批判性思維下碳酸鈉與碳酸氫鈉的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

楊燕寧 倪剛

寧夏大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 750021

0 引言

批判與質(zhì)疑作為學(xué)生發(fā)展的一個(gè)基本要點(diǎn)在《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》中被提出，合理思考、理性質(zhì)疑能夠幫助學(xué)生解決綜合復(fù)雜的問(wèn)題[1]。普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)提出了“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”的核心素養(yǎng)，要求學(xué)生學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，依據(jù)問(wèn)題與假設(shè)、輔以化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入探究[2]。

基于批判性思維的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，需要提供真實(shí)的化學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，善于分析證據(jù)，輔以化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行推理判斷，作出合理評(píng)估，從而解決真實(shí)情境中的化學(xué)問(wèn)題。

1 基于批判性思維確定項(xiàng)目主題

碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)及應(yīng)用是人教版化學(xué)必修一第二章“海水中的重要元素——鈉和氯”中第一節(jié)第二課時(shí)的內(nèi)容，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)案例進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在教學(xué)時(shí)將碳酸鈉與碳酸氫鈉性質(zhì)的對(duì)比作為重點(diǎn)，而忽略了碳酸鈉和碳酸氫鈉在生活中的實(shí)際應(yīng)用[3]。制作饅頭是生活中最常見(jiàn)的場(chǎng)景。綜上，為了讓學(xué)生的所學(xué)能夠應(yīng)用于所作，以“饅頭無(wú)酸守護(hù)者——碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)及應(yīng)用”作為項(xiàng)目主題。

2 設(shè)計(jì)依據(jù)

2.1 內(nèi)容分析

內(nèi)容分析如表1所示。

表1 內(nèi)容分析

2.2 學(xué)情分析

已知：碳酸鈉和碳酸氫鈉的俗稱(chēng)、簡(jiǎn)單性質(zhì)和簡(jiǎn)單用途。

未知：碳酸鈉和碳酸氫鈉的其他性質(zhì)，碳酸鈉和碳酸氫鈉的鑒別，碳酸鈉和碳酸氫鈉在生活中的其他應(yīng)用。

難知：碳酸鈉與碳酸氫鈉在生活中的具體應(yīng)用，分別與它們的哪些性質(zhì)有關(guān)系。

3 項(xiàng)目教學(xué)目標(biāo)

3.1 知識(shí)目標(biāo)

1）了解碳酸鈉和碳酸氫鈉的主要性質(zhì)，總結(jié)鑒別二者的方法。

2）了解碳酸鈉和碳酸氫鈉在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。

3.2 能力目標(biāo)

分析碳酸鈉和碳酸氫鈉在廚房中的用途，推出其化學(xué)性質(zhì)。

3.3 素養(yǎng)目標(biāo)

在探究碳酸鈉和碳酸氫鈉性質(zhì)的過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)系生活現(xiàn)象與化學(xué)知識(shí)的能力。

4 教學(xué)設(shè)計(jì)思路

在真實(shí)問(wèn)題情境的建構(gòu)中，情境與三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)相對(duì)應(yīng)，教師通過(guò)提供有力的證據(jù)指導(dǎo)學(xué)生活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的達(dá)成，同時(shí)指出在此過(guò)程中批判性思維的體現(xiàn)，具體如表2所示。

表2 教學(xué)設(shè)計(jì)思路

5 項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程及結(jié)果

介紹項(xiàng)目背景，形成項(xiàng)目學(xué)習(xí)小組，確定項(xiàng)目主題，師生共同制訂計(jì)劃，明確項(xiàng)目任務(wù)，確定關(guān)于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的子任務(wù)，開(kāi)展探究，最終形成項(xiàng)目成果。

5.1 介紹項(xiàng)目背景，提出項(xiàng)目問(wèn)題

【項(xiàng)目背景】現(xiàn)代化學(xué)人張某某在制堿工廠考察時(shí)意外穿越到三國(guó)時(shí)期，他穿越時(shí)身上僅攜帶了一包碳酸鈉和一包碳酸氫鈉粉末。穿越后，他發(fā)現(xiàn)古代的饅頭又硬又酸，與現(xiàn)代的大相徑庭。以此為契機(jī)，向當(dāng)時(shí)蜀國(guó)丞相諸葛亮自薦他可以制作出蓬松且無(wú)酸的饅頭。

【提出項(xiàng)目問(wèn)題】如何為饅頭“去酸”？

5.2 師生合作規(guī)劃項(xiàng)目研究方案

【資料卡片】饅頭發(fā)酵時(shí)會(huì)產(chǎn)生酵母菌、二氧化碳、乙醇、乳酸、醋酸等物質(zhì)。制作饅頭時(shí)會(huì)加入適量的碳酸鈉或碳酸氫鈉。

