探究“蔗糖与浓硫酸反应”的微课教学

    黄谦

    

    

    

    摘 要：高中化学核心素养是学生经过高中化学教育所形成的解决问题的素养和能力。以高中化学课堂教学中经典的“黑面包”实验的探究线索为具体案例，借助“互联网+”的微课教学模式进行高中化学学科核心素養的养成尝试。

    关键词：高中化学;学科核心素养;微课;“黑面包”实验

    高中化学核心素养是学生经过高中化学教育所形成的解决问题的素养和能力。这种能力总是以基本知识为载体，在解决实际问题时利用多角度的思考，提出假设，建立模型，设计实验，通过科学的探究推理得出结论，同时也关注化学的现实意义和社会意义。

    浓硫酸和蔗糖的“黑面包”实验是必修1教材中验证浓硫酸的脱水性和强氧化性特性的演示实验。该实验现象明显。但由于是一个开放体系，无法除尾气，也无法收集和检验生成的气体。此外，该实验只有定性描述，没有定量分析。究竟加入浓硫酸、水、蔗糖的配比是多少是适宜的？这些问题在课堂上都缺乏必要的科学探究时间。

    在“互联网+”的大背景下，学生的学习更加趋向开放式、多元化——微课成为符合当前时代特点的授课形式。“微课”的核心组成内容是各种教学资源。教师可以根据教学实际需要将多个微课视频模块化、积件化，从而获得更高的课堂教学效果。在本实验中，微课视频可以提供实验的可控性，学生可以重复观看相关现象，为实验探究的展开提供了充足的时间和空间。

    本文以探究“蔗糖与浓硫酸反应”的微课教学为例，作出高中化学学科核心素养的养成尝试。

    学情分析：探究浓硫酸的脱水性和强氧化性是本节的重要知识点。学生在本课之前已经学习过了SO2的有关性质。在此基础上设计微课如下：

    一、微课设计过程

    这是一节实验探究型的微课，共设计了四个课堂活动环节。

    复习旧知，创设情境→演示实验，优化方案→探究实验，定量分析→改进实验，拓展延伸

    1.复习旧知，创设情境

    例题：某化学兴趣小组为了探究常温下某混合气体是SO2和CO2混合气体设计了如下实验装置。将气体从a端通入，则：

    （1）B中应该装________试剂。

    （2）A中品红溶液的作用是____________________。

    （3）由哪些现象该小组同学可确认该气体为SO2？

    设计意图：复习旧知，创设情境，引入新知，为后面的探究性实验扫清认知障碍。

    2.演示实验，优化方案

    【新课引入】古有“卖炭翁，伐薪烧炭南山中”，我们今天也来烧炭，不过既不用火，也不要薪，也不为谋生，而是要做研究性学习的探究活动。

    播放“黑面包”实验的视频录像。

    根据现象学生分析：

    该实验优点是现象十分明显。缺点是有环境污染，同时不能确定释放出的气体成分究竟是什么。

    【引导启发】“黑面包”实验该如何改进？

    改进实验要达到两个目的：

    ①不污染环境：由于反应释放出的气体有毒，需要将原有的敞开体系改为封闭体系，并加装尾气吸收装置。

    ②能验证生成气体的成分：参照复习旧知模块中的例题学生很快找到方法。

    经过学生讨论，如图所示安装实验仪器。

    在锥形瓶中加入一定量蔗糖，滴入少量水，用玻璃棒搅拌使其变成糊状。再加入一定量浓硫酸，用玻璃棒迅速搅拌至蔗糖变黑、有气体产生，且体积开始膨胀时，立即塞紧瓶塞，观察反应现象。

