初中沪教版（2024）探究溶液酸碱性对紫甘蓝颜色的影响教学设计

这是一份初中沪教版（2024）探究溶液酸碱性对紫甘蓝颜色的影响教学设计，共8页。教案主要包含了知识目标，核心素养目标等内容，欢迎下载使用。

一、知识目标
1.知道紫甘蓝提取液可作为天然酸碱指示剂，了解其在不同酸碱性溶液中的颜色变化规律。
2.理解溶液酸碱性（pH）与指示剂变色的关联，知晓 pH 试纸的作用及检测原理。
3.掌握紫甘蓝提取液制备、自制紫甘蓝试纸的基本方法，了解实验中变量控制的重要性。
二、核心素养目标
1.科学探究与创新意识：通过动手实验、观察现象、分析数据，培养科学探究的基本能力，激发创新思维，尝试自制检测工具。
2.科学思维与探究实践：学会运用控制变量法设计实验，分析实验现象与数据，归纳总结溶液酸碱性对紫甘蓝颜色的影响规律，发展逻辑推理能力。
3.社会责任与学科融合：认识化学知识在生活中的应用价值，感受跨学科知识（化学、生物、美术）的联系，培养运用所学知识解决实际问题的意识，增强环保与节约资源的意识。
一、教学重点
1.紫甘蓝提取液在不同酸碱性溶液中的颜色变化规律。
2.自制紫甘蓝试纸的步骤与方法，以及与市售 pH 试纸的对比分析。
二、教学难点
1. 实验中变量的控制与分析，解释紫甘蓝浸出液颜色深浅不一的原因。
2.理解溶液酸碱性与指示剂变色的本质关联，以及如何根据实验结果绘制准确的色卡图。
本跨学科实践活动选自初中化学与生物的融合内容，以 “探究溶液酸碱性对紫甘蓝颜色的影响” 为核心，衔接了化学中酸碱指示剂的知识与生物中植物色素的特性。教材通过两个递进的活动任务（探究颜色变化、自制试纸），引导学生从观察现象到动手实践，再到分析总结，体现了 “做中学、学中思” 的教学理念。
活动内容贴近生活，紫甘蓝是常见的蔬菜，易于获取，降低了实验成本，同时兼顾了科学性与趣味性。通过实验探究与对比分析，不仅帮助学生巩固酸碱溶液的相关知识，还培养了跨学科探究能力，为后续学习更复杂的化学实验和科学探究方法奠定基础。此外，教材中 “思考与讨论” 环节，引导学生拓展思维，将实验与生活实际、植物生长等关联起来，体现了知识的综合性与应用性。
本节课的授课对象为初中八年级学生，此时学生已具备以下基础：
知识基础：在化学学科中，初步了解了酸、碱、中性溶液的概念，知道常见的酸（如盐酸、白醋）和碱（如澄清石灰水）；在生物学科中，了解植物细胞中含有色素，对植物色素的特性有初步认知。
能力基础：具备基本的实验操作技能（如研磨、过滤、滴加液体），能够观察实验现象并进行简单记录，但对控制变量法的熟练运用和实验现象的深度分析能力仍有待提升。
认知特点：初中生好奇心强，对动手实验充满兴趣，乐于参与实践活动，但逻辑推理能力和归纳总结能力还不够成熟，需要教师在实验过程中进行引导和启发。
同时，学生存在的不足：对跨学科知识的融合运用能力较弱，难以将化学中的酸碱知识与生物中的植物色素知识有效结合；在实验设计中，对变量的控制容易忽略，可能导致实验结果出现偏差；在绘制色卡图时，对颜色的精准描述和匹配能力不足。
教学环节一 新课导入