【教師提問(wèn)】饅頭“去酸”，應(yīng)該選用哪種物質(zhì)。

【學(xué)生匯報(bào)1】從和面、發(fā)酵兩個(gè)步驟入手解決饅頭發(fā)酸的問(wèn)題；可以從饅頭的蒸制步驟入手解決饅頭發(fā)硬的問(wèn)題。

【學(xué)生匯報(bào)2】由資料卡片，猜測(cè)利用碳酸鈉或者碳酸氫鈉除酸。

【設(shè)計(jì)意圖】從饅頭的起源入手，增加學(xué)生對(duì)于傳統(tǒng)文化的重視。營(yíng)造生活化、趣味化的教學(xué)情境，提高學(xué)生對(duì)于本節(jié)課的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生從化學(xué)角度入手解決生活中實(shí)際問(wèn)題的能力。饅頭發(fā)硬發(fā)酸是因?yàn)樵陴z頭發(fā)酵的過(guò)程中，產(chǎn)生了多種酸性物質(zhì)。引發(fā)學(xué)生思考，可以利用哪些物質(zhì)，去除饅頭中的酸味。由一般到具體，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知的能力。

【教師提問(wèn)】如何驗(yàn)證碳酸鈉和碳酸氫鈉的酸堿性？

【學(xué)生回答】可用指示劑，以酚酞為例，若為堿性物質(zhì)，遇酚酞變紅?；蛘咧苯訙y(cè)量碳酸鈉與碳酸氫鈉溶液的pH，具體方案如表3所示。

表3 碳酸鈉與碳酸氫鈉的檢驗(yàn)方案

【教師點(diǎn)評(píng)】通過(guò)對(duì)碳酸鈉與碳酸氫鈉酸堿性的鑒別，發(fā)現(xiàn)碳酸鈉與碳酸氫鈉都顯堿性，同學(xué)們又初步判斷饅頭的發(fā)酸與發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的酸性物質(zhì)密不可分，通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，結(jié)合資料卡片的內(nèi)容，我們可以初步猜想解決饅頭發(fā)酸問(wèn)題可能需要用到碳酸鈉與碳酸氫鈉。

【設(shè)計(jì)意圖】給出與問(wèn)題有關(guān)的信息，為學(xué)生搭建證據(jù)推理的支架；鼓勵(lì)學(xué)生自主搜集資料，對(duì)于搜集到的資料進(jìn)行鑒別，鍛煉學(xué)生的批判性思維能力。

5.3 項(xiàng)目研究方案實(shí)驗(yàn)過(guò)程與成果

【子任務(wù)1 任務(wù)目標(biāo)】驗(yàn)證碳酸鈉和碳酸氫鈉的酸堿性。

【任務(wù)問(wèn)題】如何檢驗(yàn)碳酸鈉和碳酸氫鈉的酸堿性？

【子任務(wù)1 成果】了解饅頭發(fā)酸的原因后，對(duì)于碳酸鈉和碳酸氫鈉的酸堿性進(jìn)行驗(yàn)證，明確碳酸鈉或者碳酸氫鈉可去除饅頭的酸味。

【設(shè)計(jì)意圖】給出與問(wèn)題有關(guān)的信息，為學(xué)生搭建證據(jù)推理的支架，學(xué)生通過(guò)小組合作的方式，鍛煉合作能力、語(yǔ)言表達(dá)能力等；鼓勵(lì)學(xué)生自主搜集資料，對(duì)于搜集到的資料進(jìn)行鑒別，鍛煉學(xué)生的批判性思維能力。

【子任務(wù)2 任務(wù)目標(biāo)】碳酸鈉和碳酸氫鈉的鑒別。

【學(xué)生討論】學(xué)生根據(jù)討論結(jié)果，完善鑒別方案，如表4所示。

表4 碳酸鈉與碳酸氫鈉的鑒別

【教師總結(jié)】在以上的鑒別方案中，發(fā)現(xiàn)碳酸鈉與碳酸氫鈉都可以與澄清石灰水發(fā)生反應(yīng)，且產(chǎn)生了白色沉淀，因此，不可用澄清石灰水直接鑒別二者。

【子任務(wù)2 成果】

成果1：總結(jié)出三種鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉的方法，如表5所示。

表5 碳酸鈉與碳酸氫鈉鑒別方法總結(jié)

成果2：總結(jié)碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)，如表6所示。

表6 碳酸鈉與碳酸氫鈉性質(zhì)總結(jié)

