探究“蔗糖與濃硫酸反應(yīng)”的微課教學(xué)

黃謙

摘 要：高中化學(xué)核心素養(yǎng)是學(xué)生經(jīng)過高中化學(xué)教育所形成的解決問題的素養(yǎng)和能力。以高中化學(xué)課堂教學(xué)中經(jīng)典的“黑面包”實驗的探究線索為具體案例，借助“互聯(lián)網(wǎng)+”的微課教學(xué)模式進(jìn)行高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成嘗試。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué);學(xué)科核心素養(yǎng);微課;“黑面包”實驗

高中化學(xué)核心素養(yǎng)是學(xué)生經(jīng)過高中化學(xué)教育所形成的解決問題的素養(yǎng)和能力。這種能力總是以基本知識為載體，在解決實際問題時利用多角度的思考，提出假設(shè)，建立模型，設(shè)計實驗，通過科學(xué)的探究推理得出結(jié)論，同時也關(guān)注化學(xué)的現(xiàn)實意義和社會意義。

濃硫酸和蔗糖的“黑面包”實驗是必修1教材中驗證濃硫酸的脫水性和強(qiáng)氧化性特性的演示實驗。該實驗現(xiàn)象明顯。但由于是一個開放體系，無法除尾氣，也無法收集和檢驗生成的氣體。此外，該實驗只有定性描述，沒有定量分析。究竟加入濃硫酸、水、蔗糖的配比是多少是適宜的？這些問題在課堂上都缺乏必要的科學(xué)探究時間。

在“互聯(lián)網(wǎng)+”的大背景下，學(xué)生的學(xué)習(xí)更加趨向開放式、多元化——微課成為符合當(dāng)前時代特點的授課形式。“微課”的核心組成內(nèi)容是各種教學(xué)資源。教師可以根據(jù)教學(xué)實際需要將多個微課視頻模塊化、積件化，從而獲得更高的課堂教學(xué)效果。在本實驗中，微課視頻可以提供實驗的可控性，學(xué)生可以重復(fù)觀看相關(guān)現(xiàn)象，為實驗探究的展開提供了充足的時間和空間。

本文以探究“蔗糖與濃硫酸反應(yīng)”的微課教學(xué)為例，作出高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成嘗試。

學(xué)情分析：探究濃硫酸的脫水性和強(qiáng)氧化性是本節(jié)的重要知識點。學(xué)生在本課之前已經(jīng)學(xué)習(xí)過了SO2的有關(guān)性質(zhì)。在此基礎(chǔ)上設(shè)計微課如下：

一、微課設(shè)計過程

這是一節(jié)實驗探究型的微課，共設(shè)計了四個課堂活動環(huán)節(jié)。

復(fù)習(xí)舊知，創(chuàng)設(shè)情境→演示實驗，優(yōu)化方案→探究實驗，定量分析→改進(jìn)實驗，拓展延伸

1.復(fù)習(xí)舊知，創(chuàng)設(shè)情境

例題：某化學(xué)興趣小組為了探究常溫下某混合氣體是SO2和CO2混合氣體設(shè)計了如下實驗裝置。將氣體從a端通入，則：

（1）B中應(yīng)該裝________試劑。

（2）A中品紅溶液的作用是____________________。

（3）由哪些現(xiàn)象該小組同學(xué)可確認(rèn)該氣體為SO2？

設(shè)計意圖：復(fù)習(xí)舊知，創(chuàng)設(shè)情境，引入新知，為后面的探究性實驗掃清認(rèn)知障礙。

2.演示實驗，優(yōu)化方案

【新課引入】古有“賣炭翁，伐薪燒炭南山中”，我們今天也來燒炭，不過既不用火，也不要薪，也不為謀生，而是要做研究性學(xué)習(xí)的探究活動。

播放“黑面包”實驗的視頻錄像。

根據(jù)現(xiàn)象學(xué)生分析：

該實驗優(yōu)點是現(xiàn)象十分明顯。缺點是有環(huán)境污染，同時不能確定釋放出的氣體成分究竟是什么。

【引導(dǎo)啟發(fā)】“黑面包”實驗該如何改進(jìn)？

改進(jìn)實驗要達(dá)到兩個目的：

①不污染環(huán)境：由于反應(yīng)釋放出的氣體有毒，需要將原有的敞開體系改為封閉體系，并加裝尾氣吸收裝置。

②能驗證生成氣體的成分：參照復(fù)習(xí)舊知模塊中的例題學(xué)生很快找到方法。

經(jīng)過學(xué)生討論，如圖所示安裝實驗儀器。

在錐形瓶中加入一定量蔗糖，滴入少量水，用玻璃棒攪拌使其變成糊狀。再加入一定量濃硫酸，用玻璃棒迅速攪拌至蔗糖變黑、有氣體產(chǎn)生，且體積開始膨脹時，立即塞緊瓶塞，觀察反應(yīng)現(xiàn)象。

