高中化學項目式教學初探

【摘 要】本文以膨松劑的選擇為項目教學法實施的主題，通過 5 個學習任務，對碳酸鈉和碳酸氫鈉性質(zhì)進行實驗探究，進而幫助學生更好地理解膨松劑的作用及原理，提高學生科學探究和解決問題的能力。

【關鍵詞】高中化學 項目式教學 膨松劑

【中圖分類號】G? 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2020）34-0107-03

項目式教學是一種在教師的指導下，由學生完成一個個項目的一種教學方法。在這個過程中，學生需要獨立完成信息收集、方案設計、項目實施以及組內(nèi)評價。項目教學法最顯著的特點是“以項目為主線、教師為引導、學生為主體”，具體表現(xiàn)在：目標指向的多重性;培訓周期短，見效快;可控性好;注重理論與實踐相結合。

本案例圍繞膨松劑的選擇開展項目學習活動，讓學生了解碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)及用途、元素化合物知識等學科核心知識，認識膨松劑的結構、性質(zhì)和作用原理三者的關系，形成預測性質(zhì)、設計方案和實驗驗證的思維方式。

一、學情分析及項目學習目標

（一）學情分析

在學習本節(jié)課之前，學生已經(jīng)具備的知識和能力主要有：了解碳酸鈣的相關性質(zhì)，鈉、氧化鈉和過氧化鈉的結構、性質(zhì)和用途，以及初步掌握學習元素化合物知識的方法，酸堿指示劑測定溶液酸堿性、配置一定量濃度溶液的方法，并能完成相關實驗，初步具備設計簡單實驗方案、觀察實驗現(xiàn)象和歸納實驗結論的基本能力。但學生還沒有形成從定性轉向定量的學習方法，也未形成研究物質(zhì)未知性質(zhì)的一般方法和基本程序。

（二）項目學習目標

（1）通過真實情境下解決實際問題的過程，探究膨松劑的作用原理，掌握碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)，形成“性質(zhì)決定用途”的學科觀念。（2）從問題和假設出發(fā)，設計探究性實驗，基于實驗事實得出結論，形成研究物質(zhì)未知性質(zhì)的一般方法和基本程序，培養(yǎng)學生科學探究能力。（3）了解碳酸鈉和碳酸氫鈉在生產(chǎn)生活中的應用，培養(yǎng)學生的社會責任意識。

二、項目任務及設計思路

基于項目學習目標，本節(jié)課設計了 5 個項目學習任務：探究碳酸氫鈉單獨用作膨松劑的作用原理、碳酸氫鈉與食醋組合用作膨松劑效果更好的作用原理、碳酸鈉與食醋蒸饅頭的作用原理、饅頭有堿味的原因及碳酸鈉和碳酸氫鈉的其他性質(zhì)。這 5 個任務由問題線、活動線和知識線貫穿，通過這 5 個任務對碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)進行探究。具體設計思路如表 1 所示。

三、教學過程

（一）導入

筆者給出 5 種不同的蒸饅頭的方法（如表 2 所示，見下頁），請學生分別比較 5 種方法之間的區(qū)別。

（二）課中

任務 1：探究 NaHCO3 單獨用作膨松劑的作用原理。

筆者給出問題：為什么方法 1 蒸出來的饅頭是實心的，而方法 3 蒸出來的饅頭較蓬松且有氣孔？推測 NaHCO3 在蒸饅頭中發(fā)揮了什么作用？

學生稍做思考后回答：NaHCO3 在蒸饅頭的過程中受熱發(fā)生化學反應產(chǎn)生了 CO2 氣體，CO2 氣體受熱膨脹，因此饅頭變得蓬松。筆者要求學生通過實驗來證明此結論。并讓小組代表匯報實驗現(xiàn)象及實驗結論。

學生分組進行實驗1：加熱NaHCO3。產(chǎn)生的現(xiàn)象是，試管中澄清石灰水變渾濁，因此得出結論：2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑。

任務 1 的設計意圖：引導學生大膽預測 NaHCO3 的性質(zhì)，并設計實驗方案，培養(yǎng)學生的發(fā)散思維;通過實驗驗證，學生知道 NaHCO3 可用作膨松劑是因為其受熱分解產(chǎn)生 CO2 氣體。

