批判性思维下碳酸钠与碳酸氢钠的项目式学习

杨燕宁 倪刚

宁夏大学化学化工学院 750021

0 引言

批判与质疑作为学生发展的一个基本要点在《中国学生发展核心素养》中被提出，合理思考、理性质疑能够帮助学生解决综合复杂的问题[1]。普通高中化学课程标准提出了“科学探究与创新意识”的核心素养，要求学生学会发现问题，依据问题与假设、辅以化学实验进行深入探究[2]。

基于批判性思维的项目式学习，需要提供真实的化学情境，引导学生发现问题，善于分析证据，辅以化学实验进行推理判断，作出合理评估，从而解决真实情境中的化学问题。

1 基于批判性思维确定项目主题

碳酸钠和碳酸氢钠的性质及应用是人教版化学必修一第二章“海水中的重要元素——钠和氯”中第一节第二课时的内容，通过对现有的教学案例进行分析，发现在教学时将碳酸钠与碳酸氢钠性质的对比作为重点，而忽略了碳酸钠和碳酸氢钠在生活中的实际应用[3]。制作馒头是生活中最常见的场景。综上，为了让学生的所学能够应用于所作，以“馒头无酸守护者——碳酸钠和碳酸氢钠的性质及应用”作为项目主题。

2 设计依据

2.1 内容分析

内容分析如表1所示。

表1 内容分析

2.2 学情分析

已知：碳酸钠和碳酸氢钠的俗称、简单性质和简单用途。

未知：碳酸钠和碳酸氢钠的其他性质，碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别，碳酸钠和碳酸氢钠在生活中的其他应用。

难知：碳酸钠与碳酸氢钠在生活中的具体应用，分别与它们的哪些性质有关系。

3 项目教学目标

3.1 知识目标

1）了解碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质，总结鉴别二者的方法。

2）了解碳酸钠和碳酸氢钠在生产、生活中的应用。

3.2 能力目标

分析碳酸钠和碳酸氢钠在厨房中的用途，推出其化学性质。

3.3 素养目标

在探究碳酸钠和碳酸氢钠性质的过程中，培养学生联系生活现象与化学知识的能力。

4 教学设计思路

在真实问题情境的建构中，情境与三个教学环节相对应，教师通过提供有力的证据指导学生活动，促进学生化学学科素养的达成，同时指出在此过程中批判性思维的体现，具体如表2所示。

表2 教学设计思路

5 项目实施过程及结果

介绍项目背景，形成项目学习小组，确定项目主题，师生共同制订计划，明确项目任务，确定关于项目式学习的子任务，开展探究，最终形成项目成果。

5.1 介绍项目背景，提出项目问题

【项目背景】现代化学人张某某在制碱工厂考察时意外穿越到三国时期，他穿越时身上仅携带了一包碳酸钠和一包碳酸氢钠粉末。穿越后，他发现古代的馒头又硬又酸，与现代的大相径庭。以此为契机，向当时蜀国丞相诸葛亮自荐他可以制作出蓬松且无酸的馒头。

【提出项目问题】如何为馒头“去酸”？

5.2 师生合作规划项目研究方案

【资料卡片】馒头发酵时会产生酵母菌、二氧化碳、乙醇、乳酸、醋酸等物质。制作馒头时会加入适量的碳酸钠或碳酸氢钠。

【教师提问】馒头“去酸”，应该选用哪种物质。

【学生汇报1】从和面、发酵两个步骤入手解决馒头发酸的问题；可以从馒头的蒸制步骤入手解决馒头发硬的问题。

【学生汇报2】由资料卡片，猜测利用碳酸钠或者碳酸氢钠除酸。

【设计意图】从馒头的起源入手，增加学生对于传统文化的重视。营造生活化、趣味化的教学情境，提高学生对于本节课的学习兴趣，培养学生从化学角度入手解决生活中实际问题的能力。馒头发硬发酸是因为在馒头发酵的过程中，产生了多种酸性物质。引发学生思考，可以利用哪些物质，去除馒头中的酸味。由一般到具体，培养学生的证据推理与模型认知的能力。

【教师提问】如何验证碳酸钠和碳酸氢钠的酸碱性？

【学生回答】可用指示剂，以酚酞为例，若为碱性物质，遇酚酞变红。或者直接测量碳酸钠与碳酸氢钠溶液的pH，具体方案如表3所示。

表3 碳酸钠与碳酸氢钠的检验方案

【教师点评】通过对碳酸钠与碳酸氢钠酸碱性的鉴别，发现碳酸钠与碳酸氢钠都显碱性，同学们又初步判断馒头的发酸与发酵过程中产生的酸性物质密不可分，通过这个实验，结合资料卡片的内容，我们可以初步猜想解决馒头发酸问题可能需要用到碳酸钠与碳酸氢钠。

