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1、基于项目式学习的实验教学二氧化碳与氢氧化钠反应的可视化研究*题目基于项目式学习的实验教学二氧化碳与氢氧化钠反应的可视化研究*学科类别初中化学*使用教材人教版*授课学段九年级*实验器材数字化实验室（压强传感器）、螺口注射器（20mL6支、50mL1支、100mL2支）、三通阀、双通、烧瓶（平底250mL4只、圆底250mL4只）、硬质真空乳胶管、导气管、橡胶塞（单孔4号6个、5号6个，无孔单孔4号6个、5号6个）、长颈漏斗（配套双孔橡皮塞）、止水夹、5%碳酸钠溶液、1：4稀硫酸、碳酸钙、稀盐酸、雪碧（说明：制取二氧化碳可用干冰代替，速度更快）*实验创新点或实验不足与改进l 实验创新之可视化：吞蛋
2、实验实验 吞蛋实验创新点：化学之生活化。不足与改进：二氧化碳用量大。鸡蛋必须完整，与吸滤瓶口必须贴实，不漏气。喷泉实验实验 喷泉实验创新点：化学之美。不足与改进：二氧化碳用量大。用注射器代替原来设计的胶头滴管完美解决了氢氧化钠具有滑腻感而使胶头滴管脱落的问题。实验 沸腾的雪碧实验沸腾实验创新点：化学之生活化。整合学科内知识。不足与改进:雪碧的量要达到烧瓶的体积2/3左右，效果最佳，“沸腾”更持久。l 实验创新之一体化、微型化：注射器一体化微型定量实验实验 注射器一体化微型定量实验创新点：装置一体化，着实解决二氧化碳的用量问题、实验的可视化问题。不足与改进：建议盛硫酸和氢氧化钠的注射器的量程用2
3、0mL，碳酸钠溶液的量程用50mL，碳酸钠溶液与稀硫酸的浓度控制在5%、用量控制在2mL即可。实验 数字化实验l 实验创新之数字化：创新点：借助压强传感器，对比分析二氧化碳分别在水中和氢氧化钠溶液中的形成的压强差，实现了化学实验的数字化。不足与改进：在烧瓶中实验会消耗大量的二氧化碳，而且二氧化碳越纯，效果越好。能否借助试管等更小的容积来代替烧瓶，同样实现明显现象？有待下一届学生进一步去实验、去改进。l 实验创新之绿色化：实验 绿色化实验创新点：借助吹气，完美解决了二氧化碳的来源（制备）问题。借用碳酸钠在水中和乙醇中的溶解性不同，实现了方法上的创新。不足与改进：通过空白实验发现，浓氢氧化钠溶液中
4、滴加无水乙醇，无沉淀产生，但是有分层现象。这一发现有待进一步学习解开心中之惑。*实验原理或实验设计思路吞蛋实验利用氢氧化钠与二氧化碳反应，使吸滤瓶内气压迅速变小，形成负压，蛋被吞入瓶中，实验相当震撼！注意：要用40%的氢氧化钠溶液约为烧瓶容积三分之一效果最好，二氧化碳要纯净！喷泉实验利用氢氧化钠与二氧化碳反应，使烧瓶内气压迅速变小，形成负压，烧杯中红墨水迅速被吸入瓶烧瓶中，形成喷泉，实验相当震撼！注意：要用40%的氢氧化钠溶液20mL以上效果更佳，二氧化碳要纯净！沸腾实验利用雪碧中含有大量二氧化碳，而气体的溶解度随着气压的减小而减小，当氢氧化钠溶液将另一烧瓶中的二氧化碳反应时，导致装置内气压迅
5、速减小，而使雪碧中二氧化碳迅速逸出，像“沸腾”一样，学生称之为沸腾雪碧实验。另外，学生设计有将盛有雪碧的烧瓶换成95的水，利用气压减小，沸点降低的原理，也可实现沸腾实验。注射器一体化微型定量实验利用2mL约10%碳酸钠溶液与约5%10%的稀硫酸2mL产生二氧化碳，再利用2mL浓氢氧化钠溶液吸收二氧化碳，可明显观察约1020mL的二氧化碳能被氢氧化钠溶液吸收（吸收的量与氢氧化钠溶液浓度有关，但吸收的量一定会远远大于氢氧化钠的体积数2mL）注意：盛碳酸钠溶液的注射器量程宜大些，建议50mL，或者三支注射器都用50mL的量程，以免产生的二氧化碳的体积超过量程。数字化实验利用通常条件下，1体积的二氧化
