燕聰聰 崔繼文

(佳木斯大學藥學院,黑龍江 佳木斯 154007)

在進行“鈉在空氣中燃燒”實驗時,學生觀察到的實驗現象為:鈉迅速熔化成光亮的小球,劇烈燃燒,產生黃色火焰,冒出大量白煙,有淡黃色固體生成.但在教學參考資料中,卻絲毫沒有提及到白煙的生成.對此學生表示疑惑,對于這種明顯可以觀察到的現象,為什么不寫進實驗現象里?白煙又是什么?不僅學生疑惑,筆者也很疑惑,是因為白煙這個實驗現象為無關緊要因素,還是因為參考的教學參考資料有問題?在實際教學過程中其他教師又是怎樣來解決這一問題的?帶著這些疑問,筆者對鈉在空氣中燃燒實驗現象進行探索,并以此問題為真實情景,開展項目式教學活動,讓學生在做項目的過程中,實現知識的應用與建構,并落實化學核心素養(yǎng).

1 問題的探究

1.1 探究教學參考資料的影響

1.1.1市面常見教學參考資料匯總

筆者將市面上常見的教學參考資料進行了匯總,發(fā)現教學參考資料中的實驗現象都是熔化為小球,劇烈燃燒,火焰呈黃色,生成淡黃色固體.

1.1.2教學參考資料中呈現部分實驗現象的原因分析

1.1.2.1 以《普通高中化學課程標準》為準則

《普通高中化學課程標準》是規(guī)定高中化學的課程性質、課程目標、內容目標、實施建議的教學指導性文件[1].教學資料參考書是以課程標準為準則的,在《普通高中化學課程標準》中提到“鈉在空氣中燃燒”實驗的主要目的是知道淡黃色固體是過氧化鈉,再通過與鈉和氧氣在常溫下生成氧化鈉形成對比,得出實驗過程中要注意控制溫度、壓強、溶液的濃度等條件,這是因為同樣的反應物在不同的條件下會發(fā)生不同的反應的結論.因此教學參考資料并沒有對《課程標準》中沒有提到的白煙進行具體描述.

1.1.2.2 “鈉在空氣中燃燒”實驗仍需探究

筆者查閱文獻與資料,發(fā)現關于鈉燃燒實驗的研究性文章在期刊上多有報道,至今仍有疑惑尚未完全解決,疑惑白煙是什么,它的化學成分是氧化鈉,還是過氧化鈉,還是氧化鈉和氧化鈉混合物,或者是其他氧化物,至今沒有詳細的說明;冉甜老師認為白煙的成分主要是由兩部分構成,一部分白煙是由鈉表面的煤油及其分解產物所形成,另一部分白煙是過氧化鈉分解(可能含少量氧化鈉)所產生的[2];劉懷樂老師認為鈉在空氣中燃燒,反應溫度必然會很快升高到遠超Na2O2的分解溫度,直接生成Na2O2的分解產物Na2O(白煙)[3].

1.2 探究實際教學過程

對于這樣的情況,在實際教學過程中其他教師又是怎么做的?為此筆者進行了一個問卷調查,通過對本年級組19位教師進行調查,其中11位為近三年的新教師,8位為超過三年教學年限的教師.

通過問卷調查,發(fā)現58%教師都是簡單地講解白煙是過氧化鈉,對實驗目的沒有太大影響,不需過多了解;31%教師認為白煙是無關變量,講解時可以略過;11%教師告知學生白煙至今沒有被明確,仍需探索.

筆者在課后對學生進行了詢問,發(fā)現他們還是對老師講解的白煙是過氧化鈉充滿了質疑,認為過氧化鈉是淡黃色固體,怎么可能是白煙,并且很想知道為什么會產生白煙以及白煙的成分,并且還很積極地查閱資料,小組討論,向教師展示他們的猜想.

2 問題的解決

2020版《新課程標準》中多次提到高中化學課程性質在于提升學生的化學學科核心素養(yǎng),而開展項目式教學活動對發(fā)展學生的化學學科核心素養(yǎng)有獨特的價值.項目式教學讓學生能夠從源頭問題去思考,把“情境”“問題”和“學習活動”融為一體[4].

對于學生們在學習“鈉在空氣中燃燒”實驗中所遇到的疑惑,通過開展項目式教學活動,將教學中遇到的問題作為真實的情景,以“探索鈉在空氣中燃燒實驗中的白煙”為項目主題,引導學生猜想物質成分并設計實驗進行驗證,激發(fā)學生思考質疑,再利用實驗探究,培養(yǎng)學生化學核心素養(yǎng)以及探索未知、崇尚真理的意識,最后再對鈉燃燒實驗裝置進行改進,將綠色化學理念融合到化學課程中.

2.1 項目主題的選擇

通過設立“探索鈉在空氣燃燒實驗中的白煙”這一項目,激發(fā)學生的學習動機,以猜測鈉與氧氣加熱實驗的白煙以及設計驗證實驗為教學主線,深化學生對鈉與氧氣燃燒的認識,激發(fā)學生思考質疑,培養(yǎng)學生化學核心素養(yǎng).

2.2 項目目標的確立

(1)通過查閱相關資料,對白煙進行猜測,培養(yǎng)信息搜集與處理能力.

(2)通過設計相關的驗證實驗,培養(yǎng)實驗方案設計能力及實驗操作能力,發(fā)展證據推理學科核心素養(yǎng).

(3)通過實驗驗證,觀察實驗現象,未必能夠得到科學的證據鏈,感悟化學科學探究永遠沒有止境,要思考和質疑.

(4)通過對鈉燃燒實驗裝置進行改進,減少白煙在空氣中的擴散,將綠色化學理念融入到化學課程中,增強社會責任感.

2.3 項目任務及教學流程(見表1)

表1 項目式教學流程

2.4 項目式教學實施(見表2)

表2 教學實驗過程

2.5 項目式教學效果與反思

在教學過程中,將學生分成小組,小組之間分工明確,從多種途徑收集并分享相關資料,為探究“鈉在空氣中燃燒”實驗產生的白煙提供有力支持.課堂上學生積極猜測白煙的成分并設計相關的實驗進行驗證,大大地提高了學生的動手能力、合作能力以及完成任務的能力,使學生在化學課上獲得較多的成就感,擁有探索未知、崇尚真理的意識,最后嘗試并改進“鈉在空氣中燃燒”實驗的裝置,培養(yǎng)學生綠色化學意識,提升科學精神和社會責任感.

教師要充分發(fā)揮規(guī)劃、設計、協(xié)調能力.比如在進行任務2時應該讓各小組互相進行提問與指正,能夠加深學生對該實驗的認識;在進行任務3時,教師可以選擇與周邊的大學合作,爭取可以獲得X射線衍射儀的支持,為實驗的成功增添一份力量.學生操作性實驗不太熟練,應多進行相關實驗活動.

基礎化學實驗中的疑難,既有技術層面上的,也有理論層面上的,有些過去認為已經解決的問題,其實并未完全解決,尚有探究的空間.在日常教學中還會遇到諸如本文中的此類問題,教師可以以這些問題為真實情景,采用項目式教學的方式,引領學生不斷質疑,不斷探索,在探索中領略化學的魅力,在探索中培養(yǎng)解決問題和創(chuàng)新合作的能力,在探索中落實化學學科核心素養(yǎng).