问道优质实验教学发展学生“宏观辨识与微观探析”素养的数字化实验设计

刁卓 钱扬义 王立新 唐文秀

摘要： 借助手持技术数字化实验手段，分别设计CO2、 SO2与H2O反应相关的四个实验。利用四重表征分析比较CO2、 SO2与H2O反应的实验过程，从宏微结合的视角发展学生“宏观辨识与微观探析”化学学科核心素养，丰富了手持技术数字化实验案例，为教师进行教学提供参考。

关键词： 手持技术; 宏观辨识与微观探析; pH传感器; 四重表征

文章编号： 1005-6629（2022）05-0062-06

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

1 问题的提出

“宏观辨识与微观探析”是五大化学学科核心素养之一，要求学生能够通过观察宏观现象，结合微观视角对已有知识进行辨识、探析，运用符号表征物质及其变化等。美国颁布的《新一代科学教育标准》中亦要求学生能够从分子和亚原子水平对宏观的化学物质和过程做出解释和预测[1]。

元素化合物知识的学习是培养学生该素养的重要载体。CO2、 SO2是两种重要的酸性氧化物，与H2O反应是两种物质的重要性质之一，教材中也编排了相应的实验。如人教版初中化学教材利用四朵染有紫色石蕊试液的干燥纸花探究CO2与H2O反应[2];人教版高中化学必修第二册则是利用实验探究SO2与水反应[3]。初中教材中实验准备工作繁冗，操作步骤复杂，易让学生混淆;高中教材的实验则存在SO2气体泄漏的问题。

上述两个实验，学生仅能从宏观层面了解CO2、 SO2与H2O发生反应，但不能从微观层面理解发生反应的本质。而且，学生仅仅知道CO2、 SO2与H2O反应均生成了酸这一共性，但不清楚二者与H2O反应的差异性究竟体现于何处，如二者在水中溶解度的不同、与水反应生成酸的酸性不同、化合价均呈现正四价的S元素和C元素还原性不同等等。……