双减背景下基于生活情境的科普实验——以小苏打和白醋的反应为例

司二伟，秦玉娇，赵 晨，陶菲菲**

(1.绍兴文理学院 化学化工学院，浙江 绍兴 312000；2.长兴县实验中学，浙江 湖州 313100)

“双减”政策的颁布与实施，是实现减轻义务教育阶段学生作业负担、减少校外培训负担的有效途径，也是优化教育生态的重要举措[1]。落实“双减”政策[2]，有助于深化义务教育改革，让学生有更多时间精力转移至提升综合素质的活动中。通过优化作业布置，提升课后活动质量等途径使得学生接受高质量的教育，从而开拓思维、激发潜能、提升创新能力。

《关于新时代进一步加强科学技术普及工作的意见》指出科普是国家和社会普及科学知识，弘扬科学精神、传播科学思想、实现创新发展的重要基础性工作。课后科普服务[3]是“双减”政策的重要内容，承担着减负的重任。从生活教育的角度出发进行科学知识的普及，有助于个体从实践与生活经验中吸收知识，养成良好的思考方式。日常生活情景式导入将科学与生活建立起密切联系，让科普实验更容易被接受、更具有亲和力。本次科普实验从生活出发，利用小苏打和白醋进行实验进而了解“厨房中发面的秘密”，从而引导学生多重感官协同作用，使学生掌握知识的同时发现科学的乐趣。

1 问题提出

酵母是一种纯生物的蓬松剂，自身新陈代谢产生二氧化碳，在制作馒头、面包等食物的过程中添加酵母可以达到比较蓬松的状态。发酵粉和酵母一样，都有发酵的功能，可以用作面制品和膨化食品的生产。发酵粉的主要成分是碳酸氢钠和酒石酸，当与水接触时会产生气体，会起到膨松剂的作用。小苏打和食醋是生活中常见的物质，同样会发生反应生成二氧化碳，因此也会用来发面。那么小苏打和食醋的浓度、温度等条件对发面有何影响呢？基于此问题，将科学知识融入到生活当中，引导学生主动质疑，发现并解决生活中的问题。

教育科学出版社《科学(六年级下册)》中“物质的变化”第二节“产生气体的变化”涉及到小苏打和白醋的实验，见图1。学生课内通过小苏打和白醋反应生成气体的实验了解到物质在发生变化时常常会伴随一些现象，进而区分物理变化和化学变化，该实验在教学中的作用没有充分挖掘。通过深入解读教材，从学生的认知角度出发，基于生活情境设计小苏打和白醋反应实验，在活动探究中解决问题，使学生获得启发和收获并掌握到新知识。

图1 教育科学出版社《科学(六年级下册)》小苏打和食醋的反应

2 文献案例概述

针对小苏打和白醋的实验，不少学者进行过研究[4-8]。陈西霞等[4]以小苏打代替氢氧化钠和碳酸钠作为隐形墨水，以天然色素酒精浸取液为显色剂，以白醋替代盐酸作为消色剂，进行隐形墨水实验，设计课外活动实验。陈强等[5]从实验观察、实验猜测、实验讨论、实验实施等环节对小苏打和白醋的实验教学模式进行改进，使学生形成系统性认知。张路敏[6]通过自制小苏打和白醋的实验装置，使实验现象明显、实验效果突出。罗新月等[7]以“小苏打和白醋的反应”的核心概念为主线，依据学习进阶理念探寻合理的暑期托管营科学课程，重视科学实践，推动科学教育的发展。徐歆茹[8]开展“厨房里的科学”课程为儿童演示白醋与小苏打混合实验，培养学生的观察能力、动手能力、独立思考能力。

研究发现，众多学者对小苏打和白醋的实验主要是从装置改进、优化教学模式的角度进行研究，最终落实到改善教学效果、提高教学质量。而对小苏打和白醋的实验，没有从生活角度挖掘其中蕴含的科学知识，小苏打和食醋的反应与“发面”原理息息相关，可以将探寻“厨房中发面的秘密”作为出发点，对小苏打与白醋的实验再设计，使学生在掌握反应原理的同时，认识到“生活处处有学问”，激发学习的乐趣。

3 设计思路

本次科普实验教学对象是六年级学生，这一阶段的学生已经能初步使用简单的实验器材，具备一定的团队协作能力，能够读取简单实验用具数据并做好记录，同时具备一定的总结归纳能力和生活经验，但此时学生对理论知识的掌握不够成熟，趋向于形象思维。科普实验教学要符合学生身心发展规律，要结合生活经验培养学生的探究能力，学生在认识生活规律的过程中，可以感受到学习科学的价值和意义。因此，从学生的生活情景出发，充分点燃学习热情，教师通过任务驱动学生尝试解决实际问题，教师提问适度留白，层层递进，根据具体的生活情境搭建学生核心素养形成和发展的平台，从而设计本次科普实验，见图2。

