创设综合应用科学知识的问题情境

来源 :北京教育·普教版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yangyuxxxx
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  如何利用日常生活中的常见物品设计探究活动,引导学生运用多学科科学知识解决问题?我们设计了以“鸡蛋沉浮”为主题的探究活动,主要过程和内容如下。
  任务一:查阅资料并实际观察,认识鸡蛋的结构。如图所示:鸡蛋从外到里分别是卵壳、卵白、气室和卵黄。
  任务二:利用托盘天平、量筒、细线、水、烧杯和溢水杯,测量生鸡蛋的密度。
  生鸡蛋的密度大约是1.02g/cm3左右。在实际操作中,由于鸡蛋直径大于量筒的内径,不能把鸡蛋直接放入量筒中测量体积,学生需要想办法借助上述器材测量鸡蛋的体积。
  任务三:把鸡蛋放进盛有半杯白醋的烧杯中,让学生观察鸡蛋在白醋中的浮沉现象。学生通过实验发现,开始的时候,鸡蛋在白醋中沉底。不久之后,鸡蛋表面出现气泡,鸡蛋开始上浮。最后,鸡蛋漂浮在白醋中。在此基础上,引导学生解决下列问题:1.鸡蛋壳的主要成分是什么?2.鸡蛋壳放入白醋中产生的气泡是什么?3.鸡蛋周围的气泡为何能将鸡蛋浮起来?4.能用什么办法让鸡蛋再次沉入白醋中?
  学生通过查阅资料,得知鸡蛋壳的主要成分是碳酸钙。根据所学的化学知识,当碳酸钙遇到白醋后,会分解出一些二氧化碳气体,而二氧化碳在水中的溶解度比较小,因此,产生的二氧化碳气体不断从水中溢出,导致鸡蛋表面被不断溢出的二氧化碳气体包裹。相比较而言,这些包裹在鸡蛋表面的气泡质量很小,可以忽略不计,但是气泡的体积较大,使得鸡蛋的总体积增大,增大了鸡蛋排开水所受的重力。当其大于自身重力时,鸡蛋就开始在“汽船”的帮助下上浮,直到漂浮在白醋表面。如果将鸡蛋表面的气泡用筷子敲破,没有了气泡的帮助,鸡蛋会再次沉到白醋里。
  任务四:在烧杯中配置好盐水,使鸡蛋能漂浮在盐水中,将盐水倒入“冬瓜杯”(购买1.5kg左右的小冬瓜,先把冬瓜的一端切开,用勺子刮去冬瓜瓤,留下空腔待用)中,将鸡蛋放入冬瓜杯中,观察并记录鸡蛋的漂浮现象。静止24小时以后,再次观察鸡蛋在冬瓜杯盐水中的浮沉现象,并尝试解释其中的现象。
  学生会看到,起初鸡蛋在装有盐水的冬瓜杯中漂浮,24小时以后,鸡蛋沉底。为什么会发生这种现象?是鸡蛋的密度变化了,还是盐水的密度变化了?
  教师可先引导学生实际测量,然后再解释现象。学生测量在盐水中浸泡24小时以后鸡蛋的密度,发现鸡蛋密度变化不大;测量冬瓜腔中盐水的密度,发现盐水密度变小。根据测量结果,鸡蛋密度大于淡盐水的密度,从而导致鸡蛋下沉。
  为什么放在冬瓜腔中的盐水密度会变小呢?学生可通过查阅资料,并结合生物学科中学过的渗透现象来解释。水分子(或其他溶剂分子)透过半透膜,从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散,即植物的脱水现象。冬瓜脱水时,冬瓜细胞液中的水渗出到盐水中,盐水中的盐分子进入到冬瓜的细胞里面去。这样,冬瓜腔里面盐的质量减少,水的质量增多,盐水的密度更接近于水的密度,导致盐水的密度下降。
  除了上述活动外,还可以引导学生利用课外时间设计更多的关于鸡蛋的趣味实验,比如,如何辨别生鸡蛋和熟鸡蛋。再通过家庭小制作,让学生有机会在家长面前展示,增强他的自信心和荣誉感。
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