基于UbD 理论的初中化学复习教学设计——以“有反应无明显现象的实验探究”为例

文| 柳 翔

《义务教育化学课程标准（2022 年版）》明确指出：“化学是一门以实验为基础的学科，实验是学习化学的重要手段。通过实验探究可以帮助学生获取化学知识，激发化学学习兴趣，培养科学素养。”因此，本教学设计以“有反应无明显现象的实验探究”为例，基于UbD（“追求理解的教学设计”）理论进行设计，旨在落实化学学科核心素养的培养，促进学生的全面发展。本教学设计将遵循《义务教育化学课程标准（2022 年版）》所提出的课程理念，以“科学探究与创新意识”核心素养为目标，通过实验探究有反应无明显现象的化学反应，培养学生的实验设计和实验操作能力。同时，本教学设计还将注重学生的实际需求和认知特点，从学生的已有经验出发，引导学生通过观察、思考和总结形成对化学反应的深入理解。

一、教学背景

“有反应无明显现象的化学反应”是初中化学复习课中一种挑战性的实验主题。本文着眼于那些化学反应并不通过明显变化表现的物质，学生往往难以通过观察实验现象来判断这些化学反应。实验引导学生思考如何设计实验，从“无明显现象”到“呈现出可观察变化”，意在教导学生从理解化学反应的本质、探究反应物和生成物的性质等方面入手。本次复习主要以二氧化碳与氢氧化钠的反应为例，基于UbD 理念，鼓励学生进行小组讨论并设计简单的化学实验方案，培养学生设计实验的能力，让学生积极参与实验、观察、思考，并最终收集数据以得出结论。

二、教学目标

1.学生更加深入地理解有反应无明显现象的化学反应的本质和规律。

2.学生掌握“没有明显现象的化学反应”相关题目的解题方法和思路。

3.通过小组合作，学生设计并完成有反应无明显现象的实验，提高实验设计和实验操作能力。

4.学生形成对化学反应的深入理解，培养科学素养和创新意识。

三、教学过程

（一）导入新课

师：同学们，我们之前学过二氧化碳与氢氧化钠反应的知识，这个反应会生成什么呢？

生1：二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水。

师：很好，那么这个反应有没有什么明显的现象呢？

生2：没有，我们无法通过观察来判断这个反应是否发生了。

（设计意图：通过问题导入，引导学生回忆所学过的化学反应和实验操作，激发学生对“有反应无明显现象的实验探究”的兴趣。）

（二）复习碳酸钠的化学性质

通过PPT 展示和讲解，引导学生复习碳酸钠的化学性质，为后续的实验探究打下基础。首先，教师可以展示碳酸钠的化学式——Na2CO3，并讲解其组成的元素和化学结构。接着，教师介绍碳酸钠的一些重要化学性质：（1）碱性——碳酸钠可以与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳；（2）热稳定性——碳酸钠在高温下不易分解等。通过这些讲解和展示，教师可以帮助学生回忆和理解碳酸钠的化学性质，为其后续的实验探究打下基础。例如，学生可以利用碳酸钠的碱性来鉴别溶液中的酸碱性，以此来探究二氧化碳与氢氧化钠的反应等。

（设计意图：作为UbD 理念的一部分，复习碳酸钠的化学性质旨在帮助学生回顾和理解这一重要化学物质的性质，为后续实验探究提供必要的知识基础。同时，教师也可以鼓励学生思考如何利用所学的化学性质进行实验设计和操作，进一步培养他们的实验能力和科学素养。）

（三）实验方案设计

通过小组讨论和教师指导，让学生根据所学知识设计有反应无明显现象的实验方案，并汇报方案的设计思路和可行性。首先，教师可以让学生以小组形式进行讨论。在讨论过程中，学生可以借助之前复习的化学反应的实验方案设计等知识，共同思考如何设计一个有反应无明显现象的实验。教师可以在各个小组之间巡回指导，了解学生的讨论情况，并适时给予反馈和建议。在小组讨论的基础上，教师可以让每个小组汇报他们的实验方案，汇报内容包括实验目的、使用的试剂和器材、实验步骤、预期结果以及设计思路等。

在这个过程中，教师可以让其他小组的学生进行提问或提出补充建议，从而促进学生之间的互动和交流。

（设计意图：实验方案设计旨在鼓励学生运用所学知识创新思考，并合作设计出无明显现象的化学反应的实验方案。在这个过程中，教师可以提供必要的指导和帮助，引导学生将理论知识转化为实际操作技能。）

