“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

(佳木斯大學(xué)藥學(xué)院,黑龍江 佳木斯 154007)

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,卻絲毫沒有提及到白煙的生成.對此學(xué)生表示疑惑,對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)象為無關(guān)緊要因素,還是因?yàn)閰⒖嫉慕虒W(xué)參考資料有問題?在實(shí)際教學(xué)過程中其他教師又是怎樣來解決這一問題的?帶著這些疑問,筆者對鈉在空氣中燃燒實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行探索,并以此問題為真實(shí)情景,開展項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng),讓學(xué)生在做項(xiàng)目的過程中,實(shí)現(xiàn)知識的應(yīng)用與建構(gòu),并落實(shí)化學(xué)核心素養(yǎng).

1 問題的探究

1.1 探究教學(xué)參考資料的影響

1.1.1市面常見教學(xué)參考資料匯總

筆者將市面上常見的教學(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氧化鈉,再通過與鈉和氧氣在常溫下生成氧化鈉形成對比,得出實(shí)驗(yàn)過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)參考資料并沒有對《課程標(biāo)準(zhǔn)》中沒有提到的白煙進(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,至今沒有詳細(xì)的說明;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,另一部分白煙是過氧化鈉分解(可能含少量氧化鈉)所產(chǎn)生的[2];劉懷樂老師認(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)過程

對于這樣的情況,在實(shí)際教學(xué)過程中其他教師又是怎么做的?為此筆者進(jìn)行了一個(gè)問卷調(diào)查,通過對本年級組19位教師進(jìn)行調(diào)查,其中11位為近三年的新教師,8位為超過三年教學(xué)年限的教師.

通過問卷調(diào)查,發(fā)現(xiàn)58%教師都是簡單地講解白煙是過氧化鈉,對實(shí)驗(yàn)?zāi)康臎]有太大影響,不需過多了解;31%教師認(rèn)為白煙是無關(guān)變量,講解時(shí)可以略過;11%教師告知學(xué)生白煙至今沒有被明確,仍需探索.

筆者在課后對學(xué)生進(jìn)行了詢問,發(fā)現(xiàn)他們還是對老師講解的白煙是過氧化鈉充滿了質(zhì)疑,認(rèn)為過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),而開展項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)對發(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)生能夠從源頭問題去思考,把“情境”“問題”和“學(xué)習(xí)活動(dòng)”融為一體[4].

對于學(xué)生們在學(xué)習(xí)“鈉在空氣中燃燒”實(shí)驗(yàn)中所遇到的疑惑,通過開展項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng),將教學(xué)中遇到的問題作為真實(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,最后再對鈉燃燒實(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)生對鈉與氧氣燃燒的認(rèn)識,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)通過查閱相關(guān)資料,對白煙進(jìn)行猜測,培養(yǎng)信息搜集與處理能力.

(2)通過設(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)沒有止境,要思考和質(zhì)疑.

(4)通過對鈉燃燒實(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(見表1)

表1 項(xiàng)目式教學(xué)流程

2.4 項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)施(見表2)

表2 教學(xué)實(shí)驗(yàn)過程

2.5 項(xiàng)目式教學(xué)效果與反思

在教學(xué)過程中,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,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,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)行提問與指正,能夠加深學(xué)生對該實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識;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,有些過去認(rèn)為已經(jīng)解決的問題,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題,教師可以以這些問題為真實(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).