以实现深度学习为目标的碳铵热分解演示实验改进研究

邱联妹

摘要：演示实验教学是化学学科教学中重要的组成部分，是学生学习化学的重要情境素材和形成知识认知的途径。以碳铵热分解演示实验改进为例，从实验装置改进和实验教学环节设计改进角度对实现深度学习为目标的化学演示实验教学进行尝试和探索。

关键词：深度学习;碳铵分解;实验改进

文章编号：1008-0546（2019）03-0083-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.03.026

深度学习是指学习者在原有认知基础上主动采集新情境中的信息，在对信息加工处理的过程中批判性的获得新思想和知识，并将它们与既有的知识结构融合或重构的学习。深度学习的发生基于学习者对新问题的觉识，深度学习的推进动力源自学习者强烈求知欲望，深度学习的过程符合人类对知识的认知和学习规律。因此在课堂教学中以实现深度学习为目标的教学改革将成为发展学生核心素养为主旨的新一轮课程改革的必然趋势。

初中化学教材中实验素材是学生学习化学知识和培养学科核心素养的重要情境要素。本文以教材中“碳铵热分解实验”改进为例，对实现深度学习为目标的化学演示实验教学设计进行尝试和探索。

一、常见碳铵热分解演示实验的分析

1.在蒸发皿中加热碳酸氢铵实验（图1）是大多教材的示范实验。这个实验设计使用化学仪器少，操作简便，能够解释碳酸氢铵固体的消失与温度升高之间的关系。但是对碳酸氢铵热分解性质的教学是一个强行灌输的过程，是以“教师的认知”机械转化成“学生的认知”，实验演示也是对知识的伪验证。许多学生在课后都会提出以下质疑：

质疑一：如果碳酸氢铵固体加热发生了升华，不也会出现固体消失的现象吗？为什么就一定是碳酸氢铵受热分解造成的呢？

质疑二：碳酸氢铵固体本身有刺激性气味，加热后弥漫在教室中的刺激性气味不就是碳酸氢铵的气味吗？怎么能证明生成了氨气呢？

2.在试管中加热碳酸氢铵实验（图2）是常见的改进实验。这个实验设计解决了在蒸发皿中加热固体消失的过程学生无法看见现象的观察问题，透明的试管学生便于觀察固体逐渐减少最后消失的全过程。在密闭的装置中加热碳酸氢铵固体能避免气体逸出污染教室空气。但是实验设计中将受热后从试管中排出的气体通入澄清石灰水试图证明二氧化碳的生成其实是一个误区，因为碳酸氢铵与石灰水混合同样会出现白色沉淀，在未证明加热后从导管中导出的气体不是碳酸氢铵气体的情况下，石灰水变浑浊就不能说明是与二氧化碳反应的结果，不能以此来检验二氧化碳气体的生成。既然仍然不能验证氨气和二氧化碳气体的生成，故也不能解释加热后碳酸氢铵固体发生的变化到底是升华还是分解。

二、碳铵热分解演示实验的改进

对碳铵热分解演示实验的改进包括了实验装置改进和实验教学环节改进两个方面。

实验装置的设计（图3）是将碳酸氢铵固体放在具支试管中加热，排出的气体先通入酚酞与水的混合液中检验氨气的生成，后通入石灰水中验证二氧化碳气体的生成。具支试管取代试管后保留了便于学生观察固体逐渐减少最后消失的实验现象和实验装置密闭，避免加热过程中污染性气体逸出危害学生健康的优点。另外增加利用具支试管支管将气体导入酚酞与水混合液的设计不仅能检验氨气的生成，也为排出使石灰水变浑浊的气体不是气态碳酸氢铵而是二氧化碳气体进行佐证。

具体实验操作中由于气流流动路径遵循就近导出的原则，加热后气体会优先通过支管进入酚酞和水的混合液中，若要使气体通入石灰水则必须先阻断支管通道，故需在与支管连接的胶皮管处安装止水夹控制气体的流动路径。

实验教学环节增设了将碳铵固体投入酚酞和水混合液的实验，实验结论由“一步到位”转变成“分步探究”。从学生原有知识水平和认知起点出发，尊重人类学习和理解的逻辑规律，教学中教师活动重点不是关注自己如何去教授所要教的内容，而是关注学生要获得相关知识的条件需求和在学习情境中的真实反应，组织学生分阶段、有层次地达成最终学习目标。具体如表1。

三、结束语

改进后的碳铵热分解演示实验相比教材实验更关注学生对知识学习过程中的本能反应和思维顺序，设计有层次的教学文本，引导学生逐步建构符合自己学习特点的知识网络，将知识内化成自己的理解并形成能力。实验教学环节设计逻辑的严密性体现了教师课堂教学关注点从“教师要教什么，怎么教”转向“学生要学什么，何以学会”，实现实验探究过程由“假装探究”转变成“真实探究”，使基于理解和应用基础上的深度学习真正进行。