（四）实验操作与观察

教师按照实验方案设计将学生分为两组，两个小组进行以下两种实验。

实验一：借助酸碱指示剂判断反应发生。

实验步骤：

1.在实验室中准备好碳酸钠溶液、盐酸溶液和酸碱指示剂（如酚酞指示剂）。

2.将适量的碳酸钠溶液倒入一个烧杯中，再滴入几滴酚酞指示剂。此时，烧杯中的溶液呈红色，表示碳酸钠溶液呈碱性。

3.另取一个烧杯，倒入适量的盐酸溶液。此时，烧杯中的溶液呈酸性。

4.将步骤2 中滴有酚酞指示剂的碳酸钠溶液慢慢滴入步骤3 中的盐酸溶液中，观察现象并记录数据。

5.在实验结束后，可以发现烧杯中的溶液由红色变为无色，说明碳酸钠与盐酸发生了化学反应，溶液酸碱度发生了变化，从而验证了无明显现象的化学反应发生。

实验二：借助气球判断二氧化碳是否被氢氧化钠溶液吸收。

实验步骤：

1.在实验室中准备好碳酸钠溶液、氢氧化钠溶液、气球和漏斗等器材。

2.将适量的碳酸钠溶液倒入一个烧杯中，再倒入适量的盐酸溶液。此时，烧杯中的溶液会发生反应，产生大量的气泡。

3.将气球套在漏斗上，并将漏斗插入烧杯中，等待一段时间后，可以发现气球逐渐膨胀起来，说明烧杯中的反应产生了二氧化碳气体，并且被气球收集。

4.将收集的二氧化碳气体捏住，快速转移至装有氢氧化钠溶液的烧杯中。

5.随着时间推移，可以发现气球缓慢变小。

这个实验可以证明二氧化碳气体被氢氧化钠溶液所吸收，因为如果二氧化碳未被吸收，气球就不会变小。在学生进行实验操作的过程中，教师需要巡回指导，确保学生能够正确地使用实验器材和试剂进行实验操作。同时，教师还需要及时纠正学生的错误操作，并引导学生仔细观察实验现象并记录数据。

（设计意图：在这个阶段，学生将根据自己设计的实验方案进行操作，通过观察实验现象并记录数据来探究化学反应的发生。）

（五）数据分析与结论

在复习化学反应实验的过程中，教师可以让学生根据之前所学的知识对实验方案进行数据分析，并得出结论。首先，学生需要认真观察实验操作和现象，并记录数据。其次，学生需要对数据进行深入分析，并总结出实验的结论。

在借助气球判断二氧化碳是否被氢氧化钠溶液吸收的实验中，学生可以观察到气球的变化情况，并记录下实验数据。通过分析数据，学生可以得出结论：氢氧化钠溶液可以吸收二氧化碳气体。

此时，教师可以进一步引导学生思考：这个实验现象说明了什么？学生回答：这个实验现象说明了氢氧化钠与二氧化碳发生了化学反应。

教师在肯定学生的回答后，可以进一步引导他们思考：这个化学反应在现实生活中的应用是什么？学生可以联想到：既然氢氧化钠溶液可以吸收二氧化碳气体，就可以应用于工业废气中回收温室气体。

通过这个过程，教师可以帮助学生巩固所学的化学知识，提高他们的实验技能和分析能力。同时，教师还可以引导学生将所学的知识应用到现实生活中，提高他们的学习兴趣和积极性。

（设计意图：作为UbD 理念的一部分，数据分析与结论旨在鼓励学生运用所学知识对实验数据和现象进行深入分析和总结，得出科学结论。在这个过程中，教师可以提供必要的指导和反馈，引导学生透过现象看本质，发现化学反应的规律。）

（六）巩固拓展

首先，教师可以提供一些与所学化学反应相关的练习题，让学生进行解答。这些练习题可以包括选择题、填空题、计算题等，以便学生能够全面地掌握化学反应的相关知识。例如，教师可以设计一些关于碳酸钠和盐酸反应的练习题，让学生写出反应的化学方程式、描述反应现象等。

其次，教师还可以提供一些案例分析，让学生运用所学知识解决实际问题。例如，教师可以让学生分析工业上如何利用氢氧化钠溶液吸收二氧化碳气体，生活中如何利用酸碱指示剂检测溶液的酸碱性等。通过这些案例分析，学生可以更深入地理解化学反应在实际生产生活中的应用价值。

同时，教师还可以引导学生思考其他有反应无明显现象的化学反应，并让他们设计出相应的实验方案。例如，教师可以让学生思考如何设计实验方案验证二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应，学生可以借助之前所学的知识，设计出相应的实验方案并进行验证。

（设计意图：通过巩固拓展环节，学生可以进一步巩固所学知识，并将它们应用到其他化学反应中。同时，教师也可以通过学生的练习和案例分析结果，了解学生对化学反应知识的掌握情况，以便为后续的教学提供有益的反馈。）

（七）课堂总结

在课堂总结中，教师可以让学生回顾本节课所学的化学反应和实验操作。首先，教师引导学生总结碳酸钠与盐酸的反应原理、反应现象以及实验操作过程中的注意事项等。其次，教师可以让学生思考这个化学反应在实际生活中的应用，如利用碳酸钠溶液治疗胃酸过多的疾病等。

除了让学生回顾所学内容，教师还可以强调本节课的重点和难点。例如，教师可以强调碳酸钠与盐酸反应的本质是酸和碱的中和反应，这个反应在化学反应中具有重要的地位。教师还可以让学生思考这个反应与其他化学反应之间的联系和区别，如二氧化碳与氢氧化钠的反应等。

最后，教师可以引导学生反思学习过程中的问题和收获。教师可以让学生思考自己在实验操作过程中的不足之处，如是否出现了操作错误或观察不到预期的实验现象等问题。同时，教师还可以让学生分享自己在实验操作过程中的成功经验和学习心得，以便其他学生借鉴和参考。

（设计意图：UbD 理念非常重视学习内容的总结与分析，课堂总结旨在帮助学生回顾本节课所学的重点和难点，并鼓励他们对学习过程中的问题和收获进行反思。通过总结和反思，学生可以更好地巩固所学知识，并为后续的学习做好准备。）

四、教学反思

在本节复习课中，学生通过自主梳理和讨论，对化学反应的相关知识点进行了复习和巩固。通过案例分析和实验方案设计，学生能够更加深入地理解化学反应的原理和应用。

总体来说，本节复习课的教学效果较为理想，但仍存在一些需要改进的地方。一是在案例分析环节，教师可以引导学生更加深入地分析和挖掘案例中的信息和知识点，以更好地培养他们解决问题的能力和创新思维能力。二是在实验方案设计环节，教师可以提供更加具体和实际的实验情境和要求，以更好地引导学生设计和实施实验方案。