一种重要的混合物——胶体的教学情景设计
一种重要的混合物——胶体的教学情景设计
景慧慧
北京师范大学化学学院2005级本科 100875
摘要：学生的学习与学习情景有着密切联系，为吸引学生的注意力、激发学生的兴趣和提高学生学习的积极性，采用结合生活经验和热点话题于一身的“豆腐-井水-大地震”的故事作为引入新课的教学情景，介绍与胶体性质相关的豆腐制作过程和豆腐与营养的拓展知识。借助多种实验展示方法在驱动问题的引导下，使学生带着好奇与兴趣主动学习胶体知识并联系实际学以致用。
关键词：胶体 教学情景 情景设计 豆腐
一、引言
建构主义学习理论认为，一切新的学习都建立在以前的经验和学习基础之上。因而教学情景必须取材于学生们熟悉的、生动而具体的生活场景和社会现象，使之成为学生自主建构新知识的基础。作为教学情景之载体，必须力求做到新颖、生动、贴切。在胶体教学中，豆腐制作通常作为胶体应用的实例之一，只是简单带过。本课要讲解胶体的相关知识，所以可以选取学生熟悉的胶体应用实例——豆腐的制作作为激发学生学习兴趣的素材引入该节课程。豆腐是我们餐桌上一种常见的普通食品，可以做成多种味道鲜美、色彩鲜艳的名菜。以这样一种大家都熟悉的食品做为素材，作为传递信息的载体，可以给每个学生都提供思考的背景和情感体验的空间。
二、情景素材
“豆腐-井水-大地震”的故事：可能大家都会认为豆腐、井水、大地震三者是互不相及沾不上边的事。如果没有亲身经历过下面这件事，谁也不会相信可怕的地震与白白嫩嫩的豆腐能有什么联系。1976年7月28日发生了举世震惊的唐山大地震，由于地震是发生在工业重镇、人口稠密地区，并且又在深夜人们熟睡的时候，所以人员和经济损失都特别大。地震的影响随着震中的距离加大而减弱，到进入四川，人们就只有从广播里来了解这次发生在京、津、唐三角区的震情了。谁也不会担心唐山地震对自己会有什么影响。可也就在这个时候，工作在川北松潘地区平武县伐木场豆腐坊的师傅们叫起怪来，原来这家最会做豆腐的豆腐坊竟做不出豆腐来了！尽管他们采用和往常一样工序，可却连一块豆腐液没做出来，使来取豆腐的老主顾们不得不空手而回。这豆腐坊掌锅掌灶的都是一拨老师傅，他们的技术是吃透了的，绝出不了什么错；这里只用河水推磨，磨豆浆的水是从一口专用水井中汲来的，不会是近日雨大流急的河水造成的。正在人们莫名其妙并以种种原因猜测时，这里也地震了，而且还正是这次7.2 级地震的震中区！地震造成了人员经济损失，豆腐坊的师傅们自然也无心再
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探讨那两锅豆腐为什么会失败了。奇怪的是在人们整顿了家业，再回到豆腐坊做豆腐时，豆腐竟很容易就做成了。于是人们才把这几天豆腐做不成和大地震联系起来。
情景创设意图：为了吸引尽可能多的学生，激发他们学习和思考的积极性，可以把豆腐制作这一素材加以改良，使之与所有人都关注的大地震相关联。所以本文所选的教学情景是“豆腐-井水-大地震”的故事。
豆腐的历史及制作方法：豆腐是我国古代人民的一项伟大发明，当然这个发明与代表我们文明古国的四大发明是不能相比的。但豆腐制造方法的发明仍是人们生活中一项伟大的发明。经过史学家的考证和推断，豆腐制造的方法是在距今一千多年前的五代十国时期发明的。人们需先把大豆用水浸胀，磨成豆浆，再放在锅里煮熟。但豆浆并不能自然地凝结成豆腐，还必须在豆浆中加入适量的盐卤（主要成分是氯化镁）或石膏（硫酸钙），豆浆才能慢慢去凝成豆腐花（又叫豆腐脑，南方俗称豆花）。最后用布放在木架中将豆腐花中的水滤去一部分，就制成了豆腐。
情景创设意图：在故事后面附以豆腐制作方法的简单介绍，引出胶体的概念，进而进入胶体性质的教学。
豆腐与营养：大豆中所含的蛋白质量多质优，有“素牛肉”之称，可是它有个缺点，就是较难被人体消化吸收。当人们把大豆磨成豆浆后，大豆中的蛋白质就被粉碎成分子而溶入水中。形成豆浆胶体溶液。加入的盐卤或石膏都可溶于水，它们在水中会分成很多带电的小颗粒，使豆浆聚沉变成豆腐。经过上面这样加工，大豆中的蛋白质被撕的粉碎，从而易于人体吸收。
情景创设意图：在学习过胶体知识之后，作为知识拓展将此段内容介绍给学生，让学生讨论为什么豆制品的营养价值比大豆高，使学生能将所学知识应用于实际生活。