【提问】同学们，生活中我们见过五颜六色的花朵和蔬菜，比如玫瑰是红色的、青菜是绿色的，那你们知道这些颜色是由什么决定的吗？
【回答】学生自由发言，可能会提到 “植物中的色素”“遗传因素” 等。
【提问】有没有同学听说过 “天然酸碱指示剂”？我们常见的紫甘蓝，它的颜色会不会随着周围环境的变化而改变呢？如果把它放在醋里、石灰水里，会发生什么现象？
【回答】学生根据生活经验猜测，可能会说 “颜色会变”“醋是酸的，可能会让紫甘蓝变红色”“石灰水是碱的，可能会变绿色” 等，也有学生可能表示不确定。
【讲授】植物的颜色主要由细胞中的色素决定，而有些植物色素具有特殊的性质，在不同酸碱性的环境中会呈现不同的颜色，这些色素就可以作为‘天然酸碱指示剂’。今天我们就来探究一下，紫甘蓝中的色素是否具有这样的特性，溶液的酸碱性会如何影响它的颜色。
设计意图
通过生活中常见的植物颜色现象提问，激发学生的好奇心和探究兴趣，建立生活与科学知识的联系，自然引出本节课的探究主题，为后续实验活动做好铺垫。
教学环节二 探究溶液酸碱性对紫甘蓝颜色的影响
活动一：制备紫甘蓝提取液
【提问】 要探究紫甘蓝在不同酸碱性溶液中的颜色变化，首先需要获取紫甘蓝中的色素，我们该如何制备紫甘蓝提取液呢？
【回答】把紫甘蓝研碎，用酒精浸泡，然后过滤。
【提问】 研碎的目的是什么？酒精有什么作用？
【讲授】研碎是为了破坏细胞壁和细胞膜（释放色素），增加了植物组织与提取液（通常是水或酒精）的接触面积，让色素快速溶解，酒精的作用是溶解色素。
【分组实验】取适量紫甘蓝叶片，洗净、切碎，放入研钵中研碎，加入适量酒精，浸泡 5 分钟，用纱布过滤，得到紫甘蓝提取液，装入试剂瓶备用。
【提问】 同学们制备的紫甘蓝浸出液的紫色深浅不一，甚至还有蓝色的，其原因可能是什么？
【回答】引导学生分析原因：①紫甘蓝叶片的成熟度不同，色素含量不同；②研磨的程度不同，色素溶解量不同；③酒精浸泡的时间不同，提取的色素量不同；④紫甘蓝本身可能受到生长环境酸碱性的影响，自带一定的酸碱性；⑤每个小组取的紫甘蓝叶片量不同。
设计意图
通过引导学生自主分析颜色差异的原因，培养其批判性思维与实证意识。让学生在讨论中体会科学实验的严谨性，理解变量控制的重要性，并认识到生物材料自身特性对实验结果的影响，提升科学探究的综合素养。
活动二：探究溶液酸碱性对紫甘蓝颜色的影响
【提问】实验中需要用到盐酸、白醋、蒸馏水、纯碱溶液和澄清石灰水，这些溶液的酸碱性有什么不同？
【回答】盐酸、白醋是酸性溶液，蒸馏水是中性溶液，纯碱溶液、澄清石灰水是碱性溶液
【提问】为了让实验结果更准确，我们在实验过程中需要控制哪些变量？
【回答】学生分组讨论：“紫甘蓝提取液的浓度要相同”“滴加的提取液体积要一样”“溶液的温度要相同”“实验容器要一样”等。
【分组实验】取 5 支试管，分别加入等体积的盐酸、白醋、蒸馏水、纯碱溶液和澄清石灰水，然后向每支试管中滴加等量的紫甘蓝提取液，振荡后观察颜色变化，并记录实验现象。
【现象总结】观察并整理实验现象，完成表格：
