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基于POE策略的“碳酸钠和碳酸氢钠的性质”教学的方法建设

作者:第一论文网 更新时间:2015年10月26日 21:04:51

  “碳酸钠和碳酸氢钠的性质”是现行人教版化学必修1第三章第二节的内容,该部分内容活动较多,共有五组实验、两副彩图、两个表格,有利于引起学生的学习兴趣;但知识层面要求不高,知识点比较散。若以传统化学演示实验教学策略进行教学[即,演示(Demonstrate)—观察(Observe)—解释(Explain),缩写为DOE。DOE策略是建立在实证主义基础上的教学策略],首先由教师做演示实验,学生观察实验现象,然后教师解释现象,得出实验结论,则学生通过观察实验现象、听讲获取知识,对知识理解不透彻[第一论文网专业提供代写论文和论文代写的服务,欢迎光临DYLw.net]。取而代之的是以学生为主导的POE教学策略[即,“预测(Predict)—观察(Observe)—解释(Explain)”策略],是在“观察渗透理论”哲学观念和建构主义、前概念、概念转变等教育理论基础上提出的一种新型演示策略。POE策略基本的程序是:首先设计某一情境,让学生根据已有的知识“预测”会有何结果或现象发生;接着通过实际操作让学生“观察”有何结果或现象发生,并记录观察结果;如果与预测的不一样,让学生“解释”原因或理由。POE教学策略增强了学习活动的指向性与目的性,有效地提高了演示实验的教学效果,有助于学生在原有的知识结构上进行概念建构和性质的学习。因此,“POE策略与传统的演示策略相比,具有明显的优越性”。本节课采取POE策略进行教学,则可以起到事半功倍之效果。
    一、教学思路
    碳酸钠是一种重要的化工原料,学生在初中阶段已有初步的认识,但并没有进行深入的性质实验探究和分析。本节课的主要内容是有关碳酸钠和碳酸氢钠性质的实验探究,既为化学必修1前两章的知识补充感性认知材料,又为化学必修2介绍物质结构、元素周期律、化学反应与能量等理论知识打下重要的基础。
    教材的设计以列表的形式提供信息。学生已经具备独立完成或者小组合作完成化学实验的能力。本节课例运用POE演示策略,在传统实验基础上,借助数字化实验实时、准确、直观以及定量等特点进行实验,培养学生的化学实验能力、创新精神和科学方法,引导学生进行自主学习、探究学习和合作学习。学生通过对比分析、猜想推断、探究碳酸钠和碳酸氢钠的性质和变化规律,建构碳酸钠和碳酸氢钠的性质。
    1.教学中POE策略的实施
    教学策略实施如图1所示。
    G37Y956.jpg
    2.教学流程
    教学流程如图2所示。
    G37Y957.jpg
    二、教学过程
    【情境引入】中国唐宋八大家中的“三苏”是哪三位?
    【齐答】苏轼、苏洵、苏辙。
    【讲述】化学王国中也有“三苏”,它们分别是:小苏打——G37Y961.jpg、苏打——G37Y958.jpg(又称纯碱)和大苏打——G37Y9112.jpg。其中小苏打和苏打在家庭厨房里常常会见到。
    【新课导入】G37Y961.jpg和G37Y958.jpg有哪些性质呢?本节课我们一起来学习G37Y961.jpg和G37Y958.jpg的性质。
    探究一:G37Y958.jpg、G37Y961.jpg在水中的溶解性。
    【温馨提示】(1)学会合作,明确分工,认真实验。
    (2)仔细观察,及时记录,准备汇报。
    【设问】G37Y961.jpg和G37Y958.jpg外观如何?
    【O-观察】学生在两支洁净的试管里分别加入1g碳酸钠和碳酸氢钠,观察各自的颜色和状态:碳酸钠为白色粉末状固体,碳酸氢钠为白色细小晶体。
    【设问】向氯化钠固体中滴入几滴水,没有明显热效应。那么,向碳酸钠和碳酸氢钠固体中分别滴入几滴水,有没有热效应呢?