豆腐-井水-大地震之间的联系：经实验，只要改变一下水中所含电解质（电解质是下节课将要学习的内容）的组成，水和豆浆的许多性质都要改变，会使磨出的豆浆不是形不成蛋白质的胶体，就是虽形成胶体但按原方原量加入盐卤时，不能促使胶体凝聚。可见，地震前夕的地壳活动引起了这里的地下水发生了变化，这水质的改变又影响了豆浆的组成，从而在老师傅们按常量加入盐卤、石膏时就做不出豆腐来了。豆腐—井水—大地震就这样连在了一起。实际上，通过对井水的色、气、味变化的观测以及对水的化学组成的变化的检测可以预测地震的到来。
情景创设意图：对课程开始时的事例的释疑，并介绍简单的地震的预测方法，然后可以让学生课后自行查找地震前井水的色、气、味的变化，并用所学知识解释现象，以报告形式提交。培养学生查找资料的能力和探究学习的能力。
(来源http://eblog.cersp.com/userlog2/60179/archives/2008/1267.shtml 端木工作室)
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三、教学过程
【引入】讲述“豆腐-井水-大地震”的故事，制造悬念。（同时用多媒体展示图片）
豆腐 井水 大地震
激疑：豆腐-井水-大地震三者到底有没有联系呢？如果有联系，它们又是如何联系在一起的呢？我们通过这节课的学习来揭开谜底。
介绍豆腐制作的大致方法。引出胶体的概念。
可见豆浆是一种与我们平时接触的溶液（如NaCl、 KNO3等）不同的溶液。像豆浆这样的溶液叫做胶体。
【学生实验】取适量的豆浆和Fe(OH)3溶液分别装入两支试管中，向豆浆中加入硫酸钙溶液，向Fe(OH)3溶液中加入硫酸钠溶液，观察现象。
学生：两溶液中都有沉淀析出。
【讲述】这种胶体形成沉淀析出的现象就称为聚沉。Fe(OH)3溶液与豆浆一样也是胶体。接下来我们来看看胶体还有哪些性质，到底是什么原因使得胶体有这样的性质。
为了便于观察，课堂演示所用胶体为Fe(OH)3胶体。
【演示实验】在U形管中装入Fe(OH)3胶体（如左图所示），在U形管两管口分别插入正负电极。接通电源。等待几分钟后观察实验现象。（这段时间可接着进行下面的教学内容）
【展示】三种溶液：KNO3溶液、Fe(OH)3胶体和泥土浊液。
【讲述】我们学过了溶液和浊液，它们和胶体都是由一种或几种物质分散到另一种物质中形成的混合物，叫分散系。
【多媒体展示】分散系：由一种或几种物质分散于另一种物质中形成的混合物。 分散质：分散到其他物质中的一种或几种物质叫分散质。 分散剂：另一种物质叫分散剂。
浊液：分散质粒子大于100nm的分散系
分散系 溶液：分散质粒子小于1nm的分散系
胶体：分散质粒子介于1nm~100nm之间的分散系
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【提问】请同学们观察比较KNO3溶液、Fe(OH)3胶体溶液有什么相同点？ 学生：都是均一透明的。
【学生实验】请同学们用激光棒从侧面照射KNO3溶液、Fe(OH)3胶体溶液，比较有什么不同？
学生：Fe(OH)3胶体溶液中出现一条光亮的“通路”，而KNO3溶液没有。
【讲述】光束通过胶体时，形成光亮的“通路”的现象叫丁达尔效应。这是胶体的又一性质。浊液分散质颗粒大，把入射光大部分反射回去。溶液中分散质粒子太小，光线直接通过。胶粒介于二者之间，使光波偏离原来的方向而分散传播发生散射，所以当光束通过胶体时可以看到光的“通路”。在实验室里丁达尔效应可用于胶体与溶液的鉴别。
【多媒体展示】丁达尔效应实例：清晨在密林中看到的一缕缕光束，阳光透过墙上的小孔在较暗的的房间里形成的一道道光柱等。分散剂：空气；分散质：微小的尘埃或液滴。（可由学生尝试解释）
【提问】回来再看之前的演示实验，请同学们观察现象。 学生：Fe(OH)3胶体发生了定向移动，移向了电极负极。
【提问】请同学们讨论并试着解释一下为什么Fe(OH)3胶体会发生定向移动？ 学生：Fe(OH)3胶体粒子带正电，所以再外加电场作用下会发生定向移动。
【讲述】胶体分散质微粒细小而具有巨大的表面积，能较强地吸附电性相同的离子，从而形成带电微粒。这些微粒在外电场作用下发生定向移动，这种现象称为电泳。Fe(OH)3胶体微粒带正电荷，在通电的情况下胶体微粒向直流电源的负极移动。电泳的应用实例：电泳电镀。
【过渡】除了以上这些性质，胶体还有什么性质呢？
【多媒体展示】显微镜下胶体粒子在分散剂中做布朗运动的视频 （来源http://www.cnhao.cn/zyk/flash/417/429/Flash_70907.html） 【提问】观察到了什么现象？ 学生：粒子在不停的运动。 【提问】粒子运动有规律吗？ 学生：没有规律。
