楊燕寧 倪剛

寧夏大學化學化工學院 750021

0 引言

批判與質(zhì)疑作為學生發(fā)展的一個基本要點在《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》中被提出，合理思考、理性質(zhì)疑能夠幫助學生解決綜合復雜的問題[1]。普通高中化學課程標準提出了“科學探究與創(chuàng)新意識”的核心素養(yǎng)，要求學生學會發(fā)現(xiàn)問題，依據(jù)問題與假設、輔以化學實驗進行深入探究[2]。

基于批判性思維的項目式學習，需要提供真實的化學情境，引導學生發(fā)現(xiàn)問題，善于分析證據(jù)，輔以化學實驗進行推理判斷，作出合理評估，從而解決真實情境中的化學問題。

1 基于批判性思維確定項目主題

碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)及應用是人教版化學必修一第二章“海水中的重要元素——鈉和氯”中第一節(jié)第二課時的內(nèi)容，通過對現(xiàn)有的教學案例進行分析，發(fā)現(xiàn)在教學時將碳酸鈉與碳酸氫鈉性質(zhì)的對比作為重點，而忽略了碳酸鈉和碳酸氫鈉在生活中的實際應用[3]。制作饅頭是生活中最常見的場景。綜上，為了讓學生的所學能夠應用于所作，以“饅頭無酸守護者——碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)及應用”作為項目主題。

2 設計依據(jù)

2.1 內(nèi)容分析

內(nèi)容分析如表1所示。

表1 內(nèi)容分析

2.2 學情分析

已知：碳酸鈉和碳酸氫鈉的俗稱、簡單性質(zhì)和簡單用途。

未知：碳酸鈉和碳酸氫鈉的其他性質(zhì)，碳酸鈉和碳酸氫鈉的鑒別，碳酸鈉和碳酸氫鈉在生活中的其他應用。

難知：碳酸鈉與碳酸氫鈉在生活中的具體應用，分別與它們的哪些性質(zhì)有關系。

3 項目教學目標

3.1 知識目標

1）了解碳酸鈉和碳酸氫鈉的主要性質(zhì)，總結鑒別二者的方法。

2）了解碳酸鈉和碳酸氫鈉在生產(chǎn)、生活中的應用。

3.2 能力目標

分析碳酸鈉和碳酸氫鈉在廚房中的用途，推出其化學性質(zhì)。

3.3 素養(yǎng)目標

在探究碳酸鈉和碳酸氫鈉性質(zhì)的過程中，培養(yǎng)學生聯(lián)系生活現(xiàn)象與化學知識的能力。

4 教學設計思路

在真實問題情境的建構中，情境與三個教學環(huán)節(jié)相對應，教師通過提供有力的證據(jù)指導學生活動，促進學生化學學科素養(yǎng)的達成，同時指出在此過程中批判性思維的體現(xiàn)，具體如表2所示。

表2 教學設計思路

5 項目實施過程及結果

介紹項目背景，形成項目學習小組，確定項目主題，師生共同制訂計劃，明確項目任務，確定關于項目式學習的子任務，開展探究，最終形成項目成果。

5.1 介紹項目背景，提出項目問題

【項目背景】現(xiàn)代化學人張某某在制堿工廠考察時意外穿越到三國時期，他穿越時身上僅攜帶了一包碳酸鈉和一包碳酸氫鈉粉末。穿越后，他發(fā)現(xiàn)古代的饅頭又硬又酸，與現(xiàn)代的大相徑庭。以此為契機，向當時蜀國丞相諸葛亮自薦他可以制作出蓬松且無酸的饅頭。

