核心素养导向下的项目式学习：自制电解质汽水-九年级化学水的组成探究实验活动教案

核心素养导向下的项目式学习：自制电解质汽水——九年级化学水的组成探究实验活动教案

一、教学内容分析与设计理念

（一）教学内容分析

本节课“自制电解质汽水”是九年级化学人教版上册第四单元《自然界的水》实验活动2的核心内容。该实验活动在传统教材中通常仅聚焦于“水的电解实验”，以验证水的组成。本教学设计在深刻理解课程改革理念的基础上，对教材内容进行了二次开发与整合，将其升级为一个以“自制电解质汽水”为驱动性任务的微项目式学习。这一设计将原本验证性、单一的实验，拓展为兼具探究性、应用性和综合性的实践活动。

教学内容的核心价值在于：首先，它承载了【核心概念】“物质组成的探究”这一关键知识，学生通过自制汽水，必须理解并运用溶质、溶剂、溶液、饱和现象、电解质等概念。其次，它深度链接了【重要概念】“化学反应中元素种类不变”，通过分析汽水中的物质（水、二氧化碳、蔗糖、电解质）的来源与转化，隐性地强化学生对质量守恒定律的初步感知。再次，活动将化学与生活实际紧密结合，让学生理解化学是如何服务于生活，激发其对化学学科的持久兴趣。最后，通过探究不同电解质对汽水导电性的影响，为学生后续学习酸、碱、盐及电离理论埋下伏笔，体现了知识的螺旋式上升。

（二）学情分析

授课对象为九年级学生。他们已经学习了“空气”、“氧气”和“自然界的水”前两节内容，对化学变化、物理变化、混合物、纯净物、元素等基本概念有了一定的认识。在知识储备上，学生已初步了解水的组成（氢、氧元素）及水的电解实验现象，但对溶液中离子的存在及导电本质尚未深入学习，这构成了本节课的认知起点与【难点】。在能力基础上，学生具备基本的实验操作技能，如药品取用、加热、过滤等，但自主设计实验方案、控制变量以及基于实验证据进行推理论证的能力尚在形成之中，需要教师的引导与搭建“脚手架”。此外，九年级学生对生活中的现象充满好奇，乐于动手实践，这为项目式学习的开展提供了良好的情感动力。但同时，他们对理论性、抽象性知识的归纳能力较弱，需要将抽象概念（如离子）与宏观现象（如灯泡发光）进行有效关联。

（三）设计理念与顶层逻辑

本教学设计严格遵循《义务教育化学课程标准（2022年版）》的理念，以发展学生化学学科核心素养为导向。

1.聚焦核心素养：通过“自制电解质汽水”这一真实问题解决过程，全面发展学生的“化学观念”（如元素观、变化观）、“科学思维”（如模型建构、证据推理）、“科学探究与实践”（如实验设计、动手操作）以及“科学态度与责任”（如安全意识、创新精神）。

2.践行项目式学习：将学习任务项目化，以“制作一瓶口感和外观俱佳、且能导电的电解质汽水”为终极挑战，激发学生的内驱力。整个教学过程围绕这一项目拆解为若干子任务，层层递进。

3.凸显“做中学”与“学以致用”：让学生在动手自制汽水的过程中，亲历问题的产生、探究的设计、证据的收集、结论的得出以及产品的优化。强调知识的应用价值，使学习真实发生。

4.强化科学探究的规范性与严谨性：在实验探究环节，引入控制变量法，引导学生设计对比实验，培养学生严谨求实的科学态度。

二、教学目标与评价目标设计

（一）教学目标

基于核心素养的四个维度，设定如下教学目标：

1.通过自制电解质汽水的实践活动，理解并应用溶液、溶质、溶剂、饱和溶液等基本概念，能从元素组成的视角分析汽水中物质的来源，深化对“水由氢、氧元素组成”的认识。【基础】

2.通过探究“影响自制汽水导电性的因素”，初步建立“电解质”的概念，知道酸、碱、盐的溶液能导电，并能从微观粒子（自由移动的离子）的角度解释导电的原因，培养宏观辨识与微观探析的素养。【非常重要】【难点】

