基于化学核心素养下的实验教学设计——以“氨气喷泉实验”为例

田俊霖，刘红玲

（河南大学 化学化工学院，河南 开封）

课程改革越来越强调评价的作用，评价要发展学生的核心素养，化学学科的核心素养包括“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”以及“科学精神与社会责任”五项内容。而化学学科的特点之一是以实验为基础，化学实验在发展学生的核心素养方面起着重要的作用，而用实验来教学是培养学生实践创新能力、培养学生综合素质全面发展的重要教学形式。文章依据新课程标准提出的要培养学生化学学科核心素养的要求，以“氨气喷泉实验”为例，用现实生活中的例子引入，提出问题进而一步步引导学生进行实验探究，引导学生进行思考探索、勇于创新，开展以化学实验为主的科学探究活动，不断发展学生化学学科核心素养。促进学生的全面发展。

一 教材分析

“氨气喷泉实验”是高中人教版化学必修一第四章第四节《氨 硝酸 硫酸》第一部分的内容，氨气喷泉实验是高中化学必修一所需学生掌握的重要实验，也是本节的重点，是高中一个非常典型的实验，是化学必修一不可缺少的一部分，本教学设计是在课本中原有氨气喷泉实验的基础上分析氨气的某些性质并对氨气的喷泉实验进行改进。

二 化学学科核心素养下的三维教学目标

在教学过程中，对学生化学学科核心素养培养应先体现在三维目标的设计当中。而且在对三维目标的设计中也可以体现出化学学科核心素养五个方面的内容。但是化学核心素养每个方面的内容不一定都要体现在三维目标的设计当中[1]，表1对“氨气喷泉实验”的教学目标进行了设计。

表1 “氨气喷泉实验”教学目标的设计

三 教学设计

（一） 导入

【导入】投影一张喷泉图片

【引出实验】PPT上呈现的喷泉我们在广场，公园都可以看到的，但其实喷泉不仅仅可以在这些地方看到，在我们的化学实验室里也可以看得到，那么今天就让我们一起走进实验室里面的喷泉。在干燥的圆底烧瓶里充满氨气，将带有玻璃管和预先吸油有水的滴管的塞子塞进圆底烧瓶瓶口。将烧瓶倒放，使玻璃管插入预先盛有滴入少量酚酞溶液的水中。缓慢挤压滴管，使少量的水进入烧瓶，最后打开止水夹。大家可以试着简要地画出实验的装置图。

（二） 演示实验

表2

得出实验结论：氨气慢慢溶于水使得瓶内压强减小从而有喷泉产生，说明了氨气极易溶于水；产生的喷泉溶液显碱性，说明氨水显碱性。

表3

总结性质：氨气是无色的、有刺激性气味的气体，极易溶于水。NH3·H2O很不稳定，受热易分解。氨水有弱碱性，可以使酚酞溶液变红。

（三） 实验改进

【提问】同学们讨论一下课本上的喷泉实验有哪些不足之处呢？

【小组讨论】实验装置包括两部分分别是氨气的制备装置和发生喷泉实验的装置，操作过程繁琐，密封性较差。实验之前制备好的氨气等到实验时会由于漏气、[2]潮湿等而导致喷泉实验效果不是很好，还有制取并收集氨气的时候，氨气会泄漏在空气中不符合绿色化学的理念。两个实验的进行不利于学生进行分组实验。

【实验探究】找到不足之处，那接下来我们应怎么来对实验进行改进呢？根据我们之前分的小组和放好的仪器，同学们进行实验，一定要注意实验的安全性，每个小组之间要互相交流实验进行的情况，老师分析指导，找出学生实验失败的原因[4]。

【老师优化实验方案】实验用品：浓氨水、生石灰、酚酞溶液、试纸、单球管（A）、多用滴管（C）、带导管的橡皮塞（D）、带有集气管的橡皮塞（B）、水槽、棉花团、橡皮管。[3]

【实验步骤】

①检查装置气密性。组装连接仪器，挤压多用导管的吸泡，水槽内有气泡冒出，说明装置气密性良好。

②制取并收集氨气。在单球管中加入少量的生石灰，多用滴管中吸入适量的浓氨水，插入单球管的支管中，之间用橡皮管连接，用带有集气管的橡皮塞塞紧单球管的管口。挤压多用吸管的吸泡，浓氨水与生石灰发生反应生成氨气。将氨气用向下排气法收集在集气管中，在集气管导管口放一个沾有浓盐酸的玻璃棒，冒白烟说明氨气已收集满。

③喷泉实验。在集气管管口塞进带导管的橡胶塞，下端插入滴有酚酞溶液水槽内，滴加一两滴浓氨水，补充少量的氨气。水槽内溶液变红，说明导管口有气体冒出，集气管中的氨气不断地溶于水使得装置内部气压减小，水槽中液体倒吸形成喷泉。

④废液清理。先取下多用滴管，等待装置内的液体都流入水槽之后，加入适量的盐酸酸化，待溶液至中性时排放，最后清洗整理仪器。

【老师总结】改进后的装置有什么优点呢？我们一起来总结一下。利用单球管、集气管、多用滴管等设计的微型实验，把氨气的制取、收集、喷泉实验都组合在了一起，所需要用的仪器大大减少、密封性好、环保、简化了实验而且操作方便、适合学生课堂分组实验、有利于培养学生动手操作能力，弥补了教材中实验的不足。

四 教学反思

本实验的教学设计体现了新课程标准所倡导的探究性教学，[5]同时实验教学来培养学生的核心素养为前提，利用生活中我们经常能见到的例子来进行导入，继而教师提出问题，学生进行讨论现象及原因，小组实验的方式激发创新的能力，从宏观到微观不断引导学生，使实验化繁为简，在发现问题和解决问题的过程中完成对知识的学习，调动学生的积极性，使学生在探究性的教学过程中化学学科核心素养不断形成。