    【P-预测】学生甲:肯定没有。
    学生乙:不一定。
    【O-观察】学生分别向两支加入1g碳酸钠和碳酸氢钠的试管中加水,仔细观察现象并用手触摸试管底部。
    学生甲:滴入6滴水后碳酸钠固体结块变成晶体,用手触摸试管底部,感到有热量放出;滴入6滴水后碳酸氢钠晶体部分溶解,用手触摸试管底部,感受不到热量变化。
    学生乙:向碳酸钠和碳酸氢钠固体中分别加水后,用手触摸试管底部,均感受不到热量变化。
    【指出】向碳酸钠和碳酸氢钠固体中分别加几滴水后究竟有无热效应,我们可通过数字化实验定量测定给予验证。
    【介绍】数字化实验装置如图3所示。
    G37Y959.jpg
    【实验演示】在两支洁净的试管中分别加入1g碳酸钠和碳酸氢钠,分别滴入6滴水,振荡,用两支温度传感器分别测量两组加水实验过程中的温度变化。
    【O-观察】碳酸钠加少量水放热;碳酸氢钠加少量水热效应不明显。测得的曲线图如图4所示。
    G37Y960.jpg
    【E-解释】指导学生阅读课本64页第一行。
    由于此过程发生反应G37Y9120.jpg(x=1、7、10),该反应放热,所以,碳酸钠加少量水放热。而学生乙取少量碳酸钠固体,滴入较多的水,致使放热不明显。
    【设问】已知碳酸钙的溶解度小于碳酸氢钙,请预测:碳酸钠和碳酸氢钠在水中的溶解度哪一个大?
    【P-预测】碳酸钠在水中的溶解度小于碳酸氢钠的溶解度。
    【O-观察】分别向加入1g碳酸钠和碳酸氢钠的上述两试管中再加入10mL水,用力振荡,仔细观察现象。碳酸钠:长时间振荡后可溶解。碳酸氢钠:长时间振荡后仍有部分固体未溶解。
    【结论】相同条件下,碳酸钠在水中的溶解度大于碳酸氢钠。
    探究二:G37Y958.jpg和G37Y961.jpg溶液的酸碱性。
    【设问】酸溶液显酸性,碱溶液显碱性,请问G37Y958.jpg和G37Y961.jpg溶液显何性?
    【P-预测】碳酸钠和碳酸氢钠两溶液均显中性,因为它们都是盐溶液。
    【设问】如何测定溶液的酸碱性?
    【交流讨论】学生甲:用酸碱指示剂测定溶液的酸碱性,如酚酞试液、紫色石蕊试液等。
    学生乙:用pH试纸或pH计测定溶液的酸碱性。
    【O-观察】分别向盛有碳酸钠和碳酸氢钠溶液的试管中滴加1~2滴酚酞溶液,观察现象:碳酸钠溶液呈深红色,碳酸氢钠溶液变微红色。
    【教师演示】分别测定同浓度碳酸钠和碳酸氢钠溶液的pH。
    【O-观察】学生将试纸显色与比色卡对照,得出碳酸钠溶液的pH约为12,碳酸氢钠溶液的pH约为8。
    【结论】碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液均显碱性;碳酸钠溶液的碱性强于碳酸氢钠溶液的碱性。
    【指出】由于碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液均显碱性,所以,它们都可用作食用碱;碳酸钠的碱性比碳酸氢钠的碱性强,碳酸氢钠可用于治疗胃酸过多,碳酸钠被称为纯碱,常代替碱作工业用碱,但纯碱不是碱。建议同学们上网查阅侯德榜先生及其侯氏制碱法。
    【E-解释】指出:造成碳酸钠和碳酸氢钠溶液显碱性的原因有待高二化学的学习。
    【设问】面包师把揉搓好的小面团放到烤箱里焙烤后为什么会变成松软可口的大面包?
    探究三:G37Y958.jpg与G37Y961.jpg的热稳定性。
    【设问】已知:G37Y963.jpg比G37Y964.jpg的热稳定性高。那么G37Y958.jpg与G37Y961.jpg哪一个热稳定性高?
    【P-预测】G37Y958.jpg比G37Y961.jpg的热稳定高。
    【设问】如何比较G37Y958.jpg与G37Y961.jpg的热稳定性?请设计实验方案,画出实验装置图。
    【学生设计】根据固体加热分解的特点,设计实验装置如图5所示。
    【交流讨论】若固体分解,肯定会产生G37Y962.jpg气体和新的固体,所以可以通过对产生G37Y962.jpg气体的检验来判断固体是否分解及分解的难易(装置如图6所示)。
    G37Y965.jpg
    【教师引导】若用套管实验(装置如图7所示)进行实验,相比上述实验装置(见图6)有何优点?
    G37Y966.jpg
    【交流讨论】学生甲:两次实验一次性完成,节省时间和药品。
    学生乙:套管实验设置两种不同温度,外管温度高于内管,更好地用于比较两种物质的热稳定性。
    【指出】根据同学们的预测,我们把G37Y961.jpg固体放在实验装置的内管进行实验。
    【O-观察】教师在前排演示,请一位学生近距离观察并作现场直播:“加热后,外管开始导出气体较快,后来逐渐减慢,直至基本无气泡产生,石灰水依然澄清;内管开始导出气体较慢,后来逐渐加快,石灰水由澄清变浑浊,试管口有较多水珠产生。”
    【结论】通过对比实验得到:碳酸钠受热不分解,碳酸氢钠受热易分解,碳酸钠比碳酸氢钠热稳定性高。
    【E-解释】根据反应产物写出反应的化学方程式:G37Y967.jpg
    【设问】(1)如何除去碳酸钠中混有的碳酸氢钠杂质?
