基于“素养为本”的主题式实验探究活动设计

陈卫

摘要：以碳酸钠、碳酸氢钠热稳定性比较实验为载体，设计了主题式实验探究活动，学生展示的四套实验装置：在铁片上实验、串联双管实验、套管实验和面团实验，简便且易操作、实用性强，从而培养了学生的核心素养，展示了学科魅力。

关键词：主题式教学;碳酸氢钠;碳酸钠;热稳定性;核心素养

文章编号：1008-0546（2022）03-0096-02     中图分类号：G632.41     文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.03.021

《普通高中化学课程标准（2017年版）》明确提出“教师在组织教学内容时应高度重视化学知识的结构化设计”[1]，本文以碳酸钠、碳酸氢钠热稳定性比较实验为载体，设计主题式实验探究活动，围绕该主题的结构化设计成了学习的主要对象，在教师的指导下，以结构化的主题式问题启发学生去探究、思考，培养学生的科学态度和创新精神，落实核心素养。

一、活动背景

苏教版《化学必修第一册》[2]专题3 第二单元第二节“碳酸钠碳酸氢钠”“学以致用”表3-6中介绍了碳酸钠与碳酸氢钠热稳定性的区别，在“实验探究”中要求利用表3-6碳酸钠与碳酸氢钠的性质比较，设计一种区别碳酸钠和碳酸氢钠固体的实验方案。教材这样的编排能及时帮助学生通过实验设计的方式为学生的探究学习和自主学习搭建良好的平台，但教材中未给出具体的验证碳酸钠与碳酸氢钠热稳定性的实验装置，基于对教材的理解和分析，根据平时的教学实践，我将全班分成五个小组，以“碳酸钠、碳酸氢钠热稳定性比较实验”为主题设计实验方案，一个月后在实验室以现场演示赛的方式进行交流。

二、活动过程

五个小组的同学在老师的帮助下，查阅资料，研讨、准备、演示，忙得不亦乐乎。我将活动过程大致归纳为三个环节。

第一环节：主题研讨，拟定方案

小组1方案：加热试管中的碳酸钠或碳酸氢钠，将产生的气体通入澄清石灰水中。

小组2方案：加热铁片上的碳酸钠和碳酸氢钠，分别罩上内壁涂有澄清石灰水的烧杯。

小组3方案：加热串联双管中的碳酸钠和碳酸氢钠，将产生的气体通入澄清石灰水中。

小组4方案：加热套管中的碳酸钠和碳酸氢钠，将产生的气体通入澄清石灰水中。

小组5方案：将碳酸钠或碳酸氢钠与面粉和水揉成面团，在微波炉中加热。

第二环节：步骤设计，准备用品

仪器和药品：碳酸钠、碳酸氢钠、澄清石灰水、面粉、水、铁片、烧杯、试管、具支试管、酒精灯、导管、橡皮塞、三脚架、铁架台、微波炉、火柴、药匙等

小组1实验步骤：按照图1搭好装置，分别取少量碳酸钠、碳酸氢钠于试管中，加热试管，观察澄清石灰水是否变浑浊。

小组2实验步骤：按照图2搭好装置，在铁片上分别放置少量碳酸钠和碳酸氢钠（分成两堆），分别罩上内壁涂有澄清石灰水的烧杯，集中火力在两堆中部同时加热，观察澄清石灰水是否变浑浊。

小组3实验步骤：按照图3搭好装置，在自制的串联双管中一侧加入少量碳酸钠，另一侧加入少量碳酸氢钠，集中火力同时加热串联双管，观察澄清石灰水是否变浑浊。

小组4实验步骤：按照图4搭好装置，在小试管中加入少量碳酸氢钠，在具支试管中加入少量碳酸钠，集中火力同时加热具支试管和小试管，观察澄清石灰水是否变浑浊。

小组5实验步骤：将15 g碳酸钠或15 g碳酸氢钠分别与70 g 面粉和适量水揉成面团（如图5所示），在微波炉中用大火加热3 min，观察面团是否膨胀。

第三环节：现场演示，评价实验

在演示赛现场，我们邀请了四位老师作评委打分，各个小组在充分准备的基础上，15分钟左右都顺利完成了相关实验。

现象分析：小组1、2、3、4观察到了与碳酸钠相连的澄清石灰水未变浑浊，与碳酸氢钠相连的澄清石灰水变浑浊，第5小组观察到加入碳酸氢钠的面团膨胀，而加入碳酸钠的面团几乎没变（如图6所示）。这些现象说明：碳酸钠受热稳定，不易发生分解，碳酸氢钠受热不稳定，分解产生了CO2，使澄清石灰水变浑浊或面团膨胀。

四位评委首先对实验进行了点评：小组1 的设计比较传统，每次实验只能完成一种物质的检验，且无法对某些实验条件进行控制，如加热时间、外部环境改变等。其余四个小组的实验都能一次完成了传统实验中的两个实验，条件可控，加热时间、加热温度尽可能保证相同、现象明显、易于对比。小组2“在铁片上”实验非常简洁，所用时间最少，小组3自己动手做了“串联双管”，十分了不起，小组4“套管实验”比较常见，小组5“面团实验”建议在课堂上直接演示，学生可以在惊讶中感受到化学的魅力，在潜移默化中学习到了新知识。取材生活、材料易得，让学生进一步感受到化学与现实生活的紧密联系，体验到化学的“烟火气”。然后四位评委在充分讨论的基础上决定授予小组 1参与奖，小组2最佳创意奖，小组3最佳动手奖，小组4鼓励奖，小组5最佳生活奖，同时选出了最佳实验能手5名。

三、活动反思

基于“碳酸钠、碳酸氢钠热稳定性比较实验”为主题设计的实验探究活动更能激发学生的学习兴趣，学生在整个活动过程中，将活动的开放性、综合性、实验性和生成性融为一体，在学习前人已有经验的基础上，通过“实践——反思——改进——再实践”不断将方案进行优化，不仅学会了查找资料、提出问题、解決

问题，而且变被动学习为主动学习。作为一线的化学教师应关注如何基于课本实验开展主题式实验探究活动的结构化设计，创新活动方式，力求以更有生命力的实验来开创更有活力的化学课堂，引导学生会学、乐学、好学，学生也在交流互动的实践中体会了学习的本真意蕴，实现了知识建构、素养提升的全面发展。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2] 王祖浩.普通高中化学课程标准实验教科书·化学（必修第一册）[M].南京：江苏凤凰教育出版社，2020：70-73.

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