    根据现象学生分析：

    由化合价的升高和降低推断，SO2和CO2的混合气体的产生体现了浓硫酸的强氧化性。黑色多孔疏松海绵状的碳的产生，间接体现了浓硫酸的脱水性。

    设计意图：

    ①通过现象推理认识浓硫酸的脱水性和强氧化性，这是“证据推理与模型认知”和“宏观辨识与微观探析”。②通过已知仪器的重新组合，并在此基础上有所创新，这是培养学生知识迁移的能力和“科学探究与创新意识”。③加装尾气吸收装置，倡导绿色环保理念，这是“科学态度与社会责任”。学生在此过程中收获了学以致用的成功的喜悦。同时教师又能及时得到学生学习情况的反馈。

    3.探究实验，定量分析

    【引导启发】上述实验过程中药品的加入量非常模糊。学生的认知还要从“定性”深化到“定量”。在本实验中，究竟加入浓硫酸、水、蔗糖的配比是多少才可以使实验现象更加明显？

    实验探究：

    取8 mL浓硫酸，10克蔗糖，滴入20滴水，测得“黑面包”的高度为3.5 cm;滴入25滴水，测得“黑面包”的高度为6 cm;滴入30滴水，测得“黑面包”的高度为5 cm。

    实验结论：加水量在25滴时，黑面包高度最高，实验效果最好。

    根据浓硫酸和水的密度换算，可知浓硫酸、蔗糖、水三者质量之比约为12∶8∶1时，实验效果最好。

    问题讨论：为什么水量在25滴时实验效果最好？

    学生分析：水量过少，浓硫酸与水混合放出的热量不足以提供反应所需的温度;水量太多，浓硫酸被稀释，失去了浓硫酸的特性，使实验失败。

    设计意图：

    本实验是课本上所没有的。通过对比实验、定量实验培养学生依据探究目的，设计探究方案，进行化学实验的科学探究能力。培养他们求真求实的严谨治学态度，以及通过实验探究得出结论的自然科学思维方法。这些都是化学学科的核心素养。

    4.改进实验，拓展延伸

    蔗糖与浓硫酸反应的“黑面包”实验还可以有哪些实验改进方法？

    【展示】

    【课后活动】学生自己课后通过讨论、查阅资料提出新的解决方案。

    设计意图：

    “条条道路通罗马”，解决问题的方法往往不是只有一种。通过抛砖引玉，学生发现连生活中的可乐瓶都可以用作化学实验的仪器。真是处处皆化学啊！

    二、微课教学反思

    微课教学的优势在于：（1）教学时间较短，节奏快;（2）教学主题突出、内容具体，往往围绕一个主题或知识点做重点突破;（3）更有利于组织各种资源展开教学;（4）反馈及时，针对性强;（5）可让学生反复观看，按需选择性学习;（6）在“互联网+”的大背景下，有利于通过网络的广泛传播实现移动学习。

    本节课以浓硫酸与蔗糖的“黑面包”实验为主线，借助微课平台，紧紧围绕着科学探究的化学核心思想，以“设疑—探究—解惑—延伸”这样的流程层层推进，引导学生积极思考，提升学生各方面的化学学科核心素养。

    对教师而言，微课将革新传统的教学与教研方式，教师的电子备课、课堂教学和课后反思的资源应用将更具有针对性和实效性，并可以充分利用网络平台更快速和更广泛的资源共享，基于微课资源库的校本教研将大有作为，并成为教师专业成长的重要途径之一。对于学生而言，微课能更好地满足学生对化学学科知识点的个性化学习、按需选择学习，既可查缺补漏又能强化巩固知识，是传统课堂学习的一种重要补充和拓展资源，更是一种可以让学生自主学习，进行探究性学习的平台。

    参考文献：

    [1]吴叔娥，卢一卉，李远蓉.“蔗糖与浓硫酸反应”实验装置的改进[J].实验教学与仪器，2017（12）：32-33.

    [2]毕婧，任多佳.探究“苯酚和溴水反应实验条件”的微课教学[J].中学化学教学参考，2017（3）：39-40.

    [3]马丰国.“黑面包”实验改进[J].中学化学教学参考，2017（6）：38.

    编辑 段丽君