游戲化教學(xué)在高中化學(xué)中的應(yīng)用*
——以“碳酸鈉和碳酸氫鈉”的教學(xué)為例

劉志平 董 帥， 石登玲，3 湯希雁** 玉春勤

（1.南寧師范大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院 廣西 南寧 530001；2.南寧沛鴻民族中學(xué) 廣西 南寧 530021；3.南寧市第十五中學(xué) 廣西 南寧 530003）

一、教學(xué)背景分析

2018年《中國(guó)教育游戲發(fā)展報(bào)告》提出：在教學(xué)中使用游戲化教學(xué)能夠改善學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)不足的現(xiàn)狀。［1］《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版2020 年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）在基本理念中提出：高中化學(xué)課程以進(jìn)一步提升學(xué)生的核心素養(yǎng)為宗旨，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。［2］

新課標(biāo)要求，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)結(jié)合真實(shí)情境中的應(yīng)用實(shí)例和實(shí)驗(yàn)探究進(jìn)行授課，旨在讓學(xué)生了解這些物質(zhì)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。教師應(yīng)發(fā)揮對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)作用，緊密聯(lián)系生產(chǎn)和生活實(shí)際創(chuàng)設(shè)豐富的真實(shí)問題情境，采用多樣化的教學(xué)方式。游戲化教學(xué)擁有良好的教學(xué)反饋機(jī)制，［3］能夠通過獎(jiǎng)勵(lì)的設(shè)置以及活躍的課堂氛圍來進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)，使學(xué)生在游戲化的學(xué)習(xí)環(huán)境中完成學(xué)習(xí)、討論、設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)等任務(wù)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。

下面以“碳酸鈉和碳酸氫鈉”的教學(xué)為例，探究游戲化對(duì)教學(xué)的促進(jìn)作用。

二、教學(xué)目標(biāo)與評(píng)價(jià)目標(biāo)

1.教學(xué)目標(biāo)

（1）結(jié)合真實(shí)情境中的應(yīng)用實(shí)例，通過實(shí)驗(yàn)探究了解碳酸鈉、碳酸氫鈉的主要性質(zhì)以及其在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。（2）在游戲中，對(duì)碳酸鈉、碳酸氫鈉性質(zhì)進(jìn)行探究，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識(shí)，基于證據(jù)對(duì)物質(zhì)的變化提出可能的假設(shè)，提高認(rèn)知水平。

2.評(píng)價(jià)目標(biāo)

（1）通過對(duì)碳酸鈉和碳酸氫鈉實(shí)驗(yàn)探究方案的探討與交流，診斷并發(fā)展學(xué)生探究物質(zhì)性質(zhì)的水平和認(rèn)識(shí)物質(zhì)的水平。（2）通過碳酸鈉和碳酸氫鈉性質(zhì)的差異性，診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)碳酸鈉和碳酸氫鈉本質(zhì)的認(rèn)識(shí)進(jìn)階和認(rèn)識(shí)思路的結(jié)構(gòu)化水平。（3）通過在教學(xué)環(huán)節(jié)中游戲情境與游戲內(nèi)容的創(chuàng)設(shè)，診斷并發(fā)展學(xué)生在游戲環(huán)節(jié)中的合作水平及對(duì)化學(xué)價(jià)值的認(rèn)識(shí)水平。

三、游戲的準(zhǔn)備與設(shè)置

1.課前準(zhǔn)備

合作學(xué)習(xí)：提前將學(xué)生分好小組，每一列為一組。

獎(jiǎng)勵(lì)規(guī)則：本節(jié)課中每個(gè)小組中成員在進(jìn)行游戲活動(dòng)時(shí)，小組都會(huì)獲得積分，小組成員也將獲得相等分?jǐn)?shù)。積分可用于抽獎(jiǎng)，每2積分抽取一次，獎(jiǎng)勵(lì)物品包括：表揚(yáng)卡（65%）、零食（15%）、學(xué)習(xí)用品（15%）、消除卡（免寫一次作業(yè)，概率4%）、心愿卡（概率1%）等。

課前準(zhǔn)備：所需要的實(shí)驗(yàn)儀器、飲料。

2.游戲化教學(xué)流程

“碳酸鈉和碳酸氫鈉”的游戲化教學(xué)流程見圖1。

四、教學(xué)過程

1.走進(jìn)“二蘇”