【設(shè)計(jì)意圖】教師提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系所學(xué)，通過(guò)對(duì)比分析，初步提出鑒別碳酸鈉與碳酸氫鈉的方法，設(shè)計(jì)表格，利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證學(xué)生提出的方案，學(xué)生通過(guò)對(duì)方案的驗(yàn)證掌握鑒別碳酸鈉與碳酸氫鈉的原理方法。培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)的化學(xué)核心素養(yǎng)。

【子任務(wù)3 任務(wù)目標(biāo)】根據(jù)碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)猜測(cè)二者的用途，并通過(guò)查閱資料驗(yàn)證。

【教師提問(wèn)】市面上銷(xiāo)售的干粉滅火器利用了碳酸鈉或者碳酸氫鈉中的一種與酸反應(yīng)生成CO2的原理滅火，請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)本節(jié)課所學(xué)的知識(shí)，思考干粉滅火器的成分中是碳酸鈉與碳酸氫鈉中的哪種？

【學(xué)生回答】碳酸氫鈉與酸反應(yīng)的速率快于碳酸鈉，在短時(shí)間內(nèi)能夠快速產(chǎn)生CO2，有效抑制火災(zāi)的擴(kuò)大，因此干粉滅火器中主要用到的是碳酸氫鈉。同理，加碳酸氫鈉可以使饅頭松軟也是因?yàn)楫a(chǎn)生了CO2。

【教師提問(wèn)】治療胃酸時(shí)使用氫氧化鈉還是碳酸氫鈉？

【學(xué)生回答】胃酸也是酸的一種，碳酸氫鈉顯堿性，可用于抑制胃酸過(guò)多。

【教師補(bǔ)充】氫氧化鈉雖然是強(qiáng)堿，但因其具有腐蝕性，對(duì)人的口腔粘膜等具有破壞性，在醫(yī)學(xué)上不用氫氧化鈉作為治療胃酸的藥物。雖然碳酸氫鈉在理論上可以用于治療胃酸，但在醫(yī)學(xué)上通常選用氫氧化鋁治療胃酸過(guò)多。

【教師提問(wèn)】很多人喜歡用碳酸鈉或者碳酸氫鈉清洗水果蔬菜表面殘留的農(nóng)藥，你覺(jué)得這種做法正確嗎？

【資料卡片】不同的農(nóng)藥有酸堿性之分。因此，會(huì)造成水果蔬菜表面殘留的農(nóng)藥在化學(xué)性質(zhì)上存在差異，可能為酸性農(nóng)藥殘留物或堿性農(nóng)藥殘留物。

【學(xué)生回答】根據(jù)水果蔬菜表面農(nóng)藥殘留種類(lèi)的差異，若是酸性殘留物，由碳酸鈉和碳酸氫鈉都可以與酸發(fā)生反應(yīng)，可用二者清洗殘留在水果蔬菜表面的農(nóng)藥；若為堿性農(nóng)藥殘留物則不可以。

【子任務(wù)3 成果】碳酸鈉與碳酸氫鈉在生活中的用途與二者性質(zhì)的聯(lián)系，如表7所示。

表7 碳酸鈉與碳酸氫鈉用途—性質(zhì)聯(lián)系

【設(shè)計(jì)意圖】首尾呼應(yīng)，本設(shè)計(jì)從碳酸鈉與碳酸氫鈉的用途入手，又總結(jié)了碳酸鈉與碳酸氫鈉在生活中的其他用途。

5.4 項(xiàng)目成果梳理

【教師提問(wèn)】通過(guò)對(duì)于饅頭無(wú)酸的守護(hù)——碳酸鈉和碳酸氫鈉性質(zhì)及應(yīng)用的學(xué)習(xí)，你有哪些收獲？

【師生交流談?wù)摗?/p>

1）知道了饅頭發(fā)酸的主要原因，以及如何去除饅頭中的酸味；

2）學(xué)會(huì)應(yīng)用簡(jiǎn)單的方法鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉，并根據(jù)鑒別的結(jié)果總結(jié)碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)；

3）學(xué)習(xí)了碳酸鈉與碳酸氫鈉在生活中的其他用途。

6 項(xiàng)目教學(xué)反思

以張某某穿越到三國(guó)時(shí)期解決饅頭發(fā)酸發(fā)硬導(dǎo)入，提出了三個(gè)問(wèn)題：使饅頭發(fā)酸的是哪種物質(zhì)？如何除去酸味？碳酸鈉與碳酸氫鈉在生活中的應(yīng)用有哪些？本設(shè)計(jì)從碳酸鈉、碳酸氫鈉二者的用途入手，先討論二者的性質(zhì)，后探討二者的鑒別，落腳點(diǎn)又在二者的用途，體現(xiàn)了以始為終的思想，達(dá)到了學(xué)以致用、學(xué)思結(jié)合的結(jié)果。在用途—性質(zhì)—用途學(xué)習(xí)過(guò)程中，提升高中學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。