“鈉在空氣中燃燒”實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的項(xiàng)目式教學(xué)探究

燕聰聰　崔繼文

摘 要：文章以“鈉在空氣中燃燒”實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為真實(shí)情景，以探究鈉在空氣燃燒實(shí)驗(yàn)中的白煙為主題，開(kāi)展項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)，旨在培養(yǎng)學(xué)生探索未知、崇尚真理的意識(shí)，提升科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任的素養(yǎng).

關(guān)鍵詞：鈉在空氣中燃燒；項(xiàng)目式教學(xué)；高中化學(xué)

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-0333（2023）24-0098-04

收稿日期：2023-05-25

作者簡(jiǎn)介：燕聰聰（1996.10-），女，河南省南陽(yáng)人，碩士，從事學(xué)科教學(xué)研究；

崔繼文（1967.1-），男，黑龍江省佳木斯人，博士，教授，從事化學(xué)、材料化學(xué)研究.

在進(jìn)行“鈉在空氣中燃燒”實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為：鈉迅速熔化成光亮的小球，劇烈燃燒，產(chǎn)生黃色火焰，冒出大量白煙，有淡黃色固體生成.但在教學(xué)參考資料中，卻絲毫沒(méi)有提及到白煙的生成.對(duì)此學(xué)生表示疑惑，對(duì)于這種明顯可以觀察到的現(xiàn)象，為什么不寫進(jìn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象里？白煙又是什么？不僅學(xué)生疑惑，筆者也很疑惑，是因?yàn)榘谉熯@個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為無(wú)關(guān)緊要因素，還是因?yàn)閰⒖嫉慕虒W(xué)參考資料有問(wèn)題？在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中其他教師又是怎樣來(lái)解決這一問(wèn)題的？帶著這些疑問(wèn)，筆者對(duì)鈉在空氣中燃燒實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行探索，并以此問(wèn)題為真實(shí)情景，開(kāi)展項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生在做項(xiàng)目的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的應(yīng)用與建構(gòu)，并落實(shí)化學(xué)核心素養(yǎng).1 問(wèn)題的探究

1.1 探究教學(xué)參考資料的影響

1.1.1 市面常見(jiàn)教學(xué)參考資料匯總

筆者將市面上常見(jiàn)的教學(xué)參考資料進(jìn)行了匯總，發(fā)現(xiàn)教學(xué)參考資料中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象都是熔化為小球，劇烈燃燒，火焰呈黃色，生成淡黃色固體.

1.1.2 教學(xué)參考資料中呈現(xiàn)部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因分析

1.1.2.1 以《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》為準(zhǔn)則

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》是規(guī)定高中化學(xué)的課程性質(zhì)、課程目標(biāo)、內(nèi)容目標(biāo)、實(shí)施建議的教學(xué)指導(dǎo)性文件^［1］.教學(xué)資料參考書是以課程標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)則的，在《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中提到“鈉在空氣中燃燒”實(shí)驗(yàn)的主要目的是知道淡黃色固體是過(guò)氧化鈉，再通過(guò)與鈉和氧氣在常溫下生成氧化鈉形成對(duì)比，得出實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要注意控制溫度、壓強(qiáng)、溶液的濃度等條件，這是因?yàn)橥瑯拥姆磻?yīng)物在不同的條件下會(huì)發(fā)生不同的反應(yīng)的結(jié)論.因此教學(xué)參考資料并沒(méi)有對(duì)《課程標(biāo)準(zhǔn)》中沒(méi)有提到的白煙進(jìn)行具體描述.

1.1.2.2 “鈉在空氣中燃燒”實(shí)驗(yàn)仍需探究

筆者查閱文獻(xiàn)與資料，發(fā)現(xiàn)關(guān)于鈉燃燒實(shí)驗(yàn)的研究性文章在期刊上多有報(bào)道，至今仍有疑惑尚未完全解決，疑惑白煙是什么，它的化學(xué)成分是氧化鈉，還是過(guò)氧化鈉，還是氧化鈉和氧化鈉混合物，或者是其他氧化物，至今沒(méi)有詳細(xì)的說(shuō)明；冉甜老師認(rèn)為白煙的成分主要是由兩部分構(gòu)成，一部分白煙是由鈉表面的煤油及其分解產(chǎn)物所形成，另一部分白煙是過(guò)氧化鈉分解（可能含少量氧化鈉）所產(chǎn)生的^［2］；劉懷樂(lè)老師認(rèn)為鈉在空氣中燃燒，反應(yīng)溫度必然會(huì)很快升高到遠(yuǎn)超Na₂O₂的分解溫度，直接生成Na₂O₂的分解產(chǎn)物Na₂O（白煙）^［3］.

1.2 探究實(shí)際教學(xué)過(guò)程

對(duì)于這樣的情況，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中其他教師又是怎么做的？為此筆者進(jìn)行了一個(gè)問(wèn)卷調(diào)查，通過(guò)對(duì)本年級(jí)組19位教師進(jìn)行調(diào)查，其中11位為近三年的新教師，8位為超過(guò)三年教學(xué)年限的教師.

通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查，發(fā)現(xiàn)58%教師都是簡(jiǎn)單地講解白煙是過(guò)氧化鈉，對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康臎](méi)有太大影響，不需過(guò)多了解；31%教師認(rèn)為白煙是無(wú)關(guān)變量，講解時(shí)可以略過(guò)；11%教師告知學(xué)生白煙至今沒(méi)有被明確，仍需探索.

