司二偉，秦玉嬌，趙 晨，陶菲菲**

(1.紹興文理學院 化學化工學院，浙江 紹興 312000；2.長興縣實驗中學，浙江 湖州 313100)

“雙減”政策的頒布與實施，是實現減輕義務教育階段學生作業(yè)負擔、減少校外培訓負擔的有效途徑，也是優(yōu)化教育生態(tài)的重要舉措[1]。落實“雙減”政策[2]，有助于深化義務教育改革，讓學生有更多時間精力轉移至提升綜合素質的活動中。通過優(yōu)化作業(yè)布置，提升課后活動質量等途徑使得學生接受高質量的教育，從而開拓思維、激發(fā)潛能、提升創(chuàng)新能力。

《關于新時代進一步加強科學技術普及工作的意見》指出科普是國家和社會普及科學知識，弘揚科學精神、傳播科學思想、實現創(chuàng)新發(fā)展的重要基礎性工作。課后科普服務[3]是“雙減”政策的重要內容，承擔著減負的重任。從生活教育的角度出發(fā)進行科學知識的普及，有助于個體從實踐與生活經驗中吸收知識，養(yǎng)成良好的思考方式。日常生活情景式導入將科學與生活建立起密切聯系，讓科普實驗更容易被接受、更具有親和力。本次科普實驗從生活出發(fā)，利用小蘇打和白醋進行實驗進而了解“廚房中發(fā)面的秘密”，從而引導學生多重感官協同作用，使學生掌握知識的同時發(fā)現科學的樂趣。

1 問題提出

酵母是一種純生物的蓬松劑，自身新陳代謝產生二氧化碳，在制作饅頭、面包等食物的過程中添加酵母可以達到比較蓬松的狀態(tài)。發(fā)酵粉和酵母一樣，都有發(fā)酵的功能，可以用作面制品和膨化食品的生產。發(fā)酵粉的主要成分是碳酸氫鈉和酒石酸，當與水接觸時會產生氣體，會起到膨松劑的作用。小蘇打和食醋是生活中常見的物質，同樣會發(fā)生反應生成二氧化碳，因此也會用來發(fā)面。那么小蘇打和食醋的濃度、溫度等條件對發(fā)面有何影響呢？基于此問題，將科學知識融入到生活當中，引導學生主動質疑，發(fā)現并解決生活中的問題。

教育科學出版社《科學(六年級下冊)》中“物質的變化”第二節(jié)“產生氣體的變化”涉及到小蘇打和白醋的實驗，見圖1。學生課內通過小蘇打和白醋反應生成氣體的實驗了解到物質在發(fā)生變化時常常會伴隨一些現象，進而區(qū)分物理變化和化學變化，該實驗在教學中的作用沒有充分挖掘。通過深入解讀教材，從學生的認知角度出發(fā)，基于生活情境設計小蘇打和白醋反應實驗，在活動探究中解決問題，使學生獲得啟發(fā)和收獲并掌握到新知識。

圖1 教育科學出版社《科學(六年級下冊)》小蘇打和食醋的反應

2 文獻案例概述

針對小蘇打和白醋的實驗，不少學者進行過研究[4-8]。陳西霞等[4]以小蘇打代替氫氧化鈉和碳酸鈉作為隱形墨水，以天然色素酒精浸取液為顯色劑，以白醋替代鹽酸作為消色劑，進行隱形墨水實驗，設計課外活動實驗。陳強等[5]從實驗觀察、實驗猜測、實驗討論、實驗實施等環(huán)節(jié)對小蘇打和白醋的實驗教學模式進行改進，使學生形成系統(tǒng)性認知。張路敏[6]通過自制小蘇打和白醋的實驗裝置，使實驗現象明顯、實驗效果突出。羅新月等[7]以“小蘇打和白醋的反應”的核心概念為主線，依據學習進階理念探尋合理的暑期托管營科學課程，重視科學實踐，推動科學教育的發(fā)展。徐歆茹[8]開展“廚房里的科學”課程為兒童演示白醋與小蘇打混合實驗，培養(yǎng)學生的觀察能力、動手能力、獨立思考能力。