任務 2：探究 NaHCO3 與食醋組合用作膨松劑效果更好的原理。

筆者給出問題：為什么方法 5 比方法 3 蒸出來的饅頭效果更好？NaHCO3 和酸（食醋）可以反應嗎？與以前學習過的哪個反應類似？學生稍做思考后回答：類似 CaCO3 和酸反應，預測 NaHCO3 也可以和酸（食醋）反應。

筆者要求學生根據(jù)預測自主設計實驗方案，分小組進行實驗，探究 NaHCO3 是否與酸反應。

學生分組進行實驗 2：NaHCO3 與稀鹽酸（HCl）反應，最后得出結論：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑。

【師】請同學們對比 NaHCO3 受熱分解及 NaHCO3 與酸反應的兩個化學反應方程式，如果消耗等量的 NaHCO3，哪個反應生成的 CO2 氣體多？

【生】等量的 NaHCO3 與酸反應產(chǎn)生的 CO2 氣體更加多。

【師】現(xiàn)在同學們知道為什么方法 5 比方法 3 蒸出來的饅頭效果更好了嗎？

【生】一方面，NaHCO3 受熱分解產(chǎn)生 CO2 氣體;另一方面，NaHCO3 能與酸反應，且等量的 NaHCO3 與酸反應時比受熱分解時能產(chǎn)生更多的 CO2 氣體。

【師】除了 NaHCO3 和食醋，還有哪些碳酸鹽及酸可以組成復合膨松劑？

【生】碳酸鹽：初中學過 NH4HCO3 受熱會分解生成氨氣，或許它可以;酸：其他可食用的酸性物質(zhì)。

【師】對！常用作膨松劑的碳酸鹽是 NaHCO3 和 NH4HCO3，這兩種碳酸鹽都受熱易分解且可以與酸反應。除了食醋，還可以用檸檬酸、酸奶等。

任務 2 的設計意圖：引導學生通過類比、實驗得出NaHCO3 與酸反應的性質(zhì);學以致用，讓學生尋找新的復合膨松劑，運用新知識解決實際問題。

任務 3：探究 Na2CO3 與食醋蒸饅頭的原理。

筆者給出問題：為什么方法 4 可以蒸出饅頭，而方法 2 不行？Na2CO3 會像 NaHCO3 一樣受熱分解產(chǎn)生 CO2 氣體嗎？Na2CO3 可以與酸反應嗎？

學生分組進行實驗 3：①加熱Na2CO3;②Na2CO3 與酸反應。通過實驗，學生得出了兩個結論：①Na2CO3 受熱不易分解;②NaCO3 與酸反應會生成 CO2 氣體：Na2CO3+2HCl=2NaCl+ H2O+CO2↑。

【師】現(xiàn)在明白為什么方法 2 蒸出的饅頭是實心的，而方法 4 蒸出的饅頭較為蓬松的原因了嗎？

【生】Na2CO3 受熱不易分解，用它單獨蒸饅頭時無法產(chǎn)生 CO2 氣體使饅頭蓬松;但當用 Na2CO3 與食醋組合后，二者產(chǎn)生反應，產(chǎn)生較多的 CO2 使饅頭蓬松。

【師】為什么 NaHCO3 與食醋組合比 Na2CO3 與食醋組合蒸出來的饅頭更蓬松？

【生】NaHCO3 既可以受熱分解產(chǎn)生 CO2 氣體，又能與食醋反應產(chǎn)生 CO2 氣體;而 Na2CO3 受熱不分解，只與酸反應產(chǎn)生 CO2 氣體。因此前者比后者產(chǎn)生的 CO2 多，所以饅頭更蓬松。

接下來，筆者對學生的結論進行拓展提問：Na2CO3 和NaHCO3 均可與酸反應，它們分別與酸反應的劇烈程度如何？并要求學生進行拓展實驗：將 Na2CO3 和 NaHCO3 分別與酸反應，對比二者的實驗現(xiàn)象。拓展實驗結束后，筆者引導學生從實驗現(xiàn)象及離子方程式分析 NaHCO3 與酸反應更劇烈的原因。

任務 3 的設計意圖：學生對比 NaHCO3 和 Na2CO3 的性質(zhì)，得出 NaHCO3 與食醋組合蒸饅頭效果更好的原理;引導學生從微觀視角分析二者與酸反應劇烈程度不同的原因。

