年數學和科學素養測試特點，嘗試圍繞同一實際問題綜合運用數學、化學、生物等學科知識和技能，發展學生的數學和科學素養。
二、教學背景分析
（一）教學內容分析
這節課的類型不屬于常態課，具有科學探究及問題解決的特點，即課堂教學的主要任務不是獲取新的知識或技能，而是將已有知識和技能應用于解決實際問題。
這節課的研究主題是市售瓶裝飲用水的酸堿度，其核心內容是酸堿度，屬于化學和生物學科的研究范疇?；瘜W部分主要涉及溶液酸堿性的檢測方法，即酸堿指示劑法、pH試紙測量法、pH計測量法等。生物部分主要涉及酸堿度與人體健康的關系，即人體內環境酸堿度的基本范圍，及礦物質與人體微量元素的聯系等。此外，還可應用蒸發溶劑法驗證弱堿性飲用水中含有礦物質（即無機鹽）；通過緩沖溶液模擬實驗驗證人體內環境與外界攝入酸或堿性食物的關系。
此外，為了解社會上飲用水消費的情況，學生進行了問卷調查和現場調查。這節課上學生應用圖形計算器和數學統計學知識進行數據處理和分析。數學統計主要研究現實生活中的數據，并通過對數據收集、整理、描述和分析來幫助學生做出合理的發現、推斷和預測。
本節課中除學生對市售瓶裝飲用水的消費情況進行調研外，主要以農夫山泉的廣告和中央電視臺“3.15”晚會上的曝光的一則新聞展開探究。這段視頻中主要提出以下言論：（1）不同類型的飲用水有不同的酸堿度，有的水呈酸性；有的水呈中性；有的水呈堿性。（2）用pH試紙就可以檢測出飲用水的酸堿性。（3）有利于人體健康的水是“堿水”，可以保持人體內液體的酸堿平衡。（4）呈堿性的飲用水中大多含有礦物質。（5）天然礦泉水中含有豐富的礦物質，飲用后可補充微量元素。這些言論是否可信，是否有科學證據呢？由此展開教學實踐活動。通過市場調研發現，人們比較認同堿性飲用水，這可能與上述廣告有關。此后，通過科學實驗、專家講解、數據分析等方式對以上言論進行了一一論證，進而幫助學生建立更全面、科學的認識。
（二）學生情況分析
在數學學習方面，學生已經學習了數據的收集、整理、描述與分析，能夠通過一些實踐活動收集數據，用各種方法進行數據整理；能夠選擇適當的統計圖對數據進行描述，最終還可以通過對數據的分析得出一些結論，解決一些實際問題。學生了解了抽樣調查的方法，樣本的選取，并且能夠用樣本來估計總體。學生使用圖形計算器仍比較生疏，可能會影響使用的速度和數據描述的適宜程度。
在化學和生物學習方面，學生已經比較了解溶液酸堿性的測定方法，會用石蕊溶液和酚酞溶液進行檢測，會使用pH試紙進行測量，但沒有測量生活中飲用水的經驗。學生首次使用pH計，使用熟練性、規范性方面需要加強。關于人體酸堿度的問題在高中生物會系統學習，初中生物沒有做專門介紹。其中，蒸發溶劑法證明溶液中含有無機鹽在初中化學中有所涉及，但學生認識并不深刻；學生對緩沖溶液比較陌生，與視頻中專家講解相結合，學生可進一步了解人體內環境的特點。
九年級的學生馬上就要面臨中考，學習壓力比較大，這個階段基本都沉入“題?！?。通過這節課的學習，旨在引導學生在解決實際問題的過程中體驗數學和科學的真正意義和價值。
三、教學目標設計
1.
通過基于社會廣告的分析和驗證活動，提升對社會上與科學有關問題的興趣；建立把證據作為物質世界解釋的認識基礎，將實證作為探索和解決社會問題的主要態度和手段。
2.
在利用調研法全面了解基本情況和利用科學實驗法對具體科學問題的驗證過程中，識別研究問題的類型和特點，并依此選擇較適宜的研究思路和方法。。
3.通過市場調研和問卷調研活動，獲取關于飲用水銷售的基本情況。經歷在實際問題中收集和處理數據、利用數據分析問題、獲取信息的過程，體驗數據收集、處理、分析和推斷過程，理解抽樣方法，體驗用樣本估計總體的過程。
4.通過檢測飲用水樣品酸堿度的科學實驗活動，熟練使用酸堿指示劑（酚酞、石蕊）和pH試紙檢驗溶液酸堿性的方法；通過pH傳感器的探究及測定活動，感知定性測定溶液酸堿性、粗略半定量測和精確定量測定溶液酸堿度的聯系與區別。體驗精確、測量的規范性、重復性等對數據準確度的影響。
5.通過蒸發溶劑法驗證弱堿性飲用水中含有礦物質、緩沖溶液酸堿度變化等實驗活動，提高科學地解釋現象的能力，形成飲用水酸堿度與人體健康關系的正確認識。
教學重點和難點
【重點】發展基于實證的科學態度和精神。
【難點】基于具體問題的特點選擇適宜的研究方法。
四、主要教學過程
教學
環節
教與學活動
設計意圖
環節一
提出研究主題
【教師講解】我們居住的地球，其表面的70%被水覆蓋，人體內的水分大約占體重的70%．水是生命的源泉，我們的身體每天都需要涉入大量的水分，這些水分來來源于實物、飲料和飲用水，其中飲用水占主要部分，人們的飲用水主要來源是煮沸的自來水和市售飲用水，隨著人們生活水平的提高，對于飲用水的質量要求也越來越高，多數都選擇市售飲用水．市面上銷售的瓶裝飲用水種類繁多，價格差異很大，人們選擇飲用水的標準也不同，社會上還有一些這樣那樣的關于“哪些種類飲用水對于人體健康有益的傳言”，我們決定對市售瓶裝飲用水進行研究。
