课程背景与目标：醋和小苏打会发生反应,这是一个常见的化学反应。本课程通过让学生观察记录不同材料混合后的现象,发现醋和小苏打能够发生反应,进而对这种现象进行进一步研究,提出解释,最终将这一科学规律应用于火山喷发模型制作中。向自然界质疑,通过探究提出合理的解释,并最终应用于实践,是科学家的思维方式。虽然并不是每一个学生都会成为科学家,但是这种思维方式将极大地提升学生的思维层次和逻辑水平,有助于学生形成批判性思维,帮助学生发展分析问题、解决问题的能力。
课程领域：化学、地理、美术
建议年级：二年级
课程任务：通过实验探究找出能够发生反应的两种材料,并把这一现象运用于火山喷发模型的制作中。在课程中学习科学家的思维方式,感受科学家怎样通过观察自然界中 的现象发现并总结规律,最终运用自然规律解决问题。
教学过程
一、导入(15分钟)
1.简述轨道和加速度的概念(5分钟)
教师通过提问了解学生对大山的认识。根据学生发言,教师可以简单地总结火 山喷发现象的成因,必要时可以通过视频短片或图片向学生展示这一现象。
可以向学生提的问题：
火山的形状为什么多是周围像山峰,中间凹陷?
火山内部的构造是怎样的?延伸到地下的结构是怎样的?
火山喷发出来的是什么物质?这种物质是液体,固体,还是气体?它的温度、颜色、气味如何?
一开始的时候教师不用特别多地讲解火山喷发原理和火山剖面图,仅将必要的专业名词简单带过就可以,因为过多的专业名词讲解会降低学生的学习兴趣,并且枯燥的直接讲解学生并不能理解,在后面的环节中还会对原理进行讨论。
二、任务实施(85分钟)
1.出示任务和评价量规(5分钟)
(1)任务:小组合作制作一个火山喷发模型,大小和形状不限,能够模拟火山喷发的现象。
(2)材料:多种颜色的超轻黏土或橡皮泥、面粉、酵母粉、小苏打、糖、盐 醋、洗洁精、番茄酱、水、塑料杯子、塑料盘子、移液器或勺子。
(3)评价量规:见下表火山喷发模型制作评价量规
1分
2分
３分
材科性质探究表格
记录不完整
记录较完整,但表格设计不够合理
表格没计合理,维度选取丰富
火山喷发模拟
反应现象不明显
能够产生较明显的喷发现象
喷发现象明显
火山形象模报
不像真实火山
与真实火山有一定程度的相似
模型制作美观,形象地模拟了真实火山
小组分工合作
分工不明确,合作少
分工较明确，小组协作程度一般
分工合理，小组协作共同完成任务
总结报告
只有一名组员进行汇报,汇报不够清浙, 内容不完整
一至两名组员汇报,汇报内容较完整,表达较流畅
小组成员共同汇报,汇报内容完整,思路清晰,有总结反思和改进方案
2.探究实验材料的性质(25分钟)
将实验材料和工具发给每个小组,要求各小组从多角度对材料进行研究。学生需要自行设计表格进行记录,记录的维度不限。这个环节持续5-10分钟。
一开始学生可能不会想到较多的维度,教师需要在全班巡视,找出设计维度较多的组,请组员向全班展示。教师还可以用以下问题对学生进行引导。
材料的状态是怎样的?
如果将糖和盐混合在一起,还可以分开吗?
如果把醋和水混合在一起,还可以分开吗?
把两种固体混合在一起与把两种液体混合在一起,有什么不同？
如果想让两种固体混合,有什么更好的方式？
·固体和液体可以混合吗?以小苏打粉(固体)和醋(液体)为例进行实验通过这个过程直观感受什么是反应。
为什么液体之间更易混合,而固体之间不易混合？
番茄酱是固体还是液体?
学生将对“反应”“固体”“液体”等词的含义有直观的认识,在记录时学生也会尝试使用这样的专业名词。
接下来，教师要求学生继续完善记录表格，同时开始第一次试验：将材料两两混合,对混合以后产生的现象进行观察和记录。实验完成后,将记录表交给教师检查。
学生很容易会发现,醋和小苏打混合在一起时产生了气泡。在多数小组发现这现象后,教师组织学生进行讨论。
产生的气泡是什么?怎么证明产生的是这种气体?
原来的材料发生变化了吗?
原来的材料变成了什么?
能发生反应和不能发生反应的现象之间有什么区别?
把盐和糖混合在一起,盐和糖变成了别的东西了吗?为什么?
3.设计火山制作方案(15分钟)
通过前面的观察,学生发现可以用醋和小苏打的反应模拟火山喷发
要求各小组设计火山的制作方案,上交方案后领取制作材料。
4.制作模拟火山(40分钟)
各小组领取材料并进行制作。教师在全班巡视,根据小组制作情况引导小组进行讨论。
制作时常出现的问题是火山内部会产生反应,但是达不到喷发。教师进一步引导学生进行思考:火山内部喷发出来的是什么状态的物质?教师还可以启发学生先摇晃一瓶汽水,然后打开(注意安全)。学生很快会发现,火山的形状应该是口小肚大,火山内部还可以加一些洗洁精或者面粉以增加黏稠度。
完成制作的小组在引发反应前示意教师,教师可以用手机将反应现象录制成视频以便总结时观看。
三、小组汇报(30分钟)
四、火山原理回顾(拓展课程,20分钟)
教师进行总结,带领全班学生进行反思和回顾。
学生根据前面的制作过程对火山喷发原理有了大概的印象,这时教师可以详细地讲解。讲解以后,对学生提出问题,小组讨论后回答。
如果有一件抗高温、抗高压的衣服,你穿上以后从火山口向内部探险,最终会到达什么地方?
地球内部是什么状态?为什么?
如果现在在地上挖一口井,一直挖到通向地球的另一端,从这个并口扔一个东西进去,这个东西会是什么样的运动状态?
为什么地球内部有这么高的压力却没有爆炸?
我们能不能运用这种压力?怎么运用?请给出设计图。
原标题：《优秀STEAM案例 | 火山喷发——运用科学现象,发现科学规律》