游戏化教学在高中化学中的应用*——以“碳酸钠和碳酸氢钠”的教学为例

刘志平 董 帅， 石登玲，3 汤希雁** 玉春勤

（1.南宁师范大学化学与材料学院 广西 南宁 530001；2.南宁沛鸿民族中学 广西 南宁 530021；3.南宁市第十五中学 广西 南宁 530003）

一、教学背景分析

2018年《中国教育游戏发展报告》提出：在教学中使用游戏化教学能够改善学生学习动机不足的现状。［1］《普通高中化学课程标准（2017 年版2020 年修订）》（以下简称“新课标”）在基本理念中提出：高中化学课程以进一步提升学生的核心素养为宗旨，激发学生学习化学的兴趣，促进学习方式的转变，培养他们的创新精神和实践能力。［2］

新课标要求，教学内容应结合真实情境中的应用实例和实验探究进行授课，旨在让学生了解这些物质在生产、生活中的应用。教师应发挥对学生学习的指导作用，紧密联系生产和生活实际创设丰富的真实问题情境，采用多样化的教学方式。游戏化教学拥有良好的教学反馈机制，［3］能够通过奖励的设置以及活跃的课堂氛围来进行教学评价，使学生在游戏化的学习环境中完成学习、讨论、设计、评价等任务，充分发挥学生的主体作用。

下面以“碳酸钠和碳酸氢钠”的教学为例，探究游戏化对教学的促进作用。

二、教学目标与评价目标

1.教学目标

（1）结合真实情境中的应用实例，通过实验探究了解碳酸钠、碳酸氢钠的主要性质以及其在生产、生活中的应用。（2）在游戏中，对碳酸钠、碳酸氢钠性质进行探究，培养学生的证据意识，基于证据对物质的变化提出可能的假设，提高认知水平。

2.评价目标

（1）通过对碳酸钠和碳酸氢钠实验探究方案的探讨与交流，诊断并发展学生探究物质性质的水平和认识物质的水平。（2）通过碳酸钠和碳酸氢钠性质的差异性，诊断并发展学生对碳酸钠和碳酸氢钠本质的认识进阶和认识思路的结构化水平。（3）通过在教学环节中游戏情境与游戏内容的创设，诊断并发展学生在游戏环节中的合作水平及对化学价值的认识水平。

三、游戏的准备与设置

1.课前准备

合作学习：提前将学生分好小组，每一列为一组。

奖励规则：本节课中每个小组中成员在进行游戏活动时，小组都会获得积分，小组成员也将获得相等分数。积分可用于抽奖，每2积分抽取一次，奖励物品包括：表扬卡（65%）、零食（15%）、学习用品（15%）、消除卡（免写一次作业，概率4%）、心愿卡（概率1%）等。

课前准备：所需要的实验仪器、饮料。

2.游戏化教学流程

“碳酸钠和碳酸氢钠”的游戏化教学流程见图1。

四、教学过程

1.走进“二苏”

【课题引入】碳酸钠和碳酸氢钠是化学中的一对“苏式兄弟”，我们今天将要采用游戏的形式来学习“二苏”的相关性质。今天的课堂中，每个环节都可以获得积分，积分能够抽奖获得你们想要的东西。

展示用碳酸钠和碳酸氢钠制作馒头的图片，请同学们观察，用碳酸钠和碳酸氢钠制备的馒头有什么不同？

【“头脑风暴”游戏】同学各抒己见，阐述不同原因，阐述合理的同学所在的小组积1分。

【教师】今天我们一起探讨为什么用碳酸钠和碳酸氢钠制作出来的馒头不同。回答原因合理的同学所在的小组可以积得1分。

【学生1】碳酸钠与面粉发生了化学反应，使面粉成分发生改变但不会蓬松。

【学生2】碳酸氢钠与其他物质发生了化学反应产生了气体，使馒头变蓬松。

【学生3】碳酸氢钠本身受热会分解，产生无毒的气体，使得馒头变得疏松多孔。

【教师】接下来我们一起通过几组游戏来认识“二苏”，通过下面的一系列竞赛游戏，比拼我们对它们化学性质的了解（见图2）。

图2 竞赛游戏

【设计意图】从生活入手，将化学与生活紧密相连。引入头脑风暴游戏，让学生畅所欲言，讨论“苏式兄弟”。设计并开展游戏化教学活动。

2.认识“二苏”

【“知识碎片刮刮乐”游戏规则】每个小组派出代表进行“刮刮乐”，“刮刮乐”卡片上分别写上“碳酸钠”“碳酸氢钠”“溶解性”“碱性”“＞”“＜”“谢谢参与”“一颗糖”的字样，学生通过竞赛环节一、环节二将刮出来的卡片进行组合。其中抽到“一颗糖”字样的小组直接积2分，“谢谢参与”字样积0分，其它字样在组合正确后积1分。

【竞赛环节一】

分别取0.5 g 碳酸钠、碳酸氢钠固体，滴几滴水感受温度变化，继续加入5 mL 25℃左右的温水振荡。观察溶解程度。

【竞赛环节二】

完成竞赛环节一后，向两支试管中分别滴入2 滴酚酞溶液，观察溶液颜色的变化。

【教师】请同学们利用刮出来的字样进行知识碎片的组合。经过这两个竞赛环节我们观察到了什么现象？得出了什么结论？

【学生】我们在竞赛一中发现，碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠的溶解度。滴入酚酞后碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液都变红了，但是碳酸钠溶液的红色更深，说明碳酸钠的碱性要大于碳酸氢钠。

【竞赛环节三】

【“饮料反应知多少”游戏规则】提前让学生准备好饮料，对不同饮料的酸度进行比较。在不同饮料中添加碳酸钠、碳酸氢钠，观察反应结果。能够根据游戏效果提出自己正确观点的同学所在小组积1分。

