巧用實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新　提升科學(xué)素養(yǎng)——人教版必修1“碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)”一組創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)示例

錢(qián)　華姜國(guó)峰呂永秀

（南京市中華中學(xué)　江蘇南京　210019）

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巧用實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新提升科學(xué)素養(yǎng)——人教版必修1“碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)”一組創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)示例

錢(qián)華1姜國(guó)峰2呂永秀3

（南京市中華中學(xué)江蘇南京210019）

摘要：科學(xué)興趣、科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法和科學(xué)精神是科學(xué)素養(yǎng)核心要素。而創(chuàng)新精神，理性的質(zhì)疑和批判則更是焦點(diǎn)。化學(xué)實(shí)驗(yàn)以其主動(dòng)性、探究性和創(chuàng)新性等特點(diǎn)在提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)方面有著重要作用。本教學(xué)設(shè)計(jì)提供的一組化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)示例，為尋求提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的途徑與方法提供了一定的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新；實(shí)驗(yàn)探究；科學(xué)素養(yǎng)

科學(xué)興趣、科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法和科學(xué)精神是科學(xué)素養(yǎng)核心要素。化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)賴以形成和發(fā)展的基礎(chǔ)，是展現(xiàn)化學(xué)的魅力和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的主要方法，更是培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生思維能力和創(chuàng)新能力的重要方法和手段。它讓學(xué)生認(rèn)識(shí)和了解物質(zhì)的某些化學(xué)性質(zhì)和原理，科學(xué)地認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的發(fā)展變化。化學(xué)學(xué)科中的實(shí)驗(yàn)與物理和生物學(xué)科中的實(shí)驗(yàn)不同，它在注重物質(zhì)宏觀變化的同時(shí)更側(cè)重于探尋引起物質(zhì)變化的微觀原因。所以化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新是通過(guò)化學(xué)課程落實(shí)科學(xué)素養(yǎng)教育的重要手段。

“碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)”的教學(xué)重點(diǎn)是碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)探究和比較鑒別，難點(diǎn)是碳酸鈉和碳酸氫鈉之間的相互轉(zhuǎn)化。人教版必修1教材設(shè)計(jì)了“科學(xué)探究”實(shí)驗(yàn)，一個(gè)是通過(guò)在碳酸鈉和碳酸氫鈉水溶液中滴加酚酞探究?jī)烧叩娜芙庑约八芤旱膲A性，另一個(gè)是通過(guò)套管加熱碳酸鈉和碳酸氫鈉固體來(lái)探究?jī)烧叩臒岱€(wěn)定性及熱分解的產(chǎn)物。這兩個(gè)探究實(shí)驗(yàn)對(duì)于以上重難點(diǎn)的化解還缺乏足夠的支撐，且套管實(shí)驗(yàn)操作相對(duì)復(fù)雜、現(xiàn)象不明顯。為此，筆者在經(jīng)過(guò)大量學(xué)習(xí)和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，巧用部分創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了充實(shí)和改進(jìn)，既達(dá)到了良好的教學(xué)效果，又提升了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

一、碳酸鈉和碳酸氫鈉熱穩(wěn)定性探究

1.饅頭實(shí)驗(yàn)

用品和操作：如圖1，將和好的三個(gè)面團(tuán)加入微波爐加熱1-2分鐘后觀察現(xiàn)象。

圖1

現(xiàn)象：和不摻加任何成分的3號(hào)面團(tuán)相比，摻加小蘇打的1號(hào)面團(tuán)膨脹最大，摻加蘇打的2號(hào)面團(tuán)幾乎沒(méi)有膨脹。

原理：碳酸氫鈉受熱易分解，而碳酸鈉熱穩(wěn)定性較好。

巧用意義：［1］科學(xué)興趣是科學(xué)素養(yǎng)中的重要組成部分，該實(shí)驗(yàn)與生活緊密聯(lián)系，易激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)產(chǎn)生興趣并渴望探究，能發(fā)揚(yáng)質(zhì)疑、驗(yàn)證的科學(xué)精神。

2.碳酸氫鈉受熱分解產(chǎn)物的確定

用品和操作：如圖2，［2］在鐵片上同時(shí)加熱碳酸鈉、碳酸氫鈉固體加以對(duì)比，在小燒杯中分別倒入澄清石灰水進(jìn)行觀察。

圖2

現(xiàn)象：蓋在碳酸氫鈉上的燒杯壁上出現(xiàn)水霧，倒入澄清石灰水振蕩后出現(xiàn)白色渾濁，而蓋在碳酸鈉的燒杯壁上沒(méi)有明顯現(xiàn)象。