研究發(fā)現，眾多學者對小蘇打和白醋的實驗主要是從裝置改進、優(yōu)化教學模式的角度進行研究，最終落實到改善教學效果、提高教學質量。而對小蘇打和白醋的實驗，沒有從生活角度挖掘其中蘊含的科學知識，小蘇打和食醋的反應與“發(fā)面”原理息息相關，可以將探尋“廚房中發(fā)面的秘密”作為出發(fā)點，對小蘇打與白醋的實驗再設計，使學生在掌握反應原理的同時，認識到“生活處處有學問”，激發(fā)學習的樂趣。

3 設計思路

本次科普實驗教學對象是六年級學生，這一階段的學生已經能初步使用簡單的實驗器材，具備一定的團隊協作能力，能夠讀取簡單實驗用具數據并做好記錄，同時具備一定的總結歸納能力和生活經驗，但此時學生對理論知識的掌握不夠成熟，趨向于形象思維?？破諏嶒灲虒W要符合學生身心發(fā)展規(guī)律，要結合生活經驗培養(yǎng)學生的探究能力，學生在認識生活規(guī)律的過程中，可以感受到學習科學的價值和意義。因此，從學生的生活情景出發(fā)，充分點燃學習熱情，教師通過任務驅動學生嘗試解決實際問題，教師提問適度留白，層層遞進，根據具體的生活情境搭建學生核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的平臺，從而設計本次科普實驗，見圖2。

圖2 設計思路

4 小蘇打和白醋反應的科普實驗教學設計

4.1 創(chuàng)設生活情景，煥發(fā)科學的魅力

【資料卡】“金華饅頭”“酵頭”

金華饅頭號稱中國饅頭的活化石。《齊民要術》書中“作白餅法”說：“面一石，白米七八升，作粥，以白酒(即甜酒釀)六七升酵中。著火上。酒魚眼沸，絞去滓，以和面?！泵褚允碁樘欤z頭是飯桌上的主食。做饅頭“惟做酵最難，請其庖人來教，學之，卒不能松散”，因此做饅頭，發(fā)面是關鍵；“酵頭”是上一次發(fā)面蒸饅頭時留下的一小團面。

1)情境1：“發(fā)酸的饅頭”——味酸、發(fā)軟、口感欠佳

【廚房中探索】酵頭發(fā)面蒸饅頭。

【教師提問】為什么用酵頭發(fā)面時間過長會導致饅頭發(fā)酸？

【學生活動任務】

①交流生活中發(fā)酸的食物。

②討論饅頭發(fā)酸的原因。

③尋找資料求證。

【教師介紹】我國傳統(tǒng)的饅頭制作方法是酵頭發(fā)酵，酵頭發(fā)酵原理是面團在酵母菌以及一定種類和數量的其他微生物的共同作用下發(fā)生反應，生成二氧化碳、乳酸、醋酸、乙醇等物質，影響?zhàn)z頭的色澤和口感。

【學生思考】清楚酵頭發(fā)面時間過長導致饅頭發(fā)酸。

【教師提問】既然饅頭發(fā)酸是因為發(fā)酵過程產生了酸，采取什么措施可以改良饅頭的口感？

【學生】小組交流，尋找資料，相互求證。

【總結】依據生物、化學的原理，了解到只用酵頭發(fā)面且發(fā)面時間過長，饅頭會發(fā)酸。

【課外知識延伸】“金華饅頭”的由來、“酵頭發(fā)面原理”