【教师】接下来的游戏活动中，要借助大家都喜欢喝的饮料进行。请每个小组派出一名代表进行下面的实验。

【学生】准备的饮料有：果粒橙、可口可乐、绿茶、元气森林、苹果醋、脉动饮料、红牛饮料、奶茶。

【教师】首先，我们检验它们的酸、碱性（见图3），检验酸、碱性后，将碳酸钠和碳酸氢钠与饮料进行混合，观察是否产生了气体，产生气体速率的快慢。能够得出正确结论的小组积1分。

图3 不同饮料pH对比

【学生】碳酸钠和碳酸氢钠都会与酸性饮料发生反应产生气体，与碱性饮料不产生气体。

【教师】这是因为碳酸钠和碳酸氢钠与酸性饮料中的H+发生了反应，但是碳酸氢钠产生的气体更快更多，这说明碳酸氢钠与酸反应的速率要比碳酸钠快。

【竞赛环节四】

【“探究设计我能行”游戏规则】根据教师所提供的实验仪器，学生进行组装，阐述组装的理由并进行实验探究。实验完成度最高的学生所在的两个小组各积1分。

【教师】这里准备了一些实验仪器，请同学们自由发挥组装仪器，探究碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性，完成实验，完成度最高的两个小组各积1分。

【学生】对实验装置进行组装设计，完成实验设计（见图4）。

图4 学生的实验设计

【教师】我们发现碳酸钠受热后没有变化，而碳酸氢钠受热后产生了气体，通过实验可以知道气体是二氧化碳。因此，蒸馒头时我们通常选用的是小苏打，在干粉灭火器中同样也含有碳酸氢钠。

【设计意图】开展“竞赛活动”，学生通过四个项目的游戏比赛为小组获得积分，激发学生在游戏体验中的“好奇心”与“好胜心”。实验环节从宏观的实验现象，进展到微观的本质，体现宏观辨识与微观探析的核心素养，通过游戏的方式让学生体验化学实验的魅力，培养学生科学探究与创新意识的核心素养。

3.辨别“二苏”

按下列环节进行辨别“二苏”的教学（见图5）。

图5 辨别“二苏”的游戏环节

【“一站到底知识抢答”游戏规则】小组代表抽取参赛资格，本轮游戏将有两个小组进行对决。游戏在两个小组间进行，抛出一系列的问题进行提问，小组内的成员按照座位前后顺序与另一小组相同位置的同学进行抢答，每一题抢先答对的小组积1分。

【问题设计】碳酸钠和碳酸氢钠的俗名、碳酸钠和碳酸氢钠的颜色状态、碳酸钠和碳酸氢钠的溶解度、酸碱性比较、碳酸钠和碳酸氢钠与酸反应的现象、碳酸钠和碳酸氢钠与酸反应的方程式、碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性、碳酸钠和碳酸氢钠的用途。

【教师】抛出以上问题，让学生进行抢答。

【学生】抢答问题，获得积分。

【“火眼金睛辨别能手”游戏规则】未参加上面游戏环节的其余两个小组代表抽签参赛资格，本轮游戏由两个小组进行对决。存放碳酸钠和碳酸氢钠的试剂瓶没有贴标签，同学利用所学知识进行辨别并贴上标签，两个小组间进行抢答，按照座位前后顺序与另一小组相同位置的同学进行抢答，抢先答对则小组积1 分。

【教师】我这里有两瓶试剂，已知是碳酸钠和碳酸氢钠，现在请同学们发挥自己的聪明才智，来给它们贴上标签。

【学生】通过溶解度大小的实验、碱性强弱的检验、与酸反应速率的快慢、热稳定性的实验来辨别碳酸钠与碳酸氢钠，然后贴上标签。

【设计意图】通过游戏教学，营造紧张刺激的模拟场景，轻松愉悦的学习环境，引导学生在游戏中巩固本节课知识，构建碳酸钠和碳酸氢钠的知识体系。

4.统计积分，布置作业

【师生】统计积分，课后进行抽奖（见图6）。

图6 统计积分布置作业

布置作业：用厨房用品配制出碳酸钠溶液，清洗桃子，拍照并观察清洗前后桃子表面颜色的不同，［4］搜集资料找出原因（桃子富含花青素，pH变化会使得花青素颜色发生变化，如遇碱性会变蓝，随着碱性增强会变为墨绿色［5］）。

【设计意图】将本节课的积分情况进行统计，公布结果，并在课后组织积分抽奖，完善奖励机制。将兴趣实验作为作业布置，让学生探究讨论化学在生活中的应用，贴近学生生活实际。

五、总结

1.游戏化教学能够培养和提升学生间的合作能力

在游戏化教学中，能够通过生生互动合作进行问题的解决，在合作的过程中明显感受到学生之间思维的碰撞，达到合作能力的提升以及知识获取的预期目标。

2.让学生喜欢化学学科，减少学生对化学学习的倦怠

在游戏化的学习中，学生能充分发挥主观能动性，提升自我效能，使得学生对化学学习的倦怠有所减少，从而达到提升兴趣的预期目标。

3.激发并提高学生的学习能力

游戏化教学在实施过程中，学生能够主动进行知识的获取，通过参与游戏教学环节，整体提升了参与度，随着游戏的进行逐步提升学生对化学的情感，从而达到激发并提升学生学习能力的预期目标。

4.“寓教于乐”，在“乐中学”，于“乐中悟”

在游戏化教学的实施中，课堂气氛轻松愉悦，学习氛围开心快乐，在课堂中营造了一种良好的学习环境，能够让学生在“乐中学”，充分感悟化学的魅力，达到“乐中悟”，体现了游戏化教学“寓教于乐”的核心思想。