錢　華姜國峰呂永秀

（南京市中華中學(xué)　江蘇南京　210019）

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巧用實驗創(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)新實驗示例

錢華1姜國峰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、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。化學(xué)實驗以其主動性、探究性和創(chuàng)新性等特點在提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)方面有著重要作用。本教學(xué)設(shè)計提供的一組化學(xué)創(chuàng)新實驗示例，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：實驗創(chuàng)新；實驗探究；科學(xué)素養(yǎng)

科學(xué)興趣、科學(xué)知識、科學(xué)方法和科學(xué)精神是科學(xué)素養(yǎng)核心要素?；瘜W(xué)實驗是化學(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)生認識和了解物質(zhì)的某些化學(xué)性質(zhì)和原理，科學(xué)地認識物質(zhì)世界的發(fā)展變化。化學(xué)學(xué)科中的實驗與物理和生物學(xué)科中的實驗不同，它在注重物質(zhì)宏觀變化的同時更側(cè)重于探尋引起物質(zhì)變化的微觀原因。所以化學(xué)實驗設(shè)計和創(chuàng)新是通過化學(xué)課程落實科學(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)重點是碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)探究和比較鑒別，難點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)計了“科學(xué)探究”實驗，一個是通過在碳酸鈉和碳酸氫鈉水溶液中滴加酚酞探究兩者的溶解性及水溶液的堿性，另一個是通過套管加熱碳酸鈉和碳酸氫鈉固體來探究兩者的熱穩(wěn)定性及熱分解的產(chǎn)物。這兩個探究實驗對于以上重難點的化解還缺乏足夠的支撐，且套管實驗操作相對復(fù)雜、現(xiàn)象不明顯。為此，筆者在經(jīng)過大量學(xué)習(xí)和實踐的基礎(chǔ)上，巧用部分創(chuàng)新實驗對教學(xué)內(nèi)容進行了充實和改進，既達到了良好的教學(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.饅頭實驗

用品和操作：如圖1，將和好的三個面團加入微波爐加熱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號面團相比，摻加小蘇打的1號面團膨脹最大，摻加蘇打的2號面團幾乎沒有膨脹。

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，該實驗與生活緊密聯(lián)系，易激發(fā)學(xué)生對科學(xué)產(chǎn)生興趣并渴望探究，能發(fā)揚質(zhì)疑、驗證的科學(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］在鐵片上同時加熱碳酸鈉、碳酸氫鈉固體加以對比，在小燒杯中分別倒入澄清石灰水進行觀察。

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］此過程是通過論證探究的科學(xué)方法來培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維方式的一種策略。學(xué)生可以通過“饅頭實驗”預(yù)測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)生主動在實驗證據(jù)與推理的基礎(chǔ)上建構(gòu)和完善科學(xué)觀點，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)實質(zhì)是分步進行的，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)包括對科學(xué)原理和方法（即科學(xué)本質(zhì)）的理解，該實驗的設(shè)計實現(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)生對質(zhì)量互變規(guī)律的認識，體現(xiàn)了科學(xué)知識的化學(xué)學(xué)科特色。深入對科學(xué)知識本質(zhì)的探究是提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的必須過程。

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，泡沫充滿瓶內(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，瓶內(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。該實驗利用一些簡單易找的器材拓展、延伸課外實驗，增強實驗創(chuàng)新，特別是實驗過程中出現(xiàn)了兩種對比鮮明的現(xiàn)象沖突，引發(fā)了學(xué)生的思考，這一點直接誘發(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)實驗創(chuàng)新能為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)提供很好的平臺和契機。面對新形勢，我們化學(xué)教師自身首先必須培養(yǎng)和提高適應(yīng)未來生存和發(fā)展所必備的科學(xué)素養(yǎng)，同時搭建多種系列化學(xué)創(chuàng)新實驗，完善科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)體系，這對創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)必將起到較大的推動作用。

參考文獻

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［3］林靜，張峰.實驗課堂的“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：1008-0546（2016）02-0077-02

中圖分類號：G633.8

文獻標(biāo)識碼：B