2)情境2：“偏硬的饅頭”——開花、發(fā)黃、堿味、色澤偏暗

【資料卡】酸能與堿反應；食物中原材料要有安全保證。

【廚房中再探索】

①發(fā)面的時候加入一種白色粉末，可以減輕酸味，改善口感。

②不小心加入的粉末過多，蒸出的饅頭開花，發(fā)黃，帶有堿味。

【活動任務】

①尋找廚房中的堿性食品和調味品。

②交流饅頭發(fā)黃的原因，討論如何中和過多的堿性物質。

③查找資料求證。

【教師提問】1)加入的白色粉末是什么？2)發(fā)面時加什么可以中和酸？

【學生討論】白色粉末是小蘇打，小蘇打是堿性的，可以中和酸。

【教師總結歸納】小蘇打主要成分是碳酸氫鈉，碳酸氫鈉加熱分解生成碳酸鈉，從而使面粉中的淀粉降解，并生成羥基等有色基團，饅頭會發(fā)黃。蒸饅頭的時間過長，會導致面粉中的淀粉和空氣中的氧氣反應，也會發(fā)黃。

【知識拓展】堿性物質可以中和酸性物質。

【課外知識延伸】依據科學原理，清楚酵頭發(fā)面時加入的小蘇打過量、蒸饅頭時間過長，饅頭會發(fā)黃，開花，口感欠佳。

3)情境3：“改良的饅頭”——微甜、松軟、色澤明亮

【廚房中的進一步探索】酵頭發(fā)面時加入小蘇打和食用白醋，饅頭的口感、外觀得到明顯改善?；诖松钋榫?，學生提出幾個問題：

①小蘇打是直接加入面粉中還是溶解在水中再和面？

②冬天和夏天發(fā)面時間為什么不一樣？

③發(fā)面時為什么蓋上保鮮膜？

【活動任務】基于以上三個問題，結合真實生活情景，分小組交流討論，推測小蘇打和白醋在制作饅頭過程中所發(fā)揮的作用，嘗試寫出推測的具體依據和作用原理。

4.2 設計探究實驗，解決實際問題

根據學生提出的三個問題，總結得出水、溫度、密閉環(huán)境是影響發(fā)面的主要因素。根據此三個因素設計三組探究實驗，學生四人一組，教師提供記錄表格和實驗材料，探究小蘇打和白醋的實驗。實驗材料：食用小蘇打、白醋、食用紅色素、洗潔精、塑料量杯、小勺子、燒杯、玻璃管、塑料滴管、針筒、熱水、冰水、泡沫塞、氣球。

1)探究一：水對小蘇打和醋反應的影響

發(fā)面時通常會先將小蘇打溶解在水中再和面，探究水的加入對食用小蘇打和白醋反應產生的氣體的量和產生氣體的時間的影響。

實驗過程：

①用勺子取5份食用小蘇打分別放入玻璃管中(每份2平勺約 0.2 g)，再向其中依次滴加1滴食用紅色素(便于觀察現象)和1滴洗潔精(洗潔精包裹住二氧化碳，產生泡沫，便于有效測量產生氣體的量，實驗探究二、三作用相同)

②使用滴管向玻璃管中依次加入 1 mL、2 mL、3 mL、4 mL 和 5 mL 白醋。

③觀察泡沫在玻璃管中達到最高點的高度和所用時間，將結果記錄在表1中。

表1 不加入水時，食用小蘇打和白醋反應的結果

④按照步驟①和②中描述的方法，在加入食用小蘇打之后向每個玻璃管中加入 2 mL 常溫水，其他步驟相同；觀察泡沫達到最高點的的高度和所用時間，將結果記錄在表2中。

表2 加入 2 mL 水時，食用小蘇打和白醋反應的結果

實驗現象：

①無論是否加入水，食用小蘇打和白醋反應都有氣泡產生，產生氣泡的數量和所用時間都是隨著白醋加入量的增加而增加。

②相同條件下，加入水之后，產生氣泡的數量相對增加，所用時間相對減少。

③當食用小蘇打的量固定時，白醋加入量由少增多，再到過量，產生的氣體量增加變緩再到增加不明顯。

④白醋的加入量超過 4 mL 時，氣泡數量增加的速度變慢，需要的時間增多。

知識延伸：食用小蘇打分散在水中更容易產生氣體，這是由于增大小蘇打和白醋的接觸面積，有利于二氧化碳的產生，所以在發(fā)面時通常將小蘇打粉末溶解在水中使發(fā)面效果更好。