筆者在課后對(duì)學(xué)生進(jìn)行了詢問(wèn)，發(fā)現(xiàn)他們還是對(duì)老師講解的白煙是過(guò)氧化鈉充滿了質(zhì)疑，認(rèn)為過(guò)氧化鈉是淡黃色固體，怎么可能是白煙，并且很想知道為什么會(huì)產(chǎn)生白煙以及白煙的成分，并且還很積極地查閱資料，小組討論，向教師展示他們的猜想.

2 問(wèn)題的解決

2020版《新課程標(biāo)準(zhǔn)》中多次提到高中化學(xué)課程性質(zhì)在于提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，而開(kāi)展項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)對(duì)發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)有獨(dú)特的價(jià)值.項(xiàng)目式教學(xué)讓學(xué)生能夠從源頭問(wèn)題去思考，把“情境”“問(wèn)題”和“學(xué)習(xí)活動(dòng)”融為一體^［4］.

對(duì)于學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)“鈉在空氣中燃燒”實(shí)驗(yàn)中所遇到的疑惑，通過(guò)開(kāi)展項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)，將教學(xué)中遇到的問(wèn)題作為真實(shí)的情景，以“探索鈉在空氣中燃燒實(shí)驗(yàn)中的白煙”為項(xiàng)目主題，引導(dǎo)學(xué)生猜想物質(zhì)成分并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，激發(fā)學(xué)生思考質(zhì)疑，再利用實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)以及探索未知、崇尚真理的意識(shí)，最后再對(duì)鈉燃燒實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)，將綠色化學(xué)理念融合到化學(xué)課程中.

2.1 項(xiàng)目主題的選擇

通過(guò)設(shè)立“探索鈉在空氣燃燒實(shí)驗(yàn)中的白煙”這一項(xiàng)目，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，以猜測(cè)鈉與氧氣加熱實(shí)驗(yàn)的白煙以及設(shè)計(jì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)為教學(xué)主線，深化學(xué)生對(duì)鈉與氧氣燃燒的認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生思考質(zhì)疑，培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng).

2.2 項(xiàng)目目標(biāo)的確立

（1）通過(guò)查閱相關(guān)資料，對(duì)白煙進(jìn)行猜測(cè)，培養(yǎng)信息搜集與處理能力.

（2）通過(guò)設(shè)計(jì)相關(guān)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)能力及實(shí)驗(yàn)操作能力，發(fā)展證據(jù)推理學(xué)科核心素養(yǎng).

（3）通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，未必能夠得到科學(xué)的證據(jù)鏈，感悟化學(xué)科學(xué)探究永遠(yuǎn)沒(méi)有止境，要思考和質(zhì)疑.

（4）通過(guò)對(duì)鈉燃燒實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)，減少白煙在空氣中的擴(kuò)散，將綠色化學(xué)理念融入到化學(xué)課程中，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感.

2.3 項(xiàng)目任務(wù)及教學(xué)流程（見(jiàn)表1）

2.4 項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)施（見(jiàn)表2）

2.5 項(xiàng)目式教學(xué)效果與反思

在教學(xué)過(guò)程中，將學(xué)生分成小組，小組之間分工明確，從多種途徑收集并分享相關(guān)資料，為探究“鈉在空氣中燃燒”實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的白煙提供有力支持.課堂上學(xué)生積極猜測(cè)白煙的成分并設(shè)計(jì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，大大地提高了學(xué)生的動(dòng)手能力、合作能力以及完成任務(wù)的能力，使學(xué)生在化學(xué)課上獲得較多的成就感，擁有探索未知、崇尚真理的意識(shí)，最后嘗試并改進(jìn)“鈉在空氣中燃燒”實(shí)驗(yàn)的裝置，培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)意識(shí)，提升科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任感.

教師要充分發(fā)揮規(guī)劃、設(shè)計(jì)、協(xié)調(diào)能力.比如在進(jìn)行任務(wù)2時(shí)應(yīng)該讓各小組互相進(jìn)行提問(wèn)與指正，能夠加深學(xué)生對(duì)該實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)；在進(jìn)行任務(wù)3時(shí)，教師可以選擇與周邊的大學(xué)合作，爭(zhēng)取可以獲得X射線衍射儀的支持，為實(shí)驗(yàn)的成功增添一份力量.學(xué)生操作性實(shí)驗(yàn)不太熟練，應(yīng)多進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)活動(dòng).

基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的疑難，既有技術(shù)層面上的，也有理論層面上的，有些過(guò)去認(rèn)為已經(jīng)解決的問(wèn)題，其實(shí)并未完全解決，尚有探究的空間.在日常教學(xué)中還會(huì)遇到諸如本文中的此類問(wèn)題，教師可以以這些問(wèn)題為真實(shí)情景，采用項(xiàng)目式教學(xué)的方式，引領(lǐng)學(xué)生不斷質(zhì)疑，不斷探索，在探索中領(lǐng)略化學(xué)的魅力，在探索中培養(yǎng)解決問(wèn)題和創(chuàng)新合作的能力，在探索中落實(shí)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng).

參考文獻(xiàn)：

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［3］ 劉懷樂(lè).鈉在空氣中燃燒制過(guò)氧化鈉的再實(shí)踐和再認(rèn)識(shí)［J］.化學(xué)教育，2009，30（03）：67-69.

［4］ 史鵬園.高中化學(xué)教學(xué)中項(xiàng)目學(xué)習(xí)的理論構(gòu)建與案例研究［D］.新鄉(xiāng)：河南師范大學(xué)，2019.

［責(zé)任編輯：季春陽(yáng)］