原理：碳酸氫鈉受熱分解能產(chǎn)生水和二氧化碳。

巧用意義：操作方便、易于觀察、現(xiàn)象明顯。［3］此過(guò)程是通過(guò)論證探究的科學(xué)方法來(lái)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維方式的一種策略。學(xué)生可以通過(guò)“饅頭實(shí)驗(yàn)”預(yù)測(cè)碳酸氫鈉受熱分解的產(chǎn)物，提出“科學(xué)主張”，接著教師引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)在實(shí)驗(yàn)證據(jù)與推理的基礎(chǔ)上建構(gòu)和完善科學(xué)觀點(diǎn)，又在質(zhì)疑和論證中培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)品質(zhì)，提升了科學(xué)素養(yǎng)。

二、碳酸鈉和碳酸氫鈉與酸的反應(yīng)

用品和操作：如圖3，在滴定管夾兩側(cè)分別夾好如下裝置，先在滴有酚酞的碳酸鈉溶液中緩緩注入針筒中的稀鹽酸2mL，觀察現(xiàn)象；隨后同時(shí)注入兩側(cè)針管中剩余的稀鹽酸2mL。

圖3

現(xiàn)象：碳酸氫鈉溶液中注入稀鹽酸隨即產(chǎn)生大量氣泡，氣球迅速鼓起；而碳酸鈉溶液中剛剛注入少量稀鹽酸時(shí)并未產(chǎn)生氣泡，隨后逐步產(chǎn)生氣泡，氣球慢慢鼓起。

原理：碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)實(shí)質(zhì)是分步進(jìn)行的，所以碳酸氫鈉溶液與鹽酸反應(yīng)放出二氧化碳的速率大于等濃度的碳酸鈉溶液與鹽酸反應(yīng)放出二氧化碳的速率。

巧用意義：科學(xué)素養(yǎng)包括對(duì)科學(xué)原理和方法（即科學(xué)本質(zhì)）的理解，該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了從定性到定量，從宏觀現(xiàn)象到微觀本質(zhì)的探究，加深了學(xué)生對(duì)質(zhì)量互變規(guī)律的認(rèn)識(shí)，體現(xiàn)了科學(xué)知識(shí)的化學(xué)學(xué)科特色。深入對(duì)科學(xué)知識(shí)本質(zhì)的探究是提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的必須過(guò)程。

三、碳酸鈉和碳酸氫鈉的相互轉(zhuǎn)變

用品和操作：如圖4，600mL雪碧一瓶，碳酸鈉粉末。倒掉約三分之二的雪碧，加入5～6g碳酸鈉粉末，迅速蓋上蓋子，觀察現(xiàn)象；搖勻后，再觀察現(xiàn)象。

圖4

現(xiàn)象：先觀察到瓶中產(chǎn)生大量氣泡，泡沫充滿瓶?jī)?nèi)。充分搖勻后，觀察到瓶子癟了。

原理：雪碧中的檸檬酸與碳酸鈉反應(yīng)產(chǎn)生大量二氧化碳，充分搖勻后，瓶?jī)?nèi)的二氧化碳與多余的碳酸鈉溶液反應(yīng)生成碳酸氫鈉，這是碳酸鈉轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓釟溻c的途徑。

巧用意義：學(xué)起于思，思源于疑，認(rèn)知心理學(xué)告訴我們，質(zhì)疑是探求真理的前提和基礎(chǔ)。要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，就必須培養(yǎng)他們勇于質(zhì)疑的科學(xué)精神。該實(shí)驗(yàn)利用一些簡(jiǎn)單易找的器材拓展、延伸課外實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，特別是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)了兩種對(duì)比鮮明的現(xiàn)象沖突，引發(fā)了學(xué)生的思考，這一點(diǎn)直接誘發(fā)和培養(yǎng)了學(xué)生勇于質(zhì)疑的科學(xué)精神。

總之，巧用化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)提供很好的平臺(tái)和契機(jī)。面對(duì)新形勢(shì)，我們化學(xué)教師自身首先必須培養(yǎng)和提高適應(yīng)未來(lái)生存和發(fā)展所必備的科學(xué)素養(yǎng)，同時(shí)搭建多種系列化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，完善科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)體系，這對(duì)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)必將起到較大的推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)

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［3］林靜，張峰.實(shí)驗(yàn)課堂的“論證”策略在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)中的應(yīng)用［J］.中學(xué)生物學(xué)，2014，9

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.02.024

文章編號(hào)：1008-0546（2016）02-0077-02

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B