京改版生物七年级上册 4.3 人和动物的营养----《市售瓶装饮用水酸碱度的探究》的教学设计

《市售瓶装饮用水酸碱度的探究》的教学设计
一、教学指导思想
参考《中国学生发展核心素养》的基本框架的要点描述，借鉴北京教科院基教研中心关于学科能力研究的初步成果，依托基于核心素养五大领域的教学实验研究，重点关注学生在解决实际问题时理性思维、批判质疑、勇于探究等素养要点的发展。
借鉴PISA2015年数学和科学素养测试特点，尝试围绕同一实际问题综合运用数学、化学、生物等学科知识和技能，发展学生的数学和科学素养。
二、教学背景分析
（一）教学内容分析
这节课的类型不属于常态课，具有科学探究及问题解决的特点，即课堂教学的主要任务不是获取新的知识或技能，而是将已有知识和技能应用于解决实际问题。
这节课的研究主题是市售瓶装饮用水的酸碱度，其核心内容是酸碱度，属于化学和生物学科的研究范畴。化学部分主要涉及溶液酸碱性的检测方法，即酸碱指示剂法、pH试纸测量法、pH计测量法等。生物部分主要涉及酸碱度与人体健康的关系，即人体内环境酸碱度的基本范围，及矿物质与人体微量元素的联系等。此外，还可应用蒸发溶剂法验证弱碱性饮用水中含有矿物质（即无机盐）；通过缓冲溶液模拟实验验证人体内环境与外界摄入酸或碱性食物的关系。
此外，为了解社会上饮用水消费的情况，学生进行了问卷调查和现场调查。这节课上学生应用图形计算器和数学统计学知识进行数据处理和分析。数学统计主要研究现实生活中的数据，并通过对数据收集、整理、描述和分析来帮助学生做出合理的发现、推断和预测。
本节课中除学生对市售瓶装饮用水的消费情况进行调研外，主要以农夫山泉的广告和中央电视台“3.15”晚会上的曝光的一则新闻展开探究。这段视频中主要提出以下言论：（1）不同类型的饮用水有不同的酸碱度，有的水呈酸性；有的水呈中性；有的水呈碱性。（2）用pH试纸就可以检测出饮用水的酸碱性。（3）有利于人体健康的水是“碱水”，可以保持人体内液体的酸碱平衡。（4）呈碱性的饮用水中大多含有矿物质。（5）天然矿泉水中含有丰富的矿物质，饮用后可补充微量元素。这些言论是否可信，是否有科学证据呢？由此展开教学实践活动。通过市场调研发现，人们比较认同碱性饮用水，这可能与上述广告有关。此后，通过科学实验、专家讲解、数据分析等方式对以上言论进行了一一论证，进而帮助学生建立更全面、科学的认识。
（二）学生情况分析
在数学学习方面，学生已经学习了数据的收集、整理、描述与分析，能够通过一些实践活动收集数据，用各种方法进行数据整理；能够选择适当的统计图对数据进行描述，最终还可以通过对数据的分析得出一些结论，解决一些实际问题。学生了解了抽样调查的方法，样本的选取，并且能够用样本来估计总体。学生使用图形计算器仍比较生疏，可能会影响使用的速度和数据描述的适宜程度。
在化学和生物学习方面，学生已经比较了解溶液酸碱性的测定方法，会用石蕊溶液和酚酞溶液进行检测，会使用pH试纸进行测量，但没有测量生活中饮用水的经验。学生首次使用pH计，使用熟练性、规范性方面需要加强。关于人体酸碱度的问题在高中生物会系统学习，初中生物没有做专门介绍。其中，蒸发溶剂法证明溶液中含有无机盐在初中化学中有所涉及，但学生认识并不深刻；学生对缓冲溶液比较陌生，与视频中专家讲解相结合，学生可进一步了解人体内环境的特点。
九年级的学生马上就要面临中考，学习压力比较大，这个阶段基本都沉入“题海”。通过这节课的学习，旨在引导学生在解决实际问题的过程中体验数学和科学的真正意义和价值。
三、教学目标设计
1.
通过基于社会广告的分析和验证活动，提升对社会上与科学有关问题的兴趣；建立把证据作为物质世界解释的认识基础，将实证作为探索和解决社会问题的主要态度和手段。
2.