【課題引入】碳酸鈉和碳酸氫鈉是化學(xué)中的一對(duì)“蘇式兄弟”，我們今天將要采用游戲的形式來學(xué)習(xí)“二蘇”的相關(guān)性質(zhì)。今天的課堂中，每個(gè)環(huán)節(jié)都可以獲得積分，積分能夠抽獎(jiǎng)獲得你們想要的東西。

展示用碳酸鈉和碳酸氫鈉制作饅頭的圖片，請(qǐng)同學(xué)們觀察，用碳酸鈉和碳酸氫鈉制備的饅頭有什么不同？

【“頭腦風(fēng)暴”游戲】同學(xué)各抒己見，闡述不同原因，闡述合理的同學(xué)所在的小組積1分。

【教師】今天我們一起探討為什么用碳酸鈉和碳酸氫鈉制作出來的饅頭不同。回答原因合理的同學(xué)所在的小組可以積得1分。

【學(xué)生1】碳酸鈉與面粉發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，使面粉成分發(fā)生改變但不會(huì)蓬松。

【學(xué)生2】碳酸氫鈉與其他物質(zhì)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生了氣體，使饅頭變蓬松。

【學(xué)生3】碳酸氫鈉本身受熱會(huì)分解，產(chǎn)生無毒的氣體，使得饅頭變得疏松多孔。

【教師】接下來我們一起通過幾組游戲來認(rèn)識(shí)“二蘇”，通過下面的一系列競(jìng)賽游戲，比拼我們對(duì)它們化學(xué)性質(zhì)的了解（見圖2）。

圖2 競(jìng)賽游戲

【設(shè)計(jì)意圖】從生活入手，將化學(xué)與生活緊密相連。引入頭腦風(fēng)暴游戲，讓學(xué)生暢所欲言，討論“蘇式兄弟”。設(shè)計(jì)并開展游戲化教學(xué)活動(dòng)。

2.認(rèn)識(shí)“二蘇”

【“知識(shí)碎片刮刮樂”游戲規(guī)則】每個(gè)小組派出代表進(jìn)行“刮刮樂”，“刮刮樂”卡片上分別寫上“碳酸鈉”“碳酸氫鈉”“溶解性”“堿性”“＞”“＜”“謝謝參與”“一顆糖”的字樣，學(xué)生通過競(jìng)賽環(huán)節(jié)一、環(huán)節(jié)二將刮出來的卡片進(jìn)行組合。其中抽到“一顆糖”字樣的小組直接積2分，“謝謝參與”字樣積0分，其它字樣在組合正確后積1分。

【競(jìng)賽環(huán)節(jié)一】

分別取0.5 g 碳酸鈉、碳酸氫鈉固體，滴幾滴水感受溫度變化，繼續(xù)加入5 mL 25℃左右的溫水振蕩。觀察溶解程度。

【競(jìng)賽環(huán)節(jié)二】

完成競(jìng)賽環(huán)節(jié)一后，向兩支試管中分別滴入2 滴酚酞溶液，觀察溶液顏色的變化。

【教師】請(qǐng)同學(xué)們利用刮出來的字樣進(jìn)行知識(shí)碎片的組合。經(jīng)過這兩個(gè)競(jìng)賽環(huán)節(jié)我們觀察到了什么現(xiàn)象？得出了什么結(jié)論？

【學(xué)生】我們?cè)诟?jìng)賽一中發(fā)現(xiàn)，碳酸鈉的溶解度大于碳酸氫鈉的溶解度。滴入酚酞后碳酸鈉溶液和碳酸氫鈉溶液都變紅了，但是碳酸鈉溶液的紅色更深，說明碳酸鈉的堿性要大于碳酸氫鈉。

【競(jìng)賽環(huán)節(jié)三】

【“飲料反應(yīng)知多少”游戲規(guī)則】提前讓學(xué)生準(zhǔn)備好飲料，對(duì)不同飲料的酸度進(jìn)行比較。在不同飲料中添加碳酸鈉、碳酸氫鈉，觀察反應(yīng)結(jié)果。能夠根據(jù)游戲效果提出自己正確觀點(diǎn)的同學(xué)所在小組積1分。