3.通过设计并实施“比较不同电解质（如小苏打、柠檬酸、食盐）对汽水导电性影响”的实验，学习并初步运用控制变量法进行科学探究，能依据实验现象（灯泡亮度）进行证据推理，得出科学结论。【核心】【高频考点】

4.在小组合作完成自制汽水的过程中，培养团队协作能力、交流表达能力和安全规范的实验操作习惯，体验科学探究的乐趣和化学对日常生活的积极意义，形成严谨求实、勇于创新的科学态度。【重要】

（二）评价目标

为达成上述教学目标，设计如下过程性与终结性相结合的评价目标：

1.通过对学生自制汽水方案的讨论与汇报，诊断其对溶液、溶解度、物质分类等【基础】知识的掌握程度及应用能力。

2.通过观察学生在探究“导电性影响因素”实验中的操作规范性、变量控制的有效性以及对实验现象的记录与讨论，评价其科学探究能力和证据推理水平。【高频考点】

3.通过学生对“为什么有的汽水能让灯泡发光，有的不能”这一问题的解释，以及对“电解质”概念的微观本质的描述，评价其宏微结合素养的发展水平。【非常重要】【难点】

4.通过各组最终“产品”的展示与互评，以及对整个项目过程的反思总结，综合评价学生的实践能力、创新意识和合作精神。【重要】

三、教学重难点与突破策略

（一）教学重点

1.通过自制汽水的实验活动，巩固和深化对溶液相关概念的理解。

2.探究水的组成及变化，通过分析反应物与生成物的元素种类，进一步建立元素守恒观。

3.初步认识电解质，知道酸、碱、盐的溶液能导电。

（二）教学难点

4.从微观粒子（自由移动的离子）的角度理解电解质溶液导电的本质。

5.在探究实验中，自主设计并有效实施控制变量方案，排除干扰因素。

（三）突破策略

6.针对【难点】1（微观理解）：采用“现象引导+模型类比+动画辅助”的策略。首先，通过导电性实验中灯泡的亮与灭，引发学生的认知冲突。然后，引导学生回顾金属导电的微观解释（自由电子），并展示氯化钠溶于水的微观模拟动画，帮助学生建构“自由移动的离子”这一核心模型，从而打通宏观现象与微观本质的关联。

7.针对【难点】2（变量控制）：采用“问题串引导+支架搭建”的策略。在探究前，引导学生讨论：“如果要比较柠檬酸和食盐哪个让汽水导电能力更强，我们应该保证哪些条件相同？”通过师生互动、生生补充的方式，共同梳理出变量（电解质的种类）和无关变量（水量、糖量、CO2量、电极距离等），并以此为基础设计实验记录表，为学生提供清晰的思维路径。

四、实验器材与药品准备

（一）分组实验材料（以4人小组为单位，准备8-10组）

1.自制导电测试仪套件：LED小灯泡（或2.5V小电珠）、导线若干、鳄鱼夹、5号电池盒（配2节电池）、石墨电极（可用2B铅笔芯代替）或光亮铜片。

2.自制汽水材料：白砂糖、食用柠檬酸、食品级小苏打（碳酸氢钠）、食盐（氯化钠）、纯净水、凉开水。

3.仪器：250mL烧杯（3个）、100mL烧杯（1个）、玻璃棒（3根）、药匙（3把）、量筒（100mL）、电子天平（公用或每组一台）。

4.其它：pH试纸（公用）、废物缸、抹布。

（二）教师演示补充材料

5.不同电解质溶液的微观模拟动画或Flash视频。

6.蒸馏水、酒精溶液、蔗糖溶液的导电性对比演示装置。

7.多媒体课件（含实验步骤、注意事项、讨论问题等）。

8.评价量表（打印纸质版，供学生自评和互评）。

五、教学实施过程（核心环节）

（一）新课启航：真实情境驱动，激发探究欲望

[师]同学们，在炎热的夏天，喝一瓶冰镇汽水，感觉特别解渴。大家知道汽水里的气泡是什么气体吗？（生答：二氧化碳）那你们有没有想过，我们自己在家也能制作出美味又健康的汽水呢？今天，我们就来挑战一下“自制电解质汽水”。不仅如此，我们还要让这瓶汽水完成一个特殊的“使命”——点亮一个小灯泡！大家觉得，我们自制的汽水，能让灯泡发光吗？什么样的水溶液才能导电呢？