根據(jù)現(xiàn)象學(xué)生分析：

由化合價的升高和降低推斷，SO2和CO2的混合氣體的產(chǎn)生體現(xiàn)了濃硫酸的強(qiáng)氧化性。黑色多孔疏松海綿狀的碳的產(chǎn)生，間接體現(xiàn)了濃硫酸的脫水性。

設(shè)計意圖：

①通過現(xiàn)象推理認(rèn)識濃硫酸的脫水性和強(qiáng)氧化性，這是“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”和“宏觀辨識與微觀探析”。②通過已知儀器的重新組合，并在此基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新，這是培養(yǎng)學(xué)生知識遷移的能力和“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”。③加裝尾氣吸收裝置，倡導(dǎo)綠色環(huán)保理念，這是“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”。學(xué)生在此過程中收獲了學(xué)以致用的成功的喜悅。同時教師又能及時得到學(xué)生學(xué)習(xí)情況的反饋。

3.探究實驗，定量分析

【引導(dǎo)啟發(fā)】上述實驗過程中藥品的加入量非常模糊。學(xué)生的認(rèn)知還要從“定性”深化到“定量”。在本實驗中，究竟加入濃硫酸、水、蔗糖的配比是多少才可以使實驗現(xiàn)象更加明顯？

實驗探究：

取8 mL濃硫酸，10克蔗糖，滴入20滴水，測得“黑面包”的高度為3.5 cm;滴入25滴水，測得“黑面包”的高度為6 cm;滴入30滴水，測得“黑面包”的高度為5 cm。

實驗結(jié)論：加水量在25滴時，黑面包高度最高，實驗效果最好。

根據(jù)濃硫酸和水的密度換算，可知濃硫酸、蔗糖、水三者質(zhì)量之比約為12∶8∶1時，實驗效果最好。

問題討論：為什么水量在25滴時實驗效果最好？

學(xué)生分析：水量過少，濃硫酸與水混合放出的熱量不足以提供反應(yīng)所需的溫度;水量太多，濃硫酸被稀釋，失去了濃硫酸的特性，使實驗失敗。

設(shè)計意圖：

本實驗是課本上所沒有的。通過對比實驗、定量實驗培養(yǎng)學(xué)生依據(jù)探究目的，設(shè)計探究方案，進(jìn)行化學(xué)實驗的科學(xué)探究能力。培養(yǎng)他們求真求實的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度，以及通過實驗探究得出結(jié)論的自然科學(xué)思維方法。這些都是化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)。

4.改進(jìn)實驗，拓展延伸

蔗糖與濃硫酸反應(yīng)的“黑面包”實驗還可以有哪些實驗改進(jìn)方法？

【展示】

【課后活動】學(xué)生自己課后通過討論、查閱資料提出新的解決方案。

設(shè)計意圖：

“條條道路通羅馬”，解決問題的方法往往不是只有一種。通過拋磚引玉，學(xué)生發(fā)現(xiàn)連生活中的可樂瓶都可以用作化學(xué)實驗的儀器。真是處處皆化學(xué)啊！

二、微課教學(xué)反思

微課教學(xué)的優(yōu)勢在于：（1）教學(xué)時間較短，節(jié)奏快;（2）教學(xué)主題突出、內(nèi)容具體，往往圍繞一個主題或知識點做重點突破;（3）更有利于組織各種資源展開教學(xué);（4）反饋及時，針對性強(qiáng);（5）可讓學(xué)生反復(fù)觀看，按需選擇性學(xué)習(xí);（6）在“互聯(lián)網(wǎng)+”的大背景下，有利于通過網(wǎng)絡(luò)的廣泛傳播實現(xiàn)移動學(xué)習(xí)。

本節(jié)課以濃硫酸與蔗糖的“黑面包”實驗為主線，借助微課平臺，緊緊圍繞著科學(xué)探究的化學(xué)核心思想，以“設(shè)疑—探究—解惑—延伸”這樣的流程層層推進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，提升學(xué)生各方面的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

對教師而言，微課將革新傳統(tǒng)的教學(xué)與教研方式，教師的電子備課、課堂教學(xué)和課后反思的資源應(yīng)用將更具有針對性和實效性，并可以充分利用網(wǎng)絡(luò)平臺更快速和更廣泛的資源共享，基于微課資源庫的校本教研將大有作為，并成為教師專業(yè)成長的重要途徑之一。對于學(xué)生而言，微課能更好地滿足學(xué)生對化學(xué)學(xué)科知識點的個性化學(xué)習(xí)、按需選擇學(xué)習(xí)，既可查缺補(bǔ)漏又能強(qiáng)化鞏固知識，是傳統(tǒng)課堂學(xué)習(xí)的一種重要補(bǔ)充和拓展資源，更是一種可以讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)的平臺。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳叔娥，盧一卉，李遠(yuǎn)蓉.“蔗糖與濃硫酸反應(yīng)”實驗裝置的改進(jìn)[J].實驗教學(xué)與儀器，2017（12）：32-33.

[2]畢婧，任多佳.探究“苯酚和溴水反應(yīng)實驗條件”的微課教學(xué)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2017（3）：39-40.

[3]馬豐國.“黑面包”實驗改進(jìn)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2017（6）：38.

編輯 段麗君