【讲述】胶体粒子的这种不停的无规则运动叫布朗运动。1827年，英国植物学家布朗把花粉悬浮在水里，用显微镜观察，发现花粉的小颗粒在作不停的无规则的运动。这种现象就命名为布朗运动。
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【提问】请同学们根据刚刚讲过的内容讨论一下为什么Fe(OH)3胶体能相对稳定的存在，而加入盐溶液后又会发生聚沉？
学生讨论并作答，教师进行归纳总结。
【归纳】Fe(OH)3胶粒带正电荷，胶粒之间相互排斥，使得胶粒不能相互碰撞黏结在一起而发生沉淀；当向胶体中加入可溶性盐等物质时，其中的阴离子能中和Fe(OH)3胶粒所带的正电荷，从而使Fe(OH)3胶粒聚集成较大的微粒，在重力作用下形成沉淀析出。
【多媒体】小结：1、胶体：分散质粒子介于1nm~100nm之间的分散系 2、胶体的性质：
①聚沉：胶体形成沉淀析出的现象
②丁达尔效应：光束通过胶体时，形成光亮的“通路”的现象
③电泳：带电的胶粒在外电场作用下定向移动的现象 ④布朗运动：胶体粒子不停的无规则运动
【演示实验】将盛有淀粉-NaCl溶液的用半透膜制成的小碗放入成有蒸馏水的烧杯。过片刻后，取烧杯中液体装入两支试管，分别滴加AgNO3稀溶液和碘水，加入AgNO3稀溶液的试管中有白色沉淀生成，加入碘水的试管无现象。取半透膜中液体装入第三支试管，滴加碘水，溶液变蓝。
【提问】描述实验现象并回答实验现象说明了什么。 学生：1、描述实验现象。
2、烧杯中溶液含NaCl，不含淀粉。半透膜中溶液含淀粉。 【提问】请同学们讨论并解释现象。
学生：淀粉粒子比NaCl大，NaCl透过了半透膜，而淀粉不能。
【讲述】淀粉溶于水形成胶体，淀粉胶粒不带电，加入NaCl溶液不会聚沉，NaCl的离子比半透膜的孔径小，可以穿过半透膜，而淀粉胶粒比半透膜孔径大，透不过半透膜。这就是渗析的原理。利用渗析可以提纯胶体。
【提问】结构决定性质，胶体的这些性质石油胶体的那些结构因素决定的？ 学生讨论，教师总结归纳。
【归纳】 丁达尔效应 胶粒大小（1nm~100nm） 布朗运动 渗析
决定
决定 电泳
胶粒带电 相对稳定
中和电荷 决定 聚沉
【多媒体展示】胶体应用举例：血液透析、明矾净水、江河入海口处形成三角洲、牛奶等。
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【知识拓展】通过本节课的学习，大家对胶体的性质有了一定的了解，对豆腐的制作过成有了进一步认识。大家知道为什么豆腐的营养价值它的原料大豆要高吗？
学生讨论回答。
【讲述】大豆中所含的蛋白质量多质优，有“素牛肉”之称，可是它有个缺点，就是较难被人体消化吸收。当人们把大豆磨成豆浆后，大豆中的蛋白质就被粉碎成分子而溶入水中。形成豆浆胶体溶液。加入的盐卤或石膏都可溶于水，它们在水中会分成很多带电的小颗粒，使豆浆聚沉变成豆腐。经过上面这样加工，大豆中的蛋白质被撕的粉碎，从而易于人体吸收。
【释疑】可先让学生讨论并推测地震之前豆腐做不成的原因，然后教师再讲解豆腐-井水-大地震之间的联系。
【探究任务】1、归纳总结三种分散系的本质区别，并完成下表：
概念 本质 应用 丁达尔效应 布朗运动 电 泳 聚 沉 2、学生课后自行查找地震前井水的色、气、味的变化，并用所学知识解释
现象，以报告形式提交。
四、结语
胶体概念的引入实例可选的有很多，选择“豆腐-井水-大地震”的故事优点在于它同时结合了两种概念引入的方式——利用生活经验和利用热门话题，而且由豆腐和大地震可以很容易地与其他学科相结合。这样有利于拓展学生知识面，培养其情感态度价值观和探究学习的能力。
胶体性质教学采用现象明显，颜色鲜艳的化学实验作为教学情景，胶体的不同的实验可分别采用视频、现场演示实验和学生实验等不同方式，以不同的刺激方式调动学生的学习积极性。
基本教学结束后，作为知识拓展，介绍一些豆腐与人体健康的相关内容，从而实现从生活中发现化学、学习化学，再从化学走向生活实践。
参考文献：
[1] 创设化学教学情景，曾少华，现代中小学教育，2004，1，49-50
[2] 中学化学教学中问题情景的设计，叶晨 尹文治，现代中小学教育，2007，10，54-56 [3] 北京师范大学国家基础教育课程标准实验教材总编委会组编.普通高中课程标准实验教科书•化学•化学1.济南：山东科学技术出版社，2004
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