任務 4：探究饅頭有堿味的原因。

筆者給出問題：為什么使用方法 2 和方法 3 蒸出來的饅頭都有堿味？請學生探究產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，并設計實驗來驗證自己的猜想。

學生進行分組實驗 4：①探究 Na2CO3 和 NaHCO3 的水溶性;②利用酚酞探究 Na2CO3 和 NaHCO3 的水溶液堿性。通過實驗，學生得到結論：①溶解性：Na2CO3>NaHCO3;②二者水溶液的堿性大小：Na2CO3>NaHCO3，最終得出 NaHCO3 受熱易分解生成堿性更強的 Na2CO3 ，因此單用 Na2CO3 或 NaHCO3 蒸饅頭都會有堿味。

【師】既然 NaHCO3 可以單獨用作蒸饅頭的膨松劑，那么如何避免用它蒸出來的饅頭略帶堿味的問題？

【生】應該要注意用量。NaHCO3 過多就會生成更多的Na2CO3 ，使得饅頭有堿味，合適的用量效果就比較好。

【師】對。如果 NaHCO3 用量少，產(chǎn)生的 CO2 氣體就會減少，饅頭就沒有那么蓬松;如果用量過多，又會使饅頭有堿味。這也說明了 NaHCO3 與醋酸組合蒸饅頭的效果更加好。那么Na2CO3 能否單獨做膨松劑？為什么？

【生】不能。Na2CO3 受熱不易分解，難以使饅頭蓬松;且堿性太強，使蒸出來的饅頭有堿味，因此不能單獨用作膨松劑。但是可在面粉發(fā)酵后用它調(diào)節(jié)面團的酸度。

任務 4 的設計意圖：引導學生對比 NaHCO3 和Na2CO3 的性質(zhì)，使學生意識到即使組成相似的物質(zhì)，化學性質(zhì)不一樣，用途也不一樣，即“結構決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”;用化學知識解釋蒸饅頭遇到的現(xiàn)象，使學生體會到學習化學的價值。

任務 5：探究 Na2CO3 和 NaHCO3 的其他性質(zhì)。

筆者給出問題：Na2CO3 和 NaHCO3 還能與哪些物質(zhì)反應？二者是否能與堿、鹽反應？現(xiàn)象如何？

學生進行分組實驗 5：Na2CO3 和 NaHCO3 分別與堿性溶液，如 NaOH 溶液、Ca（OH）2 溶液、Ba（OH）2 溶液、鹽溶液，如 NaCl 溶液、CaCl2 溶液、BaCl2 溶液反應。

任務 5 的設計意圖：引導學生從定性、定量的角度探究 Na2CO3 和 NaHCO3 更多的性質(zhì)。

（三）課后

布置課后作業(yè)，讓學生利用本節(jié)課所學知識，設計膨松劑制作自己喜歡的發(fā)酵面食，并與其他同學交流、探討。

四、教學特色

1.創(chuàng)設真實情境，激發(fā)學生的學習興趣。本節(jié)課以生活中常見活動的“蒸饅頭”作為切入點，創(chuàng)設了用 5 種不同的方法來蒸饅頭，引起學生的好奇心。經(jīng)過整節(jié)課的學習，學生認識到碳酸鈉和碳酸氫鈉在生活生產(chǎn)中的價值，感受到化學的魅力，激發(fā)學習化學的興趣和熱情。

2.項目式教學，培養(yǎng)學生的科學探究能力。與常規(guī)的“碳酸鈉和碳酸氫鈉性質(zhì)”的教學不同，本節(jié)課研究物質(zhì)性質(zhì)的一般程序大致如下：通過教師的引導，學生從物質(zhì)用途出發(fā)，大膽猜想物質(zhì)性質(zhì)，設計實驗方案進行驗證，得出結論。學生在每一個任務的驅動下所做的實驗，都以探究性為主，這一過程有利于培養(yǎng)學生的科學思維能力、實驗操作能力及團隊合作能力，有助于發(fā)展學生“證據(jù)推理與模型認知能力、科學探究與創(chuàng)新意識”的核心素養(yǎng)。

【參考文獻】

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【作者簡介】甘燕芳（1992— ） ，女，籍貫廣西貴港，二級教師，現(xiàn)就職于廣西師范大學，研究方向為中學化學教育。