【设计意图】给出与问题有关的信息，为学生搭建证据推理的支架；鼓励学生自主搜集资料，对于搜集到的资料进行鉴别，锻炼学生的批判性思维能力。

5.3 项目研究方案实验过程与成果

【子任务1 任务目标】验证碳酸钠和碳酸氢钠的酸碱性。

【任务问题】如何检验碳酸钠和碳酸氢钠的酸碱性？

【子任务1 成果】了解馒头发酸的原因后，对于碳酸钠和碳酸氢钠的酸碱性进行验证，明确碳酸钠或者碳酸氢钠可去除馒头的酸味。

【设计意图】给出与问题有关的信息，为学生搭建证据推理的支架，学生通过小组合作的方式，锻炼合作能力、语言表达能力等；鼓励学生自主搜集资料，对于搜集到的资料进行鉴别，锻炼学生的批判性思维能力。

【子任务2 任务目标】碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别。

【学生讨论】学生根据讨论结果，完善鉴别方案，如表4所示。

表4 碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别

【教师总结】在以上的鉴别方案中，发现碳酸钠与碳酸氢钠都可以与澄清石灰水发生反应，且产生了白色沉淀，因此，不可用澄清石灰水直接鉴别二者。

【子任务2 成果】

成果1：总结出三种鉴别碳酸钠和碳酸氢钠的方法，如表5所示。

表5 碳酸钠与碳酸氢钠鉴别方法总结

成果2：总结碳酸钠和碳酸氢钠的性质，如表6所示。

表6 碳酸钠与碳酸氢钠性质总结

【设计意图】教师提出问题，引导学生联系所学，通过对比分析，初步提出鉴别碳酸钠与碳酸氢钠的方法，设计表格，利用化学实验验证学生提出的方案，学生通过对方案的验证掌握鉴别碳酸钠与碳酸氢钠的原理方法。培养学生实验探究与创新意识的化学核心素养。

【子任务3 任务目标】根据碳酸钠和碳酸氢钠的性质猜测二者的用途，并通过查阅资料验证。

【教师提问】市面上销售的干粉灭火器利用了碳酸钠或者碳酸氢钠中的一种与酸反应生成CO2的原理灭火，请同学们根据本节课所学的知识，思考干粉灭火器的成分中是碳酸钠与碳酸氢钠中的哪种？

【学生回答】碳酸氢钠与酸反应的速率快于碳酸钠，在短时间内能够快速产生CO2，有效抑制火灾的扩大，因此干粉灭火器中主要用到的是碳酸氢钠。同理，加碳酸氢钠可以使馒头松软也是因为产生了CO2。

【教师提问】治疗胃酸时使用氢氧化钠还是碳酸氢钠？

【学生回答】胃酸也是酸的一种，碳酸氢钠显碱性，可用于抑制胃酸过多。

【教师补充】氢氧化钠虽然是强碱，但因其具有腐蚀性，对人的口腔粘膜等具有破坏性，在医学上不用氢氧化钠作为治疗胃酸的药物。虽然碳酸氢钠在理论上可以用于治疗胃酸，但在医学上通常选用氢氧化铝治疗胃酸过多。

【教师提问】很多人喜欢用碳酸钠或者碳酸氢钠清洗水果蔬菜表面残留的农药，你觉得这种做法正确吗？

【资料卡片】不同的农药有酸碱性之分。因此，会造成水果蔬菜表面残留的农药在化学性质上存在差异，可能为酸性农药残留物或碱性农药残留物。

【学生回答】根据水果蔬菜表面农药残留种类的差异，若是酸性残留物，由碳酸钠和碳酸氢钠都可以与酸发生反应，可用二者清洗残留在水果蔬菜表面的农药；若为碱性农药残留物则不可以。

【子任务3 成果】碳酸钠与碳酸氢钠在生活中的用途与二者性质的联系，如表7所示。

表7 碳酸钠与碳酸氢钠用途—性质联系

【设计意图】首尾呼应，本设计从碳酸钠与碳酸氢钠的用途入手，又总结了碳酸钠与碳酸氢钠在生活中的其他用途。

5.4 项目成果梳理

【教师提问】通过对于馒头无酸的守护——碳酸钠和碳酸氢钠性质及应用的学习，你有哪些收获？

【师生交流谈论】

1）知道了馒头发酸的主要原因，以及如何去除馒头中的酸味；

2）学会应用简单的方法鉴别碳酸钠和碳酸氢钠，并根据鉴别的结果总结碳酸钠和碳酸氢钠的性质；

3）学习了碳酸钠与碳酸氢钠在生活中的其他用途。

6 项目教学反思

以张某某穿越到三国时期解决馒头发酸发硬导入，提出了三个问题：使馒头发酸的是哪种物质？如何除去酸味？碳酸钠与碳酸氢钠在生活中的应用有哪些？本设计从碳酸钠、碳酸氢钠二者的用途入手，先讨论二者的性质，后探讨二者的鉴别，落脚点又在二者的用途，体现了以始为终的思想，达到了学以致用、学思结合的结果。在用途—性质—用途学习过程中，提升高中学生的化学学科核心素养。