【提出項目問題】如何為饅頭“去酸”？

5.2 師生合作規(guī)劃項目研究方案

【資料卡片】饅頭發(fā)酵時會產(chǎn)生酵母菌、二氧化碳、乙醇、乳酸、醋酸等物質(zhì)。制作饅頭時會加入適量的碳酸鈉或碳酸氫鈉。

【教師提問】饅頭“去酸”，應該選用哪種物質(zhì)。

【學生匯報1】從和面、發(fā)酵兩個步驟入手解決饅頭發(fā)酸的問題；可以從饅頭的蒸制步驟入手解決饅頭發(fā)硬的問題。

【學生匯報2】由資料卡片，猜測利用碳酸鈉或者碳酸氫鈉除酸。

【設計意圖】從饅頭的起源入手，增加學生對于傳統(tǒng)文化的重視。營造生活化、趣味化的教學情境，提高學生對于本節(jié)課的學習興趣，培養(yǎng)學生從化學角度入手解決生活中實際問題的能力。饅頭發(fā)硬發(fā)酸是因為在饅頭發(fā)酵的過程中，產(chǎn)生了多種酸性物質(zhì)。引發(fā)學生思考，可以利用哪些物質(zhì)，去除饅頭中的酸味。由一般到具體，培養(yǎng)學生的證據(jù)推理與模型認知的能力。

【教師提問】如何驗證碳酸鈉和碳酸氫鈉的酸堿性？

【學生回答】可用指示劑，以酚酞為例，若為堿性物質(zhì)，遇酚酞變紅?；蛘咧苯訙y量碳酸鈉與碳酸氫鈉溶液的pH，具體方案如表3所示。

表3 碳酸鈉與碳酸氫鈉的檢驗方案

【教師點評】通過對碳酸鈉與碳酸氫鈉酸堿性的鑒別，發(fā)現(xiàn)碳酸鈉與碳酸氫鈉都顯堿性，同學們又初步判斷饅頭的發(fā)酸與發(fā)酵過程中產(chǎn)生的酸性物質(zhì)密不可分，通過這個實驗，結合資料卡片的內(nèi)容，我們可以初步猜想解決饅頭發(fā)酸問題可能需要用到碳酸鈉與碳酸氫鈉。

【設計意圖】給出與問題有關的信息，為學生搭建證據(jù)推理的支架；鼓勵學生自主搜集資料，對于搜集到的資料進行鑒別，鍛煉學生的批判性思維能力。

5.3 項目研究方案實驗過程與成果

【子任務1 任務目標】驗證碳酸鈉和碳酸氫鈉的酸堿性。

【任務問題】如何檢驗碳酸鈉和碳酸氫鈉的酸堿性？

【子任務1 成果】了解饅頭發(fā)酸的原因后，對于碳酸鈉和碳酸氫鈉的酸堿性進行驗證，明確碳酸鈉或者碳酸氫鈉可去除饅頭的酸味。

【設計意圖】給出與問題有關的信息，為學生搭建證據(jù)推理的支架，學生通過小組合作的方式，鍛煉合作能力、語言表達能力等；鼓勵學生自主搜集資料，對于搜集到的資料進行鑒別，鍛煉學生的批判性思維能力。

【子任務2 任務目標】碳酸鈉和碳酸氫鈉的鑒別。

【學生討論】學生根據(jù)討論結果，完善鑒別方案，如表4所示。

表4 碳酸鈉與碳酸氫鈉的鑒別

【教師總結】在以上的鑒別方案中，發(fā)現(xiàn)碳酸鈉與碳酸氫鈉都可以與澄清石灰水發(fā)生反應，且產(chǎn)生了白色沉淀，因此，不可用澄清石灰水直接鑒別二者。

【子任務2 成果】

成果1：總結出三種鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉的方法，如表5所示。

表5 碳酸鈉與碳酸氫鈉鑒別方法總結

成果2：總結碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)，如表6所示。

表6 碳酸鈉與碳酸氫鈉性質(zhì)總結

【設計意圖】教師提出問題，引導學生聯(lián)系所學，通過對比分析，初步提出鑒別碳酸鈉與碳酸氫鈉的方法，設計表格，利用化學實驗驗證學生提出的方案，學生通過對方案的驗證掌握鑒別碳酸鈉與碳酸氫鈉的原理方法。培養(yǎng)學生實驗探究與創(chuàng)新意識的化學核心素養(yǎng)。