【讲授】紫甘蓝提取液滴入盐酸中呈红色，滴入白醋中呈浅红色，滴入蒸馏水中呈紫色，滴入纯碱溶液中呈蓝色，滴入澄清石灰水中呈绿色。酸性溶液中，紫甘蓝提取液呈红色（酸性越强，红色越深）；中性溶液中呈紫色；碱性溶液中呈蓝色或绿色（碱性越强，颜色越深，偏向绿色）。
设计意图。
通过提问引导学生思考实验方案和变量控制，培养实验设计能力；分组实验让学生亲身体验实验过程，增强动手操作能力；通过观察和记录现象，培养实事求是的科学态度；分析实验现象和问题，帮助学生理解溶液酸碱性与颜色变化的规律，突破教学重点。
活动三：典例精讲
【展示题目】紫甘蓝提取液滴入下列溶液中，会呈现红色的是（ ）
A. 澄清石灰水 B. 蒸馏水 C. 白醋 D. 纯碱溶液
【回答】C
【点拨】酸性溶液中，紫甘蓝提取液呈红色，且酸性越强，红色越深；白醋呈酸性，故选C。
【展示题目】制备紫甘蓝提取液时，加入酒精的作用是（ ）
A. 研磨充分 B. 溶解色素 C. 过滤杂质 D. 改变酸碱性
【回答】B
【点拨】酒精的作用是作为溶剂溶解色素，故选B。
设计意图
通过选择题巩固核心知识点，检验学生对紫甘蓝指示剂显色原理及提取过程关键步骤的理解与应用能力。
教学环节三 自制紫甘蓝试纸
活动四：自制紫甘蓝试纸
【提问】我们已经知道了紫甘蓝提取液在不同酸碱性溶液中的颜色变化，如何利用这一特性自制紫甘蓝试纸呢？
【回答】把滤纸浸泡在紫甘蓝提取液中，然后晾干。
【讲授】滤纸要选择吸水性好的，浸泡要均匀，晾干时要避免污染。为了使滤纸染色均匀，可进行反复多次染色后晾干。
【分组实验】制作试纸：取适量滤纸，剪成条状，放入紫甘蓝提取液中反复浸泡，取出后放在干净的培养皿中自然晾干。
【提问】自制试纸后，如何根据标准液的颜色变化绘制色卡图？
【回答】用已知pH的标准液（如不同 pH 的盐酸、氢氧化钠溶液）浸泡自制试纸，记录对应的颜色，然后整理成色卡图。
【分组实验】制作色卡图：取若干支试管，分别加入不同 pH 的标准溶液（如 pH=1、3、5、7、9、11、13），将自制的紫甘蓝试纸分别浸入各标准溶液中，观察并记录试纸的颜色，根据颜色变化绘制色卡图，标注对应的 pH 范围。
设计意图
引导学生将观察到的定性颜色变化，转化为系统、定量的pH检测工具。绘制色卡图的过程融合了美术学科知识，体现跨学科融合；通过制作色卡图，学生经历数据记录、整理与分析的科学过程，理解标准化的意义，培养实证精神与科学建模能力，将实验成果转化为可实际应用的检测方法。
活动五：比较自制紫甘蓝试纸与市售 pH 试纸
【分组实验】用自制紫甘蓝试纸测定溶液酸碱性：用自制紫甘蓝试纸和市售 pH 试纸分别检测相同的溶液（如白醋、蒸馏水、纯碱溶液），观察两者的颜色变化和检测结果，进行对比分析。
【交流讨论】自制的紫甘蓝试纸与市售 pH 试纸相比，会有哪些优点和不足之处？
【回答】学生讨论后可能会提到：“自制试纸材料易得、环保，但是颜色区分可能不够精准，检测范围可能较窄，不能准确读出 pH 数值” 等。
【讲授】分析自制试纸与市售 pH 试纸的差异：①市售 pH 试纸能准确读出 pH 数值，自制试纸只能大致判断酸碱性强弱；②市售 pH 试纸的颜色区分更精准，自制试纸颜色变化可能存在重叠；③自制试纸材料环保、成本低，市售 pH 试纸使用更便捷、检测范围更广。