6、碳能溶解于1体积的水中原理，通过数字传感仪测量向烧瓶中加水起初与最终的压强不变；而加入等体积的氢氧化钠后，发现瓶内气压骤降，而得出氢氧化钠能与二氧化碳反应。该实验从数据的角度来解释，更具有说服力。绿色化实验向氢氧化钠的乙醇溶液吹入呼出气体，溶液立即变浑浊！说明：原学生实验是先向氢氧化钠溶液吹气，再加入无水乙醇，尽管也变浑浊了，该实验在项目推广时才发现问题，有学生提出变浑浊的原因也可能是氢氧化钠溶液不溶于乙醇所致，后来学生通过查阅资料和走进实验室补做氢氧化钠与乙醇的溶解性实验发现，氢氧化钠易溶于乙醇，这才破解了同学的质疑，因此，应该直接向氢氧化钠的乙醇溶液中吹气才更有说服力！由于该实验不需要单独
7、制取二氧化碳，只需另加1mL左右乙醇，被学生惊喜地称为绿色化实验！*实验教学目标1知识与技能（1）通过复习进一步巩固证明氢氧化钠与二氧化碳反应的途径。（2）通过探究过程的体验，了解科学探究的一般过程，了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。2过程与方法通过学生进行项目式可视化设计、“我是大咖”活动，让学生充分展示自己的才能。通过体验二氧化碳与水反应、氢氧化钠溶液反应的探究过程，学习把握探究过程的脉络，通过实验设计和动手实验，体验科学探究的一般过程与方法，提高逻辑思维和反思评价能力，加强知识和方法的内化。3情感态度与价值观(1)通过对实验方案的讨论，增强小组合作交流意识，激发学习化学的持续兴
8、趣。(2)通过对实验方案设计的学习,培养学生科学的学习方法、科学态度和价值观。（3）通过项目设计、论证、实施、展示、推广，融入STEAM、化学核心素养、学科融合及关注STES理念，更有利于促进学生综合素质的培养和提高。*实验教学内容通过项目驱动，设计实验、论证实验，展示成果，成果推广、成果反思，进一步明晰了无明显现象反应的实证方法，进一步内化了证明二氧化碳与氢氧化钠反应的一般方法：控制变量法和转化法。在对比法中主要利用压强差原理及“溶解性”差原理；在转化法中，通常会采用碳酸根离子的检验方法，学生已经在上册学习到碳酸钠与盐酸能发生化学反应，轻松解决这一问题，但没有想到，学生利用产物碳酸钠易溶于水
9、，微溶于酒精这一物理性质完美完成实验的验证，实验现象特别明显，令老师对学生的大胆思考勇于创新的精神折服！*实验教学过程第一步：周五，通过项目驱动，学生先给学生布置任务，要求学生利用周末时间对氢氧化钠与二氧化碳反应进行可视化设计，并将设计绘制在纸上，具体设计要求：自主设计，若无思路者可以利用网络等资源搜索已有设计，大胆改进创新，绘图，并写出简要实验步骤及预期实验现象和结论。第二步：周一，上交作品，小组讨论，重新制定并优化方案。之后，由科代表搜集汇总，上交给老师。第三步：周二，方案开始实施。老师提出从理论角度提出改进意见和优化方案。并由实验室老师准备相关实验仪器药品。第四步：周三周五，师生走进实验
10、室，一起进行验证实验方案的合理性。第五步：周一周二，项目成果展示。第六步：周三，反思总结，全体同学评议，指出方案的优缺点，小组进一步优化改进项目。第七步：项目的推广。学生带着项目推介产品并畅谈收获，得到了其他同学和化学老师的指正，并进一步实验和优化方案。第八步：项目的体验。通过分组实验，让同学们相互切身体验同学设计的产品的创意点，是否具有可操作性、安全、环保，实验现象是否明显，可视化强。*实验教学效果与评价通过项目驱动，让学生自己发现了问题，主动去寻找答案，而不是被动地接受知识。学生从机械的“学答”向“学问”转变，从“学会”向“会学”转变，成为真正学习的主人，并实现了实验的可视化、微型化、一体化、数字化和绿色化，教学效果好，达到并超过了预期目的。让师生深切感受到：创新无极限，智慧可通天！项目激发潜能，通过项目驱动，激发了学生主动参与、调查研究、批判质疑、分工协作、有效沟通、共建共享、融合创新的潜能。