    (2)如何将碳酸氢钠固体转化为碳酸钠固体?
    【思考回答】利用碳酸钠受热不分解,碳酸氢钠受热易分解来实现。
    【设问】根据你已有的知识,说说碳酸钠和碳酸氢钠还有哪些化学性质?
    【知识回顾】师生共同小结:碳酸钠和碳酸氢钠还能与酸(如盐酸)反应,与碱(如氢氧化钡溶液)反应,与某些盐(如氯化镁溶液)反应等。
    探究四:G37Y958.jpg、G37Y961.jpg与稀盐酸的反应。
    【设问】向同体积、同浓度的碳酸钠和碳酸氢钠溶液中分别逐滴加入2mol/L盐酸,实验现象是否相同?
    【P-预测】两者都能产生G37Y962.jpg气体,前者较后者慢。
    【O-观察】分别取同体积0.1 mol/L碳酸钠和0.1 mol/L碳酸氢钠溶液,再向试管中分别逐滴加入2 mol./L盐酸,边滴边振荡。观察到:向碳酸钠溶液中逐滴加入2 mol/L盐酸,刚开始几乎无气体产生,随着稀盐酸的不断加入,后来才产生气体;向碳酸氢钠溶液中逐滴加入2 mol/L盐酸,立即产生大量气体。
    【设问】为什么同体积、同浓度的碳酸氢钠、碳酸钠溶液与同浓度盐酸反应现象不同?
    G37Y9121.jpg
    【设问】向等质量碳酸钠和碳酸氢钠固体中分别加入2mol/L盐酸,产生G37Y962.jpg气体的速度是否相同?
    【P-预测】产生G37Y962.jpg速度前者较后者慢。
    【教师演示】用两个压强传感器分别测定等质量G37Y958.jpg、G37Y961.jpg与2mol/L盐酸反应产生气体的压强变化。
    【O-观察】碳酸钠和碳酸氢钠固体加入2mol/L盐酸均能立即产生气体,碳酸氢钠固体与盐酸反应剧烈,气体压强增大较快;碳酸钠固体与盐酸反应较缓慢些,气体压强增大较慢(见图8)。
    G37Y969.jpg
    【E-解释】G37Y961.jpg+HCl=NaCl+G37Y962.jpg↑+G37Y933.jpg;G37Y958.jpg+2HCl=2NaCl+G37Y962.jpg↑+G37Y933.jpg。
    【设问】现有a、b两瓶无色溶液,分别是稀盐酸和碳酸钠溶液中的一种,如果不提供其他任何试剂,你如何鉴别它们?
    【交流讨论】学生回答:若a滴入b中,刚开始无气泡,后来随着a不断滴入才产生气泡,则a为盐酸,b为碳酸钠;若a滴入b中立即有大量气泡产生,则a为碳酸钠,b为盐酸。
    【设问】请你说说区别G37Y958.jpg和G37Y961.jpg的方法有哪几种?
    【交流讨论】略。
    【知识升华】鉴别碳酸钠和碳酸氢钠的方法(见附表)。
    【学习反思】通过今天的学习:①我们掌握了什么知识?
    ②我们学会了什么方法?
    【课后作业】①网上查阅:碳酸钠和碳酸氢钠的用途。
    ②交流讨论:碳酸钠和碳酸氢钠相互转化的方法。
    G37Y970.jpg
    三、教学反思
    本节课教学中,要密切结合学生已有的化学知识和生活经验创设问题情境,激发学生探究的兴趣和欲望,使学生更积极主动地参与到课堂学习中来。此外,要突出化学学科的学习特征,通过实验学化学。在本教学中运用POE策略,让学生亲自动手实验观察现象,并结合新的实验手段——数字实验的演示,使学生产生认知冲突,经过思考分析、讨论,得出结论并加以解释,从而培养学生的动手实践、观察和独立思考能力,建构化学知识。再者,有对比才有鉴别,在教学中通过对比分析加强新旧知识的联系,可帮助学生克服认知过程中的难点,使学生学会从同类化合物G37Y958.jpg和G37Y961.jpg的主要性质中找出差异性、相似性,最终形成规律性的知识。
    注:2013年9月,中国教育学会化学教学委员会在河南省安阳地区开展“送教乡下行”活动,本文是根据笔者在活动时承担的展示课教学所撰写。