【交流讨论】紫甘蓝提取液在不同酸碱性溶液中会变色，那我们能否通过改变紫甘蓝生长环境的酸碱性，让紫甘蓝本身呈现不同的颜色呢？
【回答】学生讨论后回答：“可能可以，比如给土壤施加酸性肥料，让土壤呈酸性，紫甘蓝可能会偏红色；施加碱性肥料，土壤呈碱性，紫甘蓝可能会偏蓝色”。
【讲授】植物生长需要适宜的酸碱度，过度改变土壤酸碱性可能会影响紫甘蓝的生长，因此实际操作中需要控制范围。
【交流讨论】你认为 pH 试纸应具备哪些特点？查阅相关资料，说一说还有哪些植物的提取液适合制作试纸。
【回答】学生讨论后回答：颜色变化明显。牵牛花、月季花、凤仙花、紫薯等，它们的花瓣或果实中含有色素，可能适合制作酸碱指示剂。
【讲授】强调 pH 试纸的核心特点：颜色变化明显、稳定性强、重复性好、能准确反映溶液酸碱性（或 pH 范围）。常见的天然酸碱指示剂植物：牵牛花（花瓣，酸性呈红色，碱性呈蓝色）、月季花（花瓣，酸性呈粉红色，碱性呈黄色）、凤仙花（花瓣，酸性呈红色，碱性呈紫色）、紫薯（肉质，酸性呈红色，碱性呈蓝色）等，这些植物的提取液都具有在不同酸碱性溶液中变色的特性，适合制作试纸。
设计意图
通过自制试纸和pH试纸对比实验，帮助学生理解不同检测工具的优劣，深化对 pH 试纸检测原理的理解，突破教学难点。
通过拓展性问题，引导学生将实验探究与生活实际、生物学科知识结合起来，培养跨学科思维和知识迁移能力；鼓励学生查阅资料，培养自主学习能力，拓宽知识面。
活动六：典例精讲
【展示题目】自制紫甘蓝试纸与市售 pH 试纸相比，最大的不足是（ ）
A. 材料不易得 B. 成本高 C. 不能准确读出 pH 数值 D. 不环保
【回答】C
【点拨】市售 pH 试纸能准确读出 pH 数值，自制试纸只能大致判断酸碱性强弱，故选C。
【展示题目】除了紫甘蓝，下列哪种植物的提取液也适合制作酸碱指示剂（ ）
A. 青菜 B. 牵牛花 C. 土豆 D. 黄瓜
【回答】B
【点拨】牵牛花（花瓣，酸性呈红色，碱性呈蓝色）遇酸性或碱性溶液显不同颜色，可以作酸碱指示剂，故选B。
设计意图
引导学生评价与反思自制工具的局限性，理解科学测量的精确性要求，并迁移知识，认识更多天然酸碱指示剂，拓展科学视野。
探究溶液酸碱性对紫甘蓝颜色的影响
一、颜色变化探究
1.紫甘蓝提取液制备：研碎→浸泡→过滤
2.颜色变化规律：
酸性溶液（盐酸、白醋）→ 红色（酸性越强，红色越深）
中性溶液（蒸馏水）→ 紫色
碱性溶液（纯碱溶液、澄清石灰水）→ 蓝色 / 绿色（碱性越强，颜色越深）
3.变量控制：提取液浓度、滴加体积、温度等
二、自制紫甘蓝试纸
步骤：浸泡滤纸→晾干→绘制色卡图
与市售 pH 试纸对比：
优点：材料易得、环保、成本低
不足：精度低、不能读 pH 值、颜色区分不精准
pH 试纸特点：颜色变化明显、稳定性强、重复性好
1. 小明在家里使用紫甘蓝自制酸碱指示剂，操作过程如图所示，其中发生化学变化的步骤是
A．①将紫甘蓝叶片切碎后放入保鲜袋，往保鲜袋中加入半杯温水
B．②握住袋口，反复挤压紫甘蓝3分钟左右