[设计意图]从生活经验出发，提出具有挑战性的核心任务——“点亮灯泡”，迅速聚焦学生注意力，激发其好奇心和探究欲。将学习目标转化为学生乐于接受的挑战，为后续的探究活动埋下伏笔。

（二）知识铺垫：追溯水的组成，奠定探究基石

[师]要想让汽水导电，我们得先了解它的基础——水。我们知道，水在通电的条件下可以分解为氢气和氧气。这个实验告诉我们什么？（生答：水是由氢元素和氧元素组成的）【非常重要】

[师]纯净的水本身导电吗？请大家看老师演示：将导电测试仪分别插入蒸馏水、酒精溶液和蔗糖溶液中，观察灯泡是否发光。

[生]（观察并惊讶地发现）灯泡都不亮！

[师]这就奇怪了，我们生活中常说“水能导电，要小心用电”，这和我们刚才的实验结论矛盾吗？

[生]（思考、讨论）生活中的水不是纯水，里面有杂质。

[师]太棒了！你们一下子就抓住了关键。正是这些溶解在水中的“杂质”，使得水的性质发生了改变，赋予了它导电的能力。那么，这些“杂质”究竟是什么物质？它们为什么能让水导电呢？这就要引出我们今天的主角——电解质。

[设计意图]复习旧知（水的电解），引出新知（水的导电性），并通过演示实验制造认知冲突，引导学生思考“纯净物”与“混合物”性质的差异，为“电解质”概念的引入铺设逻辑阶梯。

（三）概念建构：初识电解质，宏观辨识与微观探析

[师]像酸、碱、盐（如我们厨房里的食盐、小苏打、柠檬酸）这类物质，它们在水溶液中能解离出自由移动的离子，从而使溶液能够导电，我们称它们为电解质。【核心概念】【高频考点】

[师]（播放氯化钠溶于水的微观模拟动画）同学们请看，当氯化钠固体放入水中时，在水分子的作用下，钠离子和氯离子摆脱了晶体表面的束缚，形成能够自由移动的水合钠离子和水合氯离子。接通电源后，这些带正电的离子会定向移动到负极，带负电的离子定向移动到正极，从而形成了电流，灯泡就亮了。【非常重要】【难点】

[师]现在大家明白了吗？为什么纯水、酒精溶液不导电？因为其中没有自由移动的带电粒子。而我们的自制汽水，除了水和糖，还需要加入什么？

[生]（齐答）需要加入电解质，比如小苏打、柠檬酸、食盐！

[师]没错！这正是“电解质汽水”名字的由来。

[设计意图]借助多媒体动画，化抽象为具体，帮助学生成功跨越“电解质溶液导电的微观本质”这一【难点】，建立起宏观现象（灯泡亮）与微观本质（自由移动的离子）之间的桥梁。

（四）项目实施阶段一：方案设计，渗透科学方法

[师]既然明确了任务目标——制作能导电的汽水。我们就要开始设计制作方案了。请大家以小组为单位，讨论并解决以下几个问题：【非常重要】

1.配方问题：我们要制作一瓶500mL的汽水，参考市面上汽水的甜度和酸度，应该加入多少克白砂糖？多少克柠檬酸？多少克小苏打？为什么小苏打和柠檬酸要最后加入，并且加入后要迅速拧紧瓶盖？

（学生讨论，教师引导：糖和酸的比例根据口感；小苏打和柠檬酸反应生成CO2，是汽水气泡的来源；迅速盖盖是为了防止CO2逸散。）

2.导电性问题：我们要探究“哪种电解质（小苏打、柠檬