玩轉校本課

許冰婷

摘 要：基于化學核心素養的思考，本人設計了鋁與水蒸氣反應的優化設計，彌補教材中鋁與水難以直接反應的不足。優化后實驗方案具有操作簡便性、安全性、環保性、趣味性。學生自主探究實驗，激發學生學習化學的興趣，培養了學生實驗探究與創新意識。

關鍵詞：校本課程;化學核心素養;鋁與水蒸氣;自主探究

提升中學生化學學科核心素養，已成為我們教育者共同研究的課題。而受傳統教學和應試教育的影響，多數教師在教學過程中依然只是圍繞著“知識與技能”一維目標，并沒有落實化學核心素養下的教學[1]。核心素養的要求不再是單純的從化學學科的角度來教學，而是從提升學生科研探究、創新意識、科學態度和社會責任等品質進行滲透教學，這對教師是一個機遇，也是巨大的挑戰。

鋁作為生活中重要的金屬材料，學習鋁單質及其合金的性質，有助于培養學生主動應用化學知識和原理，來改善生產和生活的實際，從而培育化學使生活更加美好的化學情懷。基于這樣的思考，本人設計并改進了鋁與水反應，核心目標是：實驗探究與創新意識，引導學生能夠自主設計并優化實驗方案，獨立完成實驗操作，能對觀察記錄的實驗信息進行加工并獲得結論。

一、教學過程

【問題引入】同學們你們知道鋁可以跟水或者水蒸氣反應嗎？同學們根據金屬鈉鎂的性質進行小組討論下。

【自由討論】根據已學知識鈉鎂可以與水反應置換出氫氣，鐵也可以與水蒸氣在高溫下發生置換反應，鋁活潑性僅次于鈉鎂，又比鐵活潑，所以同學給出“鋁可以跟水蒸氣反應”的猜測。

【常規方法驗證】金屬鋁與水加熱下反應，該實驗直至水沸騰幾乎看不到氣泡，同學們紛紛提出由于鋁表面有層致密的氧化膜，所以阻止鋁與水蒸氣反應。

【追問】有沒有不用除去氧化膜，就讓內部的鋁與水反應呢？

有同學提出活潑金屬鈉鎂著火不能用水滅火的原理，提出先燃燒鋁單質，然后在上方滴水。在探索的過程中，同學們發現鋁片和鋁箔均不能在空氣中燃燒，是因為表面有層致密的氧化膜，所以同學們采用表面積更大的鱗狀鋁粉，成功的將鋁粉燃燒，改進裝置如圖1。

鋁與水蒸氣反應改進裝置一，步驟：1.取適量鋁粉平鋪在石棉網上;2.對鋁粉加熱，可用點燃的鎂條引燃鋁粉;3.用吸有H2O膠頭滴管滴在燃燒的鋁粉上方。現象：鋁粉燃燒，像火山一樣蔓延，滴水后火焰竄得很高（效果如圖2），也證明了鋁與水蒸氣可以反應，生成可燃氣體，但是由于氣體量少，無法收集。

【創設問題情境】

如何設計一個實驗，收集產生并驗證的氣體呢？同學們查閱文獻和資料，再次進入實驗室。有人提出除去鋁表面的氧化膜，然后再與水蒸氣反應，提出用汞鹽來處理鋁片，但是汞會造成重金屬污染，所以這個實驗的關鍵就是如何既科學又環保地除去氧化膜，除去氧化膜后又如何保護鋁不被再次氧化。有人提出2018年全國Ⅰ卷理綜26題的裝置，就是在無氧環境下制備產物，受到裝置的啟發，在老師的引導下設計了圖3、4的改進裝置[3]。鋁與水蒸氣反應改進裝二：

1.去除氧化膜

按照實驗裝置圖3所示組裝儀器。將繩子掛著鋁片裝入到試管中懸空，塞上橡膠塞。用注射器將鹽酸打入試管中，待左邊燒杯中不斷產生氣泡，認為氧化膜以除盡。

2.排出空氣和剩余的鹽酸

按照實驗裝置圖4所示，先打開K1關閉K2，慢慢注入混有酚酞的飽和碳酸鈉溶液，當左導氣管口有氣泡冒出時，打開K2關閉K1。當試管內的溶液顯淺紅色時，停止注入飽和碳酸鈉溶液。

3.鋁和水蒸氣反應

點燃酒精燈，使液體沸騰，產生的水蒸氣與鋁接觸，將左導氣管插入裝有肥皂水的表面皿，待產生大量氣泡后點燃，可看到氣泡燃燒，并聽到輕微的爆鳴聲。

二、實驗效果評價

1.操作簡便安全，效果明顯：方案一燃燒鋁再與水反應，竄起的火焰給學生帶來視覺的沖擊，效果明顯。方案二在封閉裝置中去除氧化膜，用產生的CO2將多余的鹽酸排出，創造無氧環境，防止鋁再次被氧化。兩個方案操作操作用時短，均可作為課堂演示實驗。

2.實驗創新：兩個方案成功設計鋁與水蒸氣反應，彌補教材中鋁不能與水直接反應的不足。

3.對環境友好無污染：用稀鹽酸除去氧化膜，避免汞鹽造成的重金屬污染。

4.增強實驗趣味性：方案二將產生的氫氣泡沫點燃，增加了實驗的趣味性。

三、教學反思

從演示實驗到學生自主探究實驗，再到創新實驗，學生參與整個過程，符合化學核心素養下的科學探究與創新精神，同時又滲透可持續發展意識和綠色化學觀念。敢于對教材上知識的不足提出質疑，實事求是，尊重科學的批判性精神。

參考文獻

[1]喻平.發展學生學科核心素養的教學目標與策略[J].課程·教材·教法，2017（1）：48-53.

[2]常聰，譚學才.證據推理與模型認知核心素養的教學案例研究[J].中學化學，2017（9）：9～10.

[3]喬麗麗，李萍.鋁和水蒸氣反應實驗的綠色化設計[J].中學化學教學參考，2010（1）：48

本文系：2019年度泉州市基礎教育課程教學研究課題“STEM視域下高中化學實驗教學探究”（課題編號：QJYKT2019-045QJYKT2019-045QJYKT2019-045）階段性研究成果。