基于化學核心素養(yǎng)下的實驗教學設計——以“氨氣噴泉實驗”為例

田俊霖，劉紅玲

（河南大學 化學化工學院，河南 開封）

課程改革越來越強調(diào)評價的作用，評價要發(fā)展學生的核心素養(yǎng)，化學學科的核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認知”“科學探究與創(chuàng)新意識”以及“科學精神與社會責任”五項內(nèi)容。而化學學科的特點之一是以實驗為基礎，化學實驗在發(fā)展學生的核心素養(yǎng)方面起著重要的作用，而用實驗來教學是培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新能力、培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)全面發(fā)展的重要教學形式。文章依據(jù)新課程標準提出的要培養(yǎng)學生化學學科核心素養(yǎng)的要求，以“氨氣噴泉實驗”為例，用現(xiàn)實生活中的例子引入，提出問題進而一步步引導學生進行實驗探究，引導學生進行思考探索、勇于創(chuàng)新，開展以化學實驗為主的科學探究活動，不斷發(fā)展學生化學學科核心素養(yǎng)。促進學生的全面發(fā)展。

一 教材分析

“氨氣噴泉實驗”是高中人教版化學必修一第四章第四節(jié)《氨 硝酸 硫酸》第一部分的內(nèi)容，氨氣噴泉實驗是高中化學必修一所需學生掌握的重要實驗，也是本節(jié)的重點，是高中一個非常典型的實驗，是化學必修一不可缺少的一部分，本教學設計是在課本中原有氨氣噴泉實驗的基礎上分析氨氣的某些性質(zhì)并對氨氣的噴泉實驗進行改進。

二 化學學科核心素養(yǎng)下的三維教學目標

在教學過程中，對學生化學學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)應先體現(xiàn)在三維目標的設計當中。而且在對三維目標的設計中也可以體現(xiàn)出化學學科核心素養(yǎng)五個方面的內(nèi)容。但是化學核心素養(yǎng)每個方面的內(nèi)容不一定都要體現(xiàn)在三維目標的設計當中[1]，表1對“氨氣噴泉實驗”的教學目標進行了設計。

表1 “氨氣噴泉實驗”教學目標的設計

三 教學設計

（一） 導入

【導入】投影一張噴泉圖片

【引出實驗】PPT上呈現(xiàn)的噴泉我們在廣場，公園都可以看到的，但其實噴泉不僅僅可以在這些地方看到，在我們的化學實驗室里也可以看得到，那么今天就讓我們一起走進實驗室里面的噴泉。在干燥的圓底燒瓶里充滿氨氣，將帶有玻璃管和預先吸油有水的滴管的塞子塞進圓底燒瓶瓶口。將燒瓶倒放，使玻璃管插入預先盛有滴入少量酚酞溶液的水中。緩慢擠壓滴管，使少量的水進入燒瓶，最后打開止水夾。大家可以試著簡要地畫出實驗的裝置圖。

（二） 演示實驗

表2

得出實驗結(jié)論：氨氣慢慢溶于水使得瓶內(nèi)壓強減小從而有噴泉產(chǎn)生，說明了氨氣極易溶于水；產(chǎn)生的噴泉溶液顯堿性，說明氨水顯堿性。

表3

總結(jié)性質(zhì)：氨氣是無色的、有刺激性氣味的氣體，極易溶于水。NH3·H2O很不穩(wěn)定，受熱易分解。氨水有弱堿性，可以使酚酞溶液變紅。

（三） 實驗改進

【提問】同學們討論一下課本上的噴泉實驗有哪些不足之處呢？

【小組討論】實驗裝置包括兩部分分別是氨氣的制備裝置和發(fā)生噴泉實驗的裝置，操作過程繁瑣，密封性較差。實驗之前制備好的氨氣等到實驗時會由于漏氣、[2]潮濕等而導致噴泉實驗效果不是很好，還有制取并收集氨氣的時候，氨氣會泄漏在空氣中不符合綠色化學的理念。兩個實驗的進行不利于學生進行分組實驗。

【實驗探究】找到不足之處，那接下來我們應怎么來對實驗進行改進呢？根據(jù)我們之前分的小組和放好的儀器，同學們進行實驗，一定要注意實驗的安全性，每個小組之間要互相交流實驗進行的情況，老師分析指導，找出學生實驗失敗的原因[4]。

【老師優(yōu)化實驗方案】實驗用品：濃氨水、生石灰、酚酞溶液、試紙、單球管（A）、多用滴管（C）、帶導管的橡皮塞（D）、帶有集氣管的橡皮塞（B）、水槽、棉花團、橡皮管。[3]

【實驗步驟】

①檢查裝置氣密性。組裝連接儀器，擠壓多用導管的吸泡，水槽內(nèi)有氣泡冒出，說明裝置氣密性良好。

②制取并收集氨氣。在單球管中加入少量的生石灰，多用滴管中吸入適量的濃氨水，插入單球管的支管中，之間用橡皮管連接，用帶有集氣管的橡皮塞塞緊單球管的管口。擠壓多用吸管的吸泡，濃氨水與生石灰發(fā)生反應生成氨氣。將氨氣用向下排氣法收集在集氣管中，在集氣管導管口放一個沾有濃鹽酸的玻璃棒，冒白煙說明氨氣已收集滿。

③噴泉實驗。在集氣管管口塞進帶導管的橡膠塞，下端插入滴有酚酞溶液水槽內(nèi)，滴加一兩滴濃氨水，補充少量的氨氣。水槽內(nèi)溶液變紅，說明導管口有氣體冒出，集氣管中的氨氣不斷地溶于水使得裝置內(nèi)部氣壓減小，水槽中液體倒吸形成噴泉。

④廢液清理。先取下多用滴管，等待裝置內(nèi)的液體都流入水槽之后，加入適量的鹽酸酸化，待溶液至中性時排放，最后清洗整理儀器。

【老師總結(jié)】改進后的裝置有什么優(yōu)點呢？我們一起來總結(jié)一下。利用單球管、集氣管、多用滴管等設計的微型實驗，把氨氣的制取、收集、噴泉實驗都組合在了一起，所需要用的儀器大大減少、密封性好、環(huán)保、簡化了實驗而且操作方便、適合學生課堂分組實驗、有利于培養(yǎng)學生動手操作能力，彌補了教材中實驗的不足。

四 教學反思

本實驗的教學設計體現(xiàn)了新課程標準所倡導的探究性教學，[5]同時實驗教學來培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)為前提，利用生活中我們經(jīng)常能見到的例子來進行導入，繼而教師提出問題，學生進行討論現(xiàn)象及原因，小組實驗的方式激發(fā)創(chuàng)新的能力，從宏觀到微觀不斷引導學生，使實驗化繁為簡，在發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的過程中完成對知識的學習，調(diào)動學生的積極性，使學生在探究性的教學過程中化學學科核心素養(yǎng)不斷形成。