從飲用水與人體需求引入研究主題。
環節二
匯報前期調查
【學生代表匯報】
1．調查的目的和原因。
2．調查的問卷的設計和調查方式。
3．調查的數據。
4．兩種調查方式的利與弊。
【教師啟發】
1．今后再進行調查研究時，多考慮一些因素的影響，我們得到的數據就會更精細，更可靠，也就更具有說服力。
2．設計調查問卷時需要注意的問題是否合理。
3．發放問卷時所涉及的人群要全面。
通過學生的調查和匯報，培養學生的合作交流、調查實踐和表達的能力。
教師引導學生如何開展更規范的調查研究。
環節三
解釋數學數據
【學生用圖形計算器加工數據，匯報數據分析結果】
學生自主選擇統計圖，利用圖形計算器繪制統計圖，經過討論、分析，學生匯報所得出的一些結論和理由：
1．經過市場調查發現市面上我們的生活飲用水大致有四類：純凈水、礦泉水、蒸餾水、天然水；通過調查的數據我們發現選擇礦泉水的顧客居多。
2.在眾多的品牌的瓶裝飲用水中，各種品牌的選購量如何呢？銷售量位居前三位的是：農夫、康師傅、怡寶。
3．人們對于飲用水的選擇標準多數考慮口感和價格以及關注身體健康。
利用圖形計算器對數據進行整理和畫圖，用數學統計的思維分析調查數據，感受數學解釋的作用。
提高使用圖形計算器進行數據統計的技能。
環節四
引發深入思考
【師生討論】以上調查表明，選擇農夫山泉的人數較多，可能與什么因素有關？——可能與廣告有關。
【播放視頻】農夫山泉的兩則廣告。
【播放視頻】2010年中央電視臺“3.15”晚會的新聞
【教師提問】以上幾段視頻中有哪些關于飲用水的言論？你對這些言論有什么想法？你是否同意？你有什么證據可以支持你的觀點？
【師生討論】視頻中主要提到以下言論：
1．飲用水有不同的酸堿度；
2.pH試紙可以檢測飲用水的酸堿性；
3.“堿水”有利于人體健康；
4.堿性飲用水中大多含有礦物質；
5.飲用含有豐富的礦物質的天然礦泉水可補充人體的微量元素。
【展示調研結果】
針對社會上的這些言論，我們對人們一般會選擇什么pH值的飲用水也做了調查，通過調查研究發現：在被調查的314人中有124人選擇弱堿性的引用水，占到了39%。
因此我們想對市售瓶裝飲用水的酸堿度一探到底，接下來就讓我們用實驗來檢驗我們平時的飲用水的酸堿度。
學生對這些言論提出自己的看法。
引導學生關于社會現象，以科學的態度審視社會中的實際問題。
環節五
實驗測量酸堿度
【學生活動】分別試用酸堿指標劑法、pH試紙法和pH傳感器法測量飲用水樣品的酸堿度。
每組學生測量2-4個樣品，體驗定性與定量實驗的聯系。
學生記錄實驗現象和數據并進行展示、匯報。
【師生討論】
通過以上實驗結果，分析相關言論，針對飲用水酸堿度和測量方法的問題形成了更科學的結論和認識。
針對飲用水酸堿度及其測量方法的言論，學生選擇科學實驗法進行研究，培養學生基于證據的意識，提高學生應用科學實驗手段解決實際問題的能力，包括原理分析和方法應用技能。
環節六
綜合分析研究
【師生討論】針對弱堿性飲用水中可能含有礦物質的言論，可采用實驗方法進行驗證。
例如，通過蒸發水后觀察殘留物來證明水中含有物質。
【播放實驗視頻】
【師生討論】有些人更愿意選擇礦泉水的原因就是里面含有礦物質，那礦泉水中的礦物質能否滿足人體的需求呢？我們來看一組資料中的數據，通過對比這兩個表格你發現了什么？
礦泉水中的礦物質無論是種類還是含量對人體來說都是不夠的。
能不能通過大量的飲用礦泉水來補充礦物質呢？（水中毒）
所以我們喝水的目的是獲取水而不是里面的礦物質，人體所需的礦物質的主要來源使食物而不是水。
繼續發展學生識別研究問題特點，采用適宜研究方法的能力。
引導學生使用文獻分析法解決問題，通過對比數據，提供證據說明飲用水的主要作用，進而形成科學的認識。
環節七
實驗驗證和觀察
【演示實驗】用緩沖溶液模擬人體內環境，加入弱堿性飲用水后測量其pH的變化。
【師生討論】以上實驗說明飲用水對人體內酸堿度影響不顯著。
【播放視頻】“3.15”晚會節目中邀請了化學、生物學、醫學專家講解了飲用水酸堿度與人體健康的關系。
針分析其他言論繼續引導學生利用實驗、專家作為證據進行分析，駁斥不科學的言論。
環節八
回顧過程總結要點
【師生討論】回顧整節課，圍繞飲用水酸堿度的問題，我們利用調研、實驗、資料、專家等手段和方法一一進行分析，駁斥了不科學的說法，更科學地認識飲用水和人體健康。在這個過程中，我們將已有知識、技能和方法運用于解決實際問題中。
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