图2 设计思路

4 小苏打和白醋反应的科普实验教学设计

4.1 创设生活情景，焕发科学的魅力

【资料卡】“金华馒头”“酵头”

金华馒头号称中国馒头的活化石。《齐民要术》书中“作白饼法”说：“面一石，白米七八升，作粥，以白酒(即甜酒酿)六七升酵中。著火上。酒鱼眼沸，绞去滓，以和面。”民以食为天，馒头是饭桌上的主食。做馒头“惟做酵最难，请其庖人来教，学之，卒不能松散”，因此做馒头，发面是关键；“酵头”是上一次发面蒸馒头时留下的一小团面。

1)情境1：“发酸的馒头”——味酸、发软、口感欠佳

【厨房中探索】酵头发面蒸馒头。

【教师提问】为什么用酵头发面时间过长会导致馒头发酸？

【学生活动任务】

①交流生活中发酸的食物。

②讨论馒头发酸的原因。

③寻找资料求证。

【教师介绍】我国传统的馒头制作方法是酵头发酵，酵头发酵原理是面团在酵母菌以及一定种类和数量的其他微生物的共同作用下发生反应，生成二氧化碳、乳酸、醋酸、乙醇等物质，影响馒头的色泽和口感。

【学生思考】清楚酵头发面时间过长导致馒头发酸。

【教师提问】既然馒头发酸是因为发酵过程产生了酸，采取什么措施可以改良馒头的口感？

【学生】小组交流，寻找资料，相互求证。

【总结】依据生物、化学的原理，了解到只用酵头发面且发面时间过长，馒头会发酸。

【课外知识延伸】“金华馒头”的由来、“酵头发面原理”

2)情境2：“偏硬的馒头”——开花、发黄、碱味、色泽偏暗

【资料卡】酸能与碱反应；食物中原材料要有安全保证。

【厨房中再探索】

①发面的时候加入一种白色粉末，可以减轻酸味，改善口感。

②不小心加入的粉末过多，蒸出的馒头开花，发黄，带有碱味。

【活动任务】

①寻找厨房中的碱性食品和调味品。

②交流馒头发黄的原因，讨论如何中和过多的碱性物质。

③查找资料求证。

【教师提问】1)加入的白色粉末是什么？2)发面时加什么可以中和酸？

【学生讨论】白色粉末是小苏打，小苏打是碱性的，可以中和酸。

【教师总结归纳】小苏打主要成分是碳酸氢钠，碳酸氢钠加热分解生成碳酸钠，从而使面粉中的淀粉降解，并生成羟基等有色基团，馒头会发黄。蒸馒头的时间过长，会导致面粉中的淀粉和空气中的氧气反应，也会发黄。

【知识拓展】碱性物质可以中和酸性物质。

【课外知识延伸】依据科学原理，清楚酵头发面时加入的小苏打过量、蒸馒头时间过长，馒头会发黄，开花，口感欠佳。

3)情境3：“改良的馒头”——微甜、松软、色泽明亮

【厨房中的进一步探索】酵头发面时加入小苏打和食用白醋，馒头的口感、外观得到明显改善。基于此生活情境，学生提出几个问题：

①小苏打是直接加入面粉中还是溶解在水中再和面？

②冬天和夏天发面时间为什么不一样？

③发面时为什么盖上保鲜膜？

【活动任务】基于以上三个问题，结合真实生活情景，分小组交流讨论，推测小苏打和白醋在制作馒头过程中所发挥的作用，尝试写出推测的具体依据和作用原理。

4.2 设计探究实验，解决实际问题

根据学生提出的三个问题，总结得出水、温度、密闭环境是影响发面的主要因素。根据此三个因素设计三组探究实验，学生四人一组，教师提供记录表格和实验材料，探究小苏打和白醋的实验。实验材料：食用小苏打、白醋、食用红色素、洗洁精、塑料量杯、小勺子、烧杯、玻璃管、塑料滴管、针筒、热水、冰水、泡沫塞、气球。

1)探究一：水对小苏打和醋反应的影响

发面时通常会先将小苏打溶解在水中再和面，探究水的加入对食用小苏打和白醋反应产生的气体的量和产生气体的时间的影响。

实验过程：

①用勺子取5份食用小苏打分别放入玻璃管中(每份2平勺约 0.2 g)，再向其中依次滴加1滴食用红色素(便于观察现象)和1滴洗洁精(洗洁精包裹住二氧化碳，产生泡沫，便于有效测量产生气体的量，实验探究二、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观察泡沫在玻璃管中达到最高点的高度和所用时间，将结果记录在表1中。