C．③用牙签扎破袋底，让汁液缓慢流入玻璃杯
D．④将紫甘蓝水分别倒入盛有白醋和纯碱溶液的玻璃杯中，观察变色情况
2. 某校化学兴趣小组的同学想用紫甘蓝自制酸碱指示剂，并用于检验NaHCO3溶液的酸碱性，同学们的部分操作如图，其中操作错误的是
3. 实验中，为了保证实验结果的准确性，不需要控制的变量是（ ）
A. 提取液的浓度 B. 滴加提取液的体积 C. 溶液的颜色 D. 溶液的温度
4.紫甘蓝汁是一种天然的酸碱指示剂，其颜色随溶液pH值的变化情况如下表所示。某溶液加入紫甘蓝汁后呈绿色，则该溶液的pH值可能是
A. 2 B. 6 C. 7 D. 10
5.自制紫甘蓝试纸：（1）准备材料；（2）制作紫甘蓝汁液：将紫甘蓝________，放入容器中；加入适量的酒精，用玻璃棒____，使紫甘蓝的汁液充分溶解。（3）浸泡并晾干试纸：将滤纸剪成适当大小的条状；将滤纸条放入紫甘蓝汁液中，让滤纸条________紫甘蓝汁液。将浸泡过的试纸取出，晾干。
本节课以跨学科实践活动为载体，融合了化学、生物、美术等学科知识，通过实验探究和动手实践，激发了学生的学习兴趣，培养了学生的科学探究能力和跨学科思维。在教学过程中，学生积极参与实验操作和讨论，能够主动观察实验现象、分析问题，基本达成了预设的教学目标。
情境导入贴近生活，能够快速吸引学生的注意力，激发探究兴趣，自然引出教学主题。实验设计合理，两个活动任务层层递进，从探究颜色变化到自制试纸，符合学生的认知规律，有助于学生逐步深化对知识的理解。注重跨学科融合，在自制试纸和绘制色卡图的过程中，融入了美术学科的颜色搭配和绘制技巧，在思考与讨论环节，关联了生物学科中植物生长与环境的关系，体现了跨学科教学的理念。强调控制变量法的运用，通过提问引导学生思考实验中的变量控制，培养了学生的科学思维和实验设计能力。
部分学生在实验操作中不够规范，例如研磨紫甘蓝时不够充分、过滤操作较慢、滴加液体时体积控制不够准确，导致实验结果出现轻微偏差，需要教师在实验过程中加强个别指导。绘制色卡图时，学生对颜色的精准描述和匹配能力不足，部分色卡图的颜色区分不够清晰，需要在课前准备标准色卡作为参考，或在课堂上进行示范指导。思考与讨论环节，学生对 “改变紫甘蓝生长环境酸碱性能否改变其颜色” 的讨论不够深入，缺乏相关的生活经验和知识储备，需要教师提前布置预习任务，让学生查阅相关资料，丰富知识储备。
课前加强实验操作培训，通过视频演示或教师示范，规范学生的实验操作，重点讲解研磨、过滤、滴加液体等操作的注意事项，提高实验操作的准确性。课前准备不同 pH 标准溶液对应的紫甘蓝提取液颜色样本，或制作标准色卡图，在学生绘制色卡图时进行展示，引导学生准确匹配颜色，提高色卡图的精准度。课前布置预习任务，让学生查阅 “植物生长与土壤酸碱度的关系”“常见的天然酸碱指示剂” 等相关资料，做好知识储备，让思考与讨论环节更深入、更充分。溶液
盐酸
白醋
蒸馏水
纯碱溶液
澄清的石灰水
颜色
红色
浅红色
紫色
蓝色
绿色
A.研磨紫甘蓝
B.浸取色素
C.取用NaHCO3溶液
D.滴入自制指示剂
酸性
中性
碱性
红色
紫色
绿色或黄色