對分課堂在高中化學實驗課中的應用探究
——以“碳酸鈉與碳酸氫鈉的鑒別、除雜與相互轉化實驗”為例

阮家鵬，鄔 榮，程花蕾，陳 強

(寶雞文理學院化學化工學院，陜西 寶雞 721013)

隨著素質教育的不斷推進，促進全體學生全面發展的口號逐漸喊響。高中化學實驗課正是一個很好培養學生的實踐能力、創新能力與化學學科核心素養的途徑，但在實驗課當中依然存在著諸多教與學的問題。當前，高中化學實驗教學現狀是90%以上都是演示實驗[1]，這很難激發起學生的學習興趣和主動性。對分課堂是復旦大學張學新教授提出的一種新的教育模式，其將講授法與討論法相結合，以講授、內化吸收、討論三個環節來展開課堂教學[2]。依據實驗課的特點，本研究在內化吸收環節做了相應轉變，將內化吸收環節分為初步內化和深入內化兩個環節，重點將放在學生自己動手實驗的深入內化環節上。為解決上述提出的實驗課中的問題，文章將以當堂對分的形式為基礎展開教學設計。

1 問題提出與可行性分析

1)問題提出。李煜在《對面向21世紀的中學化學實驗教學改革的思考》[3]中指出，目前中學化學驗證性實驗多探究性實驗少。從整個高中化學課程來看，高中化學實驗課所占比例較小、實驗次數少，實驗內容依附于考試的現象嚴重，實驗的開展均是以教師為主體而非學生。當前高中化學實驗課與新課改下要求實驗要培養學生發現問題解決問題的能力以及培養學生實踐能力與創新意識的能力的目標并不吻合。究其原因，一是因為實驗課不受到重視，二是傳統的教學方法和教學模式在中學化學實驗課的應用中具有一定的局限性。

2)可行性分析。對分課堂與中學化學實驗在理論基礎上有諸多契合點，根據調查中學化學實驗具有四大理論基礎，分別是建構主義學習理論、多元智能理論、有意義學習理論、人本主義學習理論。對分課堂教學模式具有建構主義學習理論、人本主義學習理論、合作學習理論、多元智能學習理論等理論基礎。二者在理論基礎上有共同之處，因此將對分課堂教學模式應用于高中化學實驗課當中具有可行性。

2 對分課堂模式下的‘碳酸鈉與碳酸氫鈉的鑒別、除雜與相互轉化實驗’教學設計概要

2.1 講授環節

1)明確目標，講授重點

[教師]：本節課我們將進行碳酸鈉與碳酸氫鈉的鑒別、除雜與相互轉化實驗。首先要掌握二者的物理性質和化學性質，物理性質主要包括二者的顏色、形狀，化學性質包括他們的溶解度、酸堿性、熱穩定性以及與酸的反應。并通過他們的化學性質對他們進行鑒別、除雜以及探究他們之間的相互轉化。

①探究物理性質，展示碳酸鈉與碳酸氫鈉的樣本讓學生自主觀察。

②探究其化學性質時展開五組實驗，每一組進行一個實驗。向學生們講授實驗的目的、操作步驟和實驗要點，但在具體實驗探究方面不予精細講解讓學生在實驗過程中自主進行。之后分組依次進行檢驗酸堿性實驗、探究碳酸鈉與碳酸氫鈉的溶解度實驗、探究碳酸鈉與碳酸氫鈉與酸反應的實驗、碳酸鈉與碳酸氫鈉的熱穩定性探究實驗、探究碳酸鈉與碳酸氫鈉和氯化鈣的反應實驗。

2)內化吸收環節

①初步內化，展開思考。

[教師]：每一組的同學都明確自己本組實驗目標后，給大家少許時間再仔細回顧一下自己組實驗的操作過程以及實驗過程中會出現的問題以及不解之處。

[學生]：內化實驗實驗要點、細想實驗正確操作以及考慮在實驗過程中可能會出現的問題。

②深入內化，展開實驗。

按照分組各小組展開實驗，按照分工進行實驗操作并記錄實驗現象、結果。教師作為輔助，在實驗困難和有實驗突發情況時給予幫助。深入內化環節要讓學生自主參與實驗，在過程中構建自己的認知。通過實驗學生可得結論：