表1 不加入水时，食用小苏打和白醋反应的结果

④按照步骤①和②中描述的方法，在加入食用小苏打之后向每个玻璃管中加入 2 mL 常温水，其他步骤相同；观察泡沫达到最高点的的高度和所用时间，将结果记录在表2中。

表2 加入 2 mL 水时，食用小苏打和白醋反应的结果

实验现象：

①无论是否加入水，食用小苏打和白醋反应都有气泡产生，产生气泡的数量和所用时间都是随着白醋加入量的增加而增加。

②相同条件下，加入水之后，产生气泡的数量相对增加，所用时间相对减少。

③当食用小苏打的量固定时，白醋加入量由少增多，再到过量，产生的气体量增加变缓再到增加不明显。

④白醋的加入量超过 4 mL 时，气泡数量增加的速度变慢，需要的时间增多。

知识延伸：食用小苏打分散在水中更容易产生气体，这是由于增大小苏打和白醋的接触面积，有利于二氧化碳的产生，所以在发面时通常将小苏打粉末溶解在水中使发面效果更好。

2)探究二：温度对小苏打和醋反应的影响

实验过程：

①用勺子取5份食用小苏打分别放入玻璃管中(每份2平勺约 0.2 g)，再向其中依次滴加 2 mL 水(冰水或热水)，1滴食用红色素和1滴洗洁精。

②使用滴管向玻璃管中加入 2 mL 白醋。

③观察泡沫达到最高点的高度和所用时间，将结果记录在表3(冰水)和表4(热水)中。

表3 加入冰水时，食用小苏打和白醋反应结果

表4 加入热水，食用小苏打和白醋反应结果

实验现象：

①其他条件相同，与加入冷水相比，加入热水的玻璃管中产生气泡所用的时间更少。

②加入冰水和热水，食用小苏打和白醋反应产生气泡的量和时间都是随着小苏打加入量的增加而增加，且当白醋加入量超过 4 mL 时，产生气体的量增加变慢，需要的时间增多。

③在相同实验条件下，对比表1、3和4，实验结果表明，随着水温的升高，反应产生的气体量减少。

知识延伸：食用小苏打与醋反应是放热反应，温度低更有利于反应的进行；随着水温的升高，反应所需要的时间变少，这是由于反应温度高，反应速度加快，所以反应时间变短。因此，冬天发面需要时间长，夏天发面需要时间短。

3)探究三：封闭条件对小苏打和醋反应的影响

实验过程：

①用勺子取5份食用小苏打分别放入玻璃管中(每份2平勺约 0.2 g)，再向其中依次滴加 2 mL 常温水、1滴食用红色素和1滴洗洁精。

②用泡沫塞封闭玻璃管管口，再使用针筒向玻璃管中注入 2 mL 白醋。

③观察泡沫达到最高点的高度和时间，将结果记录在表5中。

表5 封闭条件下，食用小苏打和白醋反应结果

实验现象：

①观察到食用小苏打和白醋反应产生的气体速度很慢，几乎不使洗涤剂产生大量气泡，所以无法知道产生气体的量的多少。

②反应过程中，能观察到小气泡一个个地从固体表面产生跑到溶液表面，随后消失，整个反应的过程比较慢。

③所需要的时间随着白醋加入量的增加而增加，时间大大延长。用泡沫塞封闭试管，生成的气体弥漫在试管中。

知识延伸：封闭条件可以大大降低食用小苏打与醋的反应速率，使产生的二氧化碳气体缓慢释放出，从而在发面过程中产生均匀、大量的气孔，使做出的面食更加蓬松、松软。

5 总结

想要面发好，注意这几点：

1)用水溶解食用小苏打，使小苏打和白醋充分接触，产生更多的二氧化碳气体。

2)可以根据季节、根据需求，选择常温水或者热水溶解食用小苏打，控制发面的时间。

3)发面的时候需要盖上盖子或者保鲜膜，制造一个相对封闭的环境，从而使二氧化碳气体缓慢溢出，使面中孔又多又均匀。

6 教后反思

“双减政策”的落实与实施，将时间、课堂还给学生，对教师和学生而言利大于弊，因此越来越多的教育工作者进入中小学参与科普服务活动。通过本次小苏打和白醋的探究实验科普活动，发现学生的知识储备远超预期，能在教师引导下独立进行实验。可见，给予学生自主发挥的空间，可以给我们教育工作者带来无限的惊喜。从生活情境入手，学习内容不脱离实际、不局限教材，真正地做到知识生活化、情景化，在提升教师提升专业素质的同时，能够有效地促进学生全面发展。