刘铭心
福建省福州第八中学 350000
化学实验是化学学科的基础，更是化学教学的重要手段，是在中学课堂中培养学生化学核心素养和化学关键能力的非常有效的形式。教师可以通过引导学生提出问题、设计实验方案、进行实验探究，分析实验现象和归纳实验结论等教学过程，培养学生证据识别与推理能力和实验操作与探究能力。因此本文将以苏教版高中化学必修一专题3第二单元中的《碳酸钠 碳酸氢钠》的第一课时为教学案例，简单分析如何在化学实验中培养中学生的化学核心素养与关键能力。
一、教学内容分析
碳酸钠和碳酸氢钠作为两种重要的钠的化合物，其性质具有一定的相似性。本节课主要通过六个实验对碳酸钠、碳酸氢钠的性质进行探究，包括两个演示实验和四个分组实验。首先通过饱和碳酸钠的反应，探究两个物质溶解度的区别，并通过分析实验现象形成的原因，培养学生证据推理与模型认知的化学核心素养以及严谨的实验探究思维。而后分别通过测定溶液pH值、与酸的反应、与氯化钙的反应、与氢氧化钙反应的四个分组实验以及热稳定性的分组实验，探究碳酸钠、碳酸氢钠溶液酸碱性、与酸反应、与盐反应、与碱反应以及热稳定性的性质异同点。并通过现象，分析碳酸钠与酸反应和碳酸氢钠与碱反应的微粒反应原理，培养学生宏观辨识与微观探析的化学核心素养。最后对两者物质的相似性和差异性进行总结，帮助学生形成知识体系。最后通过整节课的教学，培养学生证据识别与推理能力和实验操作与探究能力
二、教学现状分析与改进
1、溶解度的比较
比较碳酸钠和碳酸氢钠的溶解度的实验普遍是用比较等量水加等量固体后的溶解情况。但是这一实验实际所需溶解时间较长，不适合日常教学。因此，日常教学中大多以实验视频进行替代，导致学生印象不深。因此本节课改为，向装满二氧化碳气体的矿泉水瓶中倒入饱和碳酸钠溶液，能迅速观察到矿泉水瓶变瘪和溶液变浑浊的现象。
2、与氯化钙溶液反应的比较
碳酸氢钠与氯化钙溶液的滴加，由于沉淀溶解平衡和电离平衡的竞争关系，常常会出现白色浑浊。因此在教学前期准备中要进行提前的试验，找到合适的溶液浓度和滴加量。并且在实际教学中，若有同学观察到白色浑浊，笔者认为也不必进行刻意回避，反而可以作为一个课堂思考，引发学生分析沉淀形成的原因。
三、教学过程
1、通过生活情境引入，进行比较、预测
从学生较为熟知的碳酸钠、碳酸氢钠的生活用途进行引入，从两个物质的的微粒组成进行性质的比较和预测。学生预测出的两者的性质是几乎一致的。
2、设计多组实验，深化认识、培养能力
实验一 溶解度的比较（演示实验）
实验过程：向两个充满二氧化碳的矿泉水瓶中分别倒入等体积的蒸馏水和饱和碳酸钠溶液，震荡。
提出问题：① 观察到什么现象？能得出什么结论？试写出反应方程式
② 根据方程式，该实验能否严谨地证明碳酸钠溶解度大于碳酸氢钠？
设计意图：通过实验现象分析，培养学生证据推理的核心素养；引导学生多角度分析实验现象的形成原因，培养学生分析实验、质疑实验的能力，打破学生定式思维。
实验二 溶液pH值的比较（学生实验）
实验过程：用pH试纸测量0.1mol/L碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液的pH值。
提出问题：观察到什么现象？能得出什么结论？
设计意图：通过实验现象分析，培养学生证据推理的核心素养；培养学生实验过程中控制变量的严谨探究精神。
实验三 与酸反应的比较（学生实验）
实验过程：各取一滴管的碳酸钠和碳酸氢钠溶液于试管中。向碳酸钠溶液中逐滴滴加7—8滴稀盐酸，边滴加边震荡，观察实验现象；而后继续滴加稀盐酸，观察实验现象。向碳酸氢钠溶液中逐滴滴加7—8滴稀盐酸，边滴加边震荡，观察实验现象。
提出问题：①碳酸钠第一次注入盐酸几乎无气体生成，第二次注入盐酸产生气体，说明什么？
②试从微观角度分析碳酸钠与盐酸反应的过程，并写出两步反应的方程式
③若改为向盐酸中逐滴加入碳酸钠溶液，现象是否会有所不同？
设计意图：该实验需要较为严谨的实验操作才能观察的准确的实验现象，可以培养学生实验操作能力、细致的实验观察能力以及实验的分析能力；引导学生从微粒角度分析碳酸钠与酸反应的过程，可以培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养，培养学生证据推理的化学关键能力。
实验四 与盐、碱反应的比较
实验过程：分别取1滴管 0.1mol/L CaCl2于两支试管中，分别滴加2滴 0.1mol/L Na2CO3和NaHCO3溶液溶液，观察实验现象。
分别取1滴管 0.1mol/L Ca(OH)2于两支试管中，分别滴加2滴 0.1mol/L Na2CO3和NaHCO3溶液溶液，观察实验现象。
提出问题：①为什么碳酸氢钠中加入氯化钙无明显现象？
②氯化钙和氢氧化钙在组成上有何不同之处？
③分析碳酸氢钠与氢氧化钙反应原理，并写出化学方程式
④分析：碳酸氢钠与氢氧化钠能否反应？
⑤有部分同学碳酸氢钠滴加过量，氯化钙溶液中也观察到少量浑浊。试分析产生的沉淀是什么物质以及产生原因
设计意图：在教学过程中，教师一般会将碳酸钠、碳酸氢钠与 Ca(OH)2和CaCl2的实验分开进行，但其实将两个实验一起比较更有利于分析Ca(OH)2中OH-与HCO3-所发生的反应过程，帮助学生理解两组实验现象差异的本质原因。不回避碳酸氢钠过量会使氯化钙溶液产生沉淀这一问题，反而使学生体会到化学实验中的平衡和严谨的科学思想。
实验五 热稳定性的比较（演示实验）
实验过程：分别加热碳酸钠和碳酸氢钠固体，将产生的气体通入澄清石灰水。
提出问题：① 观察实验现象，得出什么实验结论，试写出反应方程
② （展示套管实验实验装置）若将实验装置改进为如图所示，碳酸钠和碳酸氢钠固体分别装在什么位置？为什么？
设计意图：培养学生分析问题、解决问题、对照实验的科学探究的能力。
3、用所学知识，解决实际问题
用以下实际问题检验本节课学生的学习情况，并从理论知识回归生活实际，培养学生用知识解决实际问题的能力，融入科学态度与社会责任的化学学科核心素养：为什么用碳酸氢钠可以治疗胃酸过多？用碳酸钠可以吗？为什么用碳酸氢钠溶液可以去除油污？用碳酸钠可以吗？用碳酸氢钠进行发酵利用了碳酸氢钠哪些性质？
四、教学反思
1、本节课教学内容多、实验多，课程时间较为紧张，对于碳酸钠、碳酸氢钠物质类别、构成以及性质预测的部分可进行压缩，保证后面的实验探究过程，突出教学重点。
2、大部分学生的实验基础规范不足，其实也从另一角度体现出中学教学对于学生实验能力培养的不够重视。因此在平常教学中要进一步融入实验，突出化学实验在化学教学中的地位，通过实验培养学生化学素养和关键能力。