在利用调研法全面了解基本情况和利用科学实验法对具体科学问题的验证过程中，识别研究问题的类型和特点，并依此选择较适宜的研究思路和方法。。
3.通过市场调研和问卷调研活动，获取关于饮用水销售的基本情况。经历在实际问题中收集和处理数据、利用数据分析问题、获取信息的过程，体验数据收集、处理、分析和推断过程，理解抽样方法，体验用样本估计总体的过程。
4.通过检测饮用水样品酸碱度的科学实验活动，熟练使用酸碱指示剂（酚酞、石蕊）和pH试纸检验溶液酸碱性的方法；通过pH传感器的探究及测定活动，感知定性测定溶液酸碱性、粗略半定量测和精确定量测定溶液酸碱度的联系与区别。体验精确、测量的规范性、重复性等对数据准确度的影响。
5.通过蒸发溶剂法验证弱碱性饮用水中含有矿物质、缓冲溶液酸碱度变化等实验活动，提高科学地解释现象的能力，形成饮用水酸碱度与人体健康关系的正确认识。
教学重点和难点
【重点】发展基于实证的科学态度和精神。
【难点】基于具体问题的特点选择适宜的研究方法。
四、主要教学过程
教学
环节
教与学活动
设计意图
环节一
提出研究主题
【教师讲解】我们居住的地球，其表面的70%被水覆盖，人体内的水分大约占体重的70%．水是生命的源泉，我们的身体每天都需要涉入大量的水分，这些水分来来源于实物、饮料和饮用水，其中饮用水占主要部分，人们的饮用水主要来源是煮沸的自来水和市售饮用水，随着人们生活水平的提高，对于饮用水的质量要求也越来越高，多数都选择市售饮用水．市面上销售的瓶装饮用水种类繁多，价格差异很大，人们选择饮用水的标准也不同，社会上还有一些这样那样的关于“哪些种类饮用水对于人体健康有益的传言”，我们决定对市售瓶装饮用水进行研究。
从饮用水与人体需求引入研究主题。
环节二
汇报前期调查
【学生代表汇报】
1．调查的目的和原因。
2．调查的问卷的设计和调查方式。
3．调查的数据。
4．两种调查方式的利与弊。
【教师启发】
1．今后再进行调查研究时，多考虑一些因素的影响，我们得到的数据就会更精细，更可靠，也就更具有说服力。
2．设计调查问卷时需要注意的问题是否合理。
3．发放问卷时所涉及的人群要全面。
通过学生的调查和汇报，培养学生的合作交流、调查实践和表达的能力。
教师引导学生如何开展更规范的调查研究。
环节三
解释数学数据
【学生用图形计算器加工数据，汇报数据分析结果】
学生自主选择统计图，利用图形计算器绘制统计图，经过讨论、分析，学生汇报所得出的一些结论和理由：
1．经过市场调查发现市面上我们的生活饮用水大致有四类：纯净水、矿泉水、蒸馏水、天然水；通过调查的数据我们发现选择矿泉水的顾客居多。
2.在众多的品牌的瓶装饮用水中，各种品牌的选购量如何呢？销售量位居前三位的是：农夫、康师傅、怡宝。
3．人们对于饮用水的选择标准多数考虑口感和价格以及关注身体健康。
利用图形计算器对数据进行整理和画图，用数学统计的思维分析调查数据，感受数学解释的作用。
提高使用图形计算器进行数据统计的技能。
环节四
引发深入思考
【师生讨论】以上调查表明，选择农夫山泉的人数较多，可能与什么因素有关？——可能与广告有关。
【播放视频】农夫山泉的两则广告。
【播放视频】2010年中央电视台“3.15”晚会的新闻
【教师提问】以上几段视频中有哪些关于饮用水的言论？你对这些言论有什么想法？你是否同意？你有什么证据可以支持你的观点？
【师生讨论】视频中主要提到以下言论：
1．饮用水有不同的酸碱度；
2.pH试纸可以检测饮用水的酸碱性；
3.“碱水”有利于人体健康；
4.碱性饮用水中大多含有矿物质；
5.饮用含有丰富的矿物质的天然矿泉水可补充人体的微量元素。
【展示调研结果】
针对社会上的这些言论，我们对人们一般会选择什么pH值的饮用水也做了调查，通过调查研究发现：在被调查的314人中有124人选择弱碱性的引用水，占到了39%。
因此我们想对市售瓶装饮用水的酸碱度一探到底，接下来就让我们用实验来检验我们平时的饮用水的酸碱度。
学生对这些言论提出自己的看法。
引导学生关于社会现象，以科学的态度审视社会中的实际问题。
环节五
实验测量酸碱度
【学生活动】分别试用酸碱指标剂法、pH试纸法和pH传感器法测量饮用水样品的酸碱度。
每组学生测量2-4个样品，体验定性与定量实验的联系。
学生记录实验现象和数据并进行展示、汇报。
【师生讨论】
通过以上实验结果，分析相关言论，针对饮用水酸碱度和测量方法的问题形成了更科学的结论和认识。
针对饮用水酸碱度及其测量方法的言论，学生选择科学实验法进行研究，培养学生基于证据的意识，提高学生应用科学实验手段解决实际问题的能力，包括原理分析和方法应用技能。
环节六
综合分析研究
【师生讨论】针对弱碱性饮用水中可能含有矿物质的言论，可采用实验方法进行验证。
例如，通过蒸发水后观察残留物来证明水中含有物质。
【播放实验视频】
【师生讨论】有些人更愿意选择矿泉水的原因就是里面含有矿物质，那矿泉水中的矿物质能否满足人体的需求呢？我们来看一组资料中的数据，通过对比这两个表格你发现了什么？
矿泉水中的矿物质无论是种类还是含量对人体来说都是不够的。
能不能通过大量的饮用矿泉水来补充矿物质呢？（水中毒）
所以我们喝水的目的是获取水而不是里面的矿物质，人体所需的矿物质的主要来源使食物而不是水。
继续发展学生识别研究问题特点，采用适宜研究方法的能力。
引导学生使用文献分析法解决问题，通过对比数据，提供证据说明饮用水的主要作用，进而形成科学的认识。
环节七
实验验证和观察
【演示实验】用缓冲溶液模拟人体内环境，加入弱碱性饮用水后测量其pH的变化。
【师生讨论】以上实验说明饮用水对人体内酸碱度影响不显著。
【播放视频】“3.15”晚会节目中邀请了化学、生物学、医学专家讲解了饮用水酸碱度与人体健康的关系。
针分析其他言论继续引导学生利用实验、专家作为证据进行分析，驳斥不科学的言论。
环节八
回顾过程总结要点
【师生讨论】回顾整节课，围绕饮用水酸碱度的问题，我们利用调研、实验、资料、专家等手段和方法一一进行分析，驳斥了不科学的说法，更科学地认识饮用水和人体健康。在这个过程中，我们将已有知识、技能和方法运用于解决实际问题中。
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