以實現深度學習為目標的碳銨熱分解演示實驗改進研究

邱聯妹

摘要：演示實驗教學是化學學科教學中重要的組成部分，是學生學習化學的重要情境素材和形成知識認知的途徑。以碳銨熱分解演示實驗改進為例，從實驗裝置改進和實驗教學環節設計改進角度對實現深度學習為目標的化學演示實驗教學進行嘗試和探索。

關鍵詞：深度學習;碳銨分解;實驗改進

文章編號：1008-0546（2019）03-0083-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.03.026

深度學習是指學習者在原有認知基礎上主動采集新情境中的信息，在對信息加工處理的過程中批判性的獲得新思想和知識，并將它們與既有的知識結構融合或重構的學習。深度學習的發生基于學習者對新問題的覺識，深度學習的推進動力源自學習者強烈求知欲望，深度學習的過程符合人類對知識的認知和學習規律。因此在課堂教學中以實現深度學習為目標的教學改革將成為發展學生核心素養為主旨的新一輪課程改革的必然趨勢。

初中化學教材中實驗素材是學生學習化學知識和培養學科核心素養的重要情境要素。本文以教材中“碳銨熱分解實驗”改進為例，對實現深度學習為目標的化學演示實驗教學設計進行嘗試和探索。

一、常見碳銨熱分解演示實驗的分析

1.在蒸發皿中加熱碳酸氫銨實驗（圖1）是大多教材的示范實驗。這個實驗設計使用化學儀器少，操作簡便，能夠解釋碳酸氫銨固體的消失與溫度升高之間的關系。但是對碳酸氫銨熱分解性質的教學是一個強行灌輸的過程，是以“教師的認知”機械轉化成“學生的認知”，實驗演示也是對知識的偽驗證。許多學生在課后都會提出以下質疑：

質疑一：如果碳酸氫銨固體加熱發生了升華，不也會出現固體消失的現象嗎？為什么就一定是碳酸氫銨受熱分解造成的呢？

質疑二：碳酸氫銨固體本身有刺激性氣味，加熱后彌漫在教室中的刺激性氣味不就是碳酸氫銨的氣味嗎？怎么能證明生成了氨氣呢？

2.在試管中加熱碳酸氫銨實驗（圖2）是常見的改進實驗。這個實驗設計解決了在蒸發皿中加熱固體消失的過程學生無法看見現象的觀察問題，透明的試管學生便于觀察固體逐漸減少最后消失的全過程。在密閉的裝置中加熱碳酸氫銨固體能避免氣體逸出污染教室空氣。但是實驗設計中將受熱后從試管中排出的氣體通入澄清石灰水試圖證明二氧化碳的生成其實是一個誤區，因為碳酸氫銨與石灰水混合同樣會出現白色沉淀，在未證明加熱后從導管中導出的氣體不是碳酸氫銨氣體的情況下，石灰水變渾濁就不能說明是與二氧化碳反應的結果，不能以此來檢驗二氧化碳氣體的生成。既然仍然不能驗證氨氣和二氧化碳氣體的生成，故也不能解釋加熱后碳酸氫銨固體發生的變化到底是升華還是分解。

二、碳銨熱分解演示實驗的改進

對碳銨熱分解演示實驗的改進包括了實驗裝置改進和實驗教學環節改進兩個方面。

實驗裝置的設計（圖3）是將碳酸氫銨固體放在具支試管中加熱，排出的氣體先通入酚酞與水的混合液中檢驗氨氣的生成，后通入石灰水中驗證二氧化碳氣體的生成。具支試管取代試管后保留了便于學生觀察固體逐漸減少最后消失的實驗現象和實驗裝置密閉，避免加熱過程中污染性氣體逸出危害學生健康的優點。另外增加利用具支試管支管將氣體導入酚酞與水混合液的設計不僅能檢驗氨氣的生成，也為排出使石灰水變渾濁的氣體不是氣態碳酸氫銨而是二氧化碳氣體進行佐證。

具體實驗操作中由于氣流流動路徑遵循就近導出的原則，加熱后氣體會優先通過支管進入酚酞和水的混合液中，若要使氣體通入石灰水則必須先阻斷支管通道，故需在與支管連接的膠皮管處安裝止水夾控制氣體的流動路徑。

實驗教學環節增設了將碳銨固體投入酚酞和水混合液的實驗，實驗結論由“一步到位”轉變成“分步探究”。從學生原有知識水平和認知起點出發，尊重人類學習和理解的邏輯規律，教學中教師活動重點不是關注自己如何去教授所要教的內容，而是關注學生要獲得相關知識的條件需求和在學習情境中的真實反應，組織學生分階段、有層次地達成最終學習目標。具體如表1。

三、結束語

改進后的碳銨熱分解演示實驗相比教材實驗更關注學生對知識學習過程中的本能反應和思維順序，設計有層次的教學文本，引導學生逐步建構符合自己學習特點的知識網絡，將知識內化成自己的理解并形成能力。實驗教學環節設計邏輯的嚴密性體現了教師課堂教學關注點從“教師要教什么，怎么教”轉向“學生要學什么，何以學會”，實現實驗探究過程由“假裝探究”轉變成“真實探究”，使基于理解和應用基礎上的深度學習真正進行。