【教師】接下來的游戲活動(dòng)中，要借助大家都喜歡喝的飲料進(jìn)行。請(qǐng)每個(gè)小組派出一名代表進(jìn)行下面的實(shí)驗(yàn)。

【學(xué)生】準(zhǔn)備的飲料有：果粒橙、可口可樂、綠茶、元?dú)馍?、蘋果醋、脈動(dòng)飲料、紅牛飲料、奶茶。

【教師】首先，我們檢驗(yàn)它們的酸、堿性（見圖3），檢驗(yàn)酸、堿性后，將碳酸鈉和碳酸氫鈉與飲料進(jìn)行混合，觀察是否產(chǎn)生了氣體，產(chǎn)生氣體速率的快慢。能夠得出正確結(jié)論的小組積1分。

圖3 不同飲料pH對(duì)比

【學(xué)生】碳酸鈉和碳酸氫鈉都會(huì)與酸性飲料發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氣體，與堿性飲料不產(chǎn)生氣體。

【教師】這是因?yàn)樘妓徕c和碳酸氫鈉與酸性飲料中的H+發(fā)生了反應(yīng)，但是碳酸氫鈉產(chǎn)生的氣體更快更多，這說明碳酸氫鈉與酸反應(yīng)的速率要比碳酸鈉快。

【競(jìng)賽環(huán)節(jié)四】

【“探究設(shè)計(jì)我能行”游戲規(guī)則】根據(jù)教師所提供的實(shí)驗(yàn)儀器，學(xué)生進(jìn)行組裝，闡述組裝的理由并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。實(shí)驗(yàn)完成度最高的學(xué)生所在的兩個(gè)小組各積1分。

【教師】這里準(zhǔn)備了一些實(shí)驗(yàn)儀器，請(qǐng)同學(xué)們自由發(fā)揮組裝儀器，探究碳酸鈉和碳酸氫鈉的熱穩(wěn)定性，完成實(shí)驗(yàn)，完成度最高的兩個(gè)小組各積1分。

【學(xué)生】對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行組裝設(shè)計(jì)，完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（見圖4）。

圖4 學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

【教師】我們發(fā)現(xiàn)碳酸鈉受熱后沒有變化，而碳酸氫鈉受熱后產(chǎn)生了氣體，通過實(shí)驗(yàn)可以知道氣體是二氧化碳。因此，蒸饅頭時(shí)我們通常選用的是小蘇打，在干粉滅火器中同樣也含有碳酸氫鈉。

【設(shè)計(jì)意圖】開展“競(jìng)賽活動(dòng)”，學(xué)生通過四個(gè)項(xiàng)目的游戲比賽為小組獲得積分，激發(fā)學(xué)生在游戲體驗(yàn)中的“好奇心”與“好勝心”。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)從宏觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，進(jìn)展到微觀的本質(zhì)，體現(xiàn)宏觀辨識(shí)與微觀探析的核心素養(yǎng)，通過游戲的方式讓學(xué)生體驗(yàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的魅力，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的核心素養(yǎng)。

3.辨別“二蘇”

按下列環(huán)節(jié)進(jìn)行辨別“二蘇”的教學(xué)（見圖5）。

圖5 辨別“二蘇”的游戲環(huán)節(jié)

【“一站到底知識(shí)搶答”游戲規(guī)則】小組代表抽取參賽資格，本輪游戲?qū)⒂袃蓚€(gè)小組進(jìn)行對(duì)決。游戲在兩個(gè)小組間進(jìn)行，拋出一系列的問題進(jìn)行提問，小組內(nèi)的成員按照座位前后順序與另一小組相同位置的同學(xué)進(jìn)行搶答，每一題搶先答對(duì)的小組積1分。

【問題設(shè)計(jì)】碳酸鈉和碳酸氫鈉的俗名、碳酸鈉和碳酸氫鈉的顏色狀態(tài)、碳酸鈉和碳酸氫鈉的溶解度、酸堿性比較、碳酸鈉和碳酸氫鈉與酸反應(yīng)的現(xiàn)象、碳酸鈉和碳酸氫鈉與酸反應(yīng)的方程式、碳酸鈉和碳酸氫鈉的熱穩(wěn)定性、碳酸鈉和碳酸氫鈉的用途。