2)探究二：溫度對小蘇打和醋反應的影響

實驗過程：

①用勺子取5份食用小蘇打分別放入玻璃管中(每份2平勺約 0.2 g)，再向其中依次滴加 2 mL 水(冰水或熱水)，1滴食用紅色素和1滴洗潔精。

②使用滴管向玻璃管中加入 2 mL 白醋。

③觀察泡沫達到最高點的高度和所用時間，將結果記錄在表3(冰水)和表4(熱水)中。

表3 加入冰水時，食用小蘇打和白醋反應結果

表4 加入熱水，食用小蘇打和白醋反應結果

實驗現象：

①其他條件相同，與加入冷水相比，加入熱水的玻璃管中產生氣泡所用的時間更少。

②加入冰水和熱水，食用小蘇打和白醋反應產生氣泡的量和時間都是隨著小蘇打加入量的增加而增加，且當白醋加入量超過 4 mL 時，產生氣體的量增加變慢，需要的時間增多。

③在相同實驗條件下，對比表1、3和4，實驗結果表明，隨著水溫的升高，反應產生的氣體量減少。

知識延伸：食用小蘇打與醋反應是放熱反應，溫度低更有利于反應的進行；隨著水溫的升高，反應所需要的時間變少，這是由于反應溫度高，反應速度加快，所以反應時間變短。因此，冬天發(fā)面需要時間長，夏天發(fā)面需要時間短。

3)探究三：封閉條件對小蘇打和醋反應的影響

實驗過程：

①用勺子取5份食用小蘇打分別放入玻璃管中(每份2平勺約 0.2 g)，再向其中依次滴加 2 mL 常溫水、1滴食用紅色素和1滴洗潔精。

②用泡沫塞封閉玻璃管管口，再使用針筒向玻璃管中注入 2 mL 白醋。

③觀察泡沫達到最高點的高度和時間，將結果記錄在表5中。

表5 封閉條件下，食用小蘇打和白醋反應結果

實驗現象：

①觀察到食用小蘇打和白醋反應產生的氣體速度很慢，幾乎不使洗滌劑產生大量氣泡，所以無法知道產生氣體的量的多少。

②反應過程中，能觀察到小氣泡一個個地從固體表面產生跑到溶液表面，隨后消失，整個反應的過程比較慢。

③所需要的時間隨著白醋加入量的增加而增加，時間大大延長。用泡沫塞封閉試管，生成的氣體彌漫在試管中。

知識延伸：封閉條件可以大大降低食用小蘇打與醋的反應速率，使產生的二氧化碳氣體緩慢釋放出，從而在發(fā)面過程中產生均勻、大量的氣孔，使做出的面食更加蓬松、松軟。

5 總結

想要面發(fā)好，注意這幾點：

1)用水溶解食用小蘇打，使小蘇打和白醋充分接觸，產生更多的二氧化碳氣體。

2)可以根據季節(jié)、根據需求，選擇常溫水或者熱水溶解食用小蘇打，控制發(fā)面的時間。

3)發(fā)面的時候需要蓋上蓋子或者保鮮膜，制造一個相對封閉的環(huán)境，從而使二氧化碳氣體緩慢溢出，使面中孔又多又均勻。

6 教后反思

“雙減政策”的落實與實施，將時間、課堂還給學生，對教師和學生而言利大于弊，因此越來越多的教育工作者進入中小學參與科普服務活動。通過本次小蘇打和白醋的探究實驗科普活動，發(fā)現學生的知識儲備遠超預期，能在教師引導下獨立進行實驗?？梢姡o予學生自主發(fā)揮的空間，可以給我們教育工作者帶來無限的驚喜。從生活情境入手，學習內容不脫離實際、不局限教材，真正地做到知識生活化、情景化，在提升教師提升專業(yè)素質的同時，能夠有效地促進學生全面發(fā)展。