a)碳酸鈉溶解度比碳酸氫鈉大，且在溶解時會放出熱量。碳酸氫鈉也可溶于水，溶解度相對較小且無溫度變化。

b)加入酚酞后碳酸鈉溶液變色程度比碳酸氫鈉大，得出碳酸鈉的堿性是要比碳酸氫鈉大的。

c)加熱時碳酸鈉無明顯變化，但碳酸氫鈉會迅速分解產生的氣體可以使澄清石灰水變渾濁，可得知碳酸氫鈉加熱后會生成二氧化碳。

d)與鹽酸反應時碳酸氫鈉會立即產生氣泡碳酸鈉則需要一段時間，且在反應過程中碳酸氫鈉產生比氣泡的速率要比碳酸鈉快。

e)碳酸鈉與氯化鈣反應后會產生白色固體沉淀，碳酸氫鈉與氯化鈣反應無明顯現象。

2.2 討論環節

1)自由討論環節：本環節當中學生將帶著自己在實驗中記錄的現象、結論以及疑問在小組中展開討論。

[學生1]：碳酸鈉與碳酸氫鈉的物理性質相差并不大，為什么碳酸鈉的堿性要強一些呢？

[學生2]：碳酸鈉溶液顯堿性是因為碳酸根的水解，并且碳酸根可以進行兩步水解，碳酸氫跟只能進行一步水解而且水解程度小，碳酸鈉的堿性自然要比碳酸氫鈉大一些。

[學生3]：在進行二者與酸反應的實驗時，我們應該注意哪些細節？

[學生4]：首先，鹽酸具有腐蝕性和揮發性做實驗時要注意安全，用完后要及時密封放回。另外本實驗的重點在于觀察實驗開始時和過程中產生氣體的速率快慢，生成的氣體溶于水且密度比空氣大應該用向上排空氣法收集，用澄清石灰水來檢驗生成氣體是一個簡單有效的選擇。

[學生5]：在加熱固體的過程中我們應該怎樣正確操作？實驗裝置有沒有什么要注意的地方？

[學生6]：首先在加熱時我們要對實驗裝置進行預熱，并且要用酒精燈外焰加熱。其次，因為碳酸氫鈉加熱時會有水產生，為了防止回流我們應該將試管口微微向下傾斜。

[學生7]：為什么碳酸氫鈉加熱會分解？如果條件到達，碳酸鈉可以加熱分解嗎？

[學生8]：并不是碳酸鈉不能受熱分解，只是他的分解溫度要高一些，在500 ℃時碳酸鈉也可受熱分解為二氧化碳和氧化鈉。

......

2)帶著問題討論環節

[教師]：討論環節中仍有未解決的問題，如何對碳酸鈉與碳酸氫鈉進行除雜、相互轉化？可否利用剛才做過的實驗來延伸出答案并做出本堂課的總結呢？

[學生1]：根據剛才的實驗，我發現碳酸氫鈉在熱分解中產生了二氧化碳氣體和水，通過課本我也發現最后的產物就是碳酸鈉。如果碳酸鈉中混有碳酸氫鈉我們只要熱分解掉碳酸氫鈉不就好了嗎？

[學生2]：沒錯，同樣的如果碳酸氫鈉中混有碳酸鈉我們是不是只要在特定條件下加入水和二氧化碳就可以使碳酸鈉變回碳酸氫鈉呢？

[學生3]：如果是碳酸鈉溶液中混入碳酸氫鈉應該怎么辦？

[學生4]：我們可以選擇氫氧化鈉溶液，碳酸氫根和氫氧根反應生成碳酸根和水，產物只有Na+、CO32-、H2O

[學生5]：從討論中我總結出二者的相互轉化規律，碳酸鈉轉化為碳酸氫鈉需要在一定條件下加水和二氧化碳，碳酸氫鈉轉化為碳酸鈉只需要加熱分解即可。

[教師]：輔助學生做課堂總結并布置課后作業。

3 教學反思與總結

應用于高中化學實驗課的對分課堂教學模式有些許不同，內化吸收包括多種形式：復習回顧、總結思考、動手實踐等，以上的教學設計將內化吸收環節定為實驗的開展，使學生在實踐中內化、掌握老師所講授的知識，以實驗結果來檢驗自己對知識的掌握程度并為討論環節鑒定基礎。此外，對分課堂教學模式下的高中化學實驗課更加注重于學生在學習中的自主性，通過實踐操作、自主討論增強了學生學習的主動性。同時學生自己動手進行實驗、參與討論也有助于激發學生的學習興趣和欲望，通過不斷實踐和交流來發現自己的錯誤之處并加以改正。同時，在實驗中學生表現不佳、操作失誤以及實驗掌握不到位的情況都可以經過各個環節去逐漸提升自己的能力并加以解決。對分課堂模式下的實驗課也十分注重學生的合作學習，經過長時間的動手鍛煉與互動交流，也會使得學生的動手能力、實踐操作能力、發現與解決問題的能力都會大大提升。