【教師】拋出以上問題，讓學(xué)生進(jìn)行搶答。

【學(xué)生】搶答問題，獲得積分。

【“火眼金睛辨別能手”游戲規(guī)則】未參加上面游戲環(huán)節(jié)的其余兩個(gè)小組代表抽簽參賽資格，本輪游戲由兩個(gè)小組進(jìn)行對(duì)決。存放碳酸鈉和碳酸氫鈉的試劑瓶沒有貼標(biāo)簽，同學(xué)利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行辨別并貼上標(biāo)簽，兩個(gè)小組間進(jìn)行搶答，按照座位前后順序與另一小組相同位置的同學(xué)進(jìn)行搶答，搶先答對(duì)則小組積1 分。

【教師】我這里有兩瓶試劑，已知是碳酸鈉和碳酸氫鈉，現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們發(fā)揮自己的聰明才智，來給它們貼上標(biāo)簽。

【學(xué)生】通過溶解度大小的實(shí)驗(yàn)、堿性強(qiáng)弱的檢驗(yàn)、與酸反應(yīng)速率的快慢、熱穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)來辨別碳酸鈉與碳酸氫鈉，然后貼上標(biāo)簽。

【設(shè)計(jì)意圖】通過游戲教學(xué)，營(yíng)造緊張刺激的模擬場(chǎng)景，輕松愉悅的學(xué)習(xí)環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生在游戲中鞏固本節(jié)課知識(shí)，構(gòu)建碳酸鈉和碳酸氫鈉的知識(shí)體系。

4.統(tǒng)計(jì)積分，布置作業(yè)

【師生】統(tǒng)計(jì)積分，課后進(jìn)行抽獎(jiǎng)（見圖6）。

圖6 統(tǒng)計(jì)積分布置作業(yè)

布置作業(yè)：用廚房用品配制出碳酸鈉溶液，清洗桃子，拍照并觀察清洗前后桃子表面顏色的不同，［4］搜集資料找出原因（桃子富含花青素，pH變化會(huì)使得花青素顏色發(fā)生變化，如遇堿性會(huì)變藍(lán)，隨著堿性增強(qiáng)會(huì)變?yōu)槟G色［5］）。

【設(shè)計(jì)意圖】將本節(jié)課的積分情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，公布結(jié)果，并在課后組織積分抽獎(jiǎng)，完善獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制。將興趣實(shí)驗(yàn)作為作業(yè)布置，讓學(xué)生探究討論化學(xué)在生活中的應(yīng)用，貼近學(xué)生生活實(shí)際。

五、總結(jié)

1.游戲化教學(xué)能夠培養(yǎng)和提升學(xué)生間的合作能力

在游戲化教學(xué)中，能夠通過生生互動(dòng)合作進(jìn)行問題的解決，在合作的過程中明顯感受到學(xué)生之間思維的碰撞，達(dá)到合作能力的提升以及知識(shí)獲取的預(yù)期目標(biāo)。

2.讓學(xué)生喜歡化學(xué)學(xué)科，減少學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的倦怠

在游戲化的學(xué)習(xí)中，學(xué)生能充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，提升自我效能，使得學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的倦怠有所減少，從而達(dá)到提升興趣的預(yù)期目標(biāo)。

3.激發(fā)并提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力

游戲化教學(xué)在實(shí)施過程中，學(xué)生能夠主動(dòng)進(jìn)行知識(shí)的獲取，通過參與游戲教學(xué)環(huán)節(jié)，整體提升了參與度，隨著游戲的進(jìn)行逐步提升學(xué)生對(duì)化學(xué)的情感，從而達(dá)到激發(fā)并提升學(xué)生學(xué)習(xí)能力的預(yù)期目標(biāo)。

4.“寓教于樂”，在“樂中學(xué)”，于“樂中悟”

在游戲化教學(xué)的實(shí)施中，課堂氣氛輕松愉悅，學(xué)習(xí)氛圍開心快樂，在課堂中營(yíng)造了一種良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，能夠讓學(xué)生在“樂中學(xué)”，充分感悟化學(xué)的魅力，達(dá)到“樂中悟”，體現(xiàn)了游戲化教學(xué)“寓教于樂”的核心思想。