【子任務3 任務目標】根據(jù)碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)猜測二者的用途，并通過查閱資料驗證。

【教師提問】市面上銷售的干粉滅火器利用了碳酸鈉或者碳酸氫鈉中的一種與酸反應生成CO2的原理滅火，請同學們根據(jù)本節(jié)課所學的知識，思考干粉滅火器的成分中是碳酸鈉與碳酸氫鈉中的哪種？

【學生回答】碳酸氫鈉與酸反應的速率快于碳酸鈉，在短時間內(nèi)能夠快速產(chǎn)生CO2，有效抑制火災的擴大，因此干粉滅火器中主要用到的是碳酸氫鈉。同理，加碳酸氫鈉可以使饅頭松軟也是因為產(chǎn)生了CO2。

【教師提問】治療胃酸時使用氫氧化鈉還是碳酸氫鈉？

【學生回答】胃酸也是酸的一種，碳酸氫鈉顯堿性，可用于抑制胃酸過多。

【教師補充】氫氧化鈉雖然是強堿，但因其具有腐蝕性，對人的口腔粘膜等具有破壞性，在醫(yī)學上不用氫氧化鈉作為治療胃酸的藥物。雖然碳酸氫鈉在理論上可以用于治療胃酸，但在醫(yī)學上通常選用氫氧化鋁治療胃酸過多。

【教師提問】很多人喜歡用碳酸鈉或者碳酸氫鈉清洗水果蔬菜表面殘留的農(nóng)藥，你覺得這種做法正確嗎？

【資料卡片】不同的農(nóng)藥有酸堿性之分。因此，會造成水果蔬菜表面殘留的農(nóng)藥在化學性質(zhì)上存在差異，可能為酸性農(nóng)藥殘留物或堿性農(nóng)藥殘留物。

【學生回答】根據(jù)水果蔬菜表面農(nóng)藥殘留種類的差異，若是酸性殘留物，由碳酸鈉和碳酸氫鈉都可以與酸發(fā)生反應，可用二者清洗殘留在水果蔬菜表面的農(nóng)藥；若為堿性農(nóng)藥殘留物則不可以。

【子任務3 成果】碳酸鈉與碳酸氫鈉在生活中的用途與二者性質(zhì)的聯(lián)系，如表7所示。

表7 碳酸鈉與碳酸氫鈉用途—性質(zhì)聯(lián)系

【設計意圖】首尾呼應，本設計從碳酸鈉與碳酸氫鈉的用途入手，又總結了碳酸鈉與碳酸氫鈉在生活中的其他用途。

5.4 項目成果梳理

【教師提問】通過對于饅頭無酸的守護——碳酸鈉和碳酸氫鈉性質(zhì)及應用的學習，你有哪些收獲？

【師生交流談論】

1）知道了饅頭發(fā)酸的主要原因，以及如何去除饅頭中的酸味；

2）學會應用簡單的方法鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉，并根據(jù)鑒別的結果總結碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)；

3）學習了碳酸鈉與碳酸氫鈉在生活中的其他用途。

6 項目教學反思

以張某某穿越到三國時期解決饅頭發(fā)酸發(fā)硬導入，提出了三個問題：使饅頭發(fā)酸的是哪種物質(zhì)？如何除去酸味？碳酸鈉與碳酸氫鈉在生活中的應用有哪些？本設計從碳酸鈉、碳酸氫鈉二者的用途入手，先討論二者的性質(zhì)，后探討二者的鑒別，落腳點又在二者的用途，體現(xiàn)了以始為終的思想，達到了學以致用、學思結合的結果。在用途—性質(zhì)—用途學習過程中，提升高中學生的化學學科核心素養(yǎng)。