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摘要：以“金属钠的性质与应用”的教学为例，选择合适的真实情境，将零散的、无支撑的知识点串联起来。设置问题情境，激发学生思考的广度和深度，不断进行证据推理，达到构建完整的知识体系、建立科学的思维方法及提升能力的目的，实现学生化学学科核心素养的发展。
关键词：真实问题情境;证据推理;化学学科核心素养
文章编号：1008-0546（2021）01-0010-05
中图分类号：G632.41
文献标识码：B
doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2021.01.003
一、问题的提出
2018年教育部最新发布的《普通高中化学课程标准（2017年版）》中明确提出五大化学学科核心素养，强调要重视开展“素养为本”的课堂教学。重视创设真实、具体的问题情境，重视课堂中知识与情境的结构化设计，注重转变学生的化学学习方式，引导学生积极主动开展建构学习、探究学习和问题解决学习，注重化学实验的绿色化设计，培养学生分析解决问题的能力[1]。如何将这一理念落实到日常教学中？对笔者来说是一个富有挑战的研究性课题。 本节课选自苏教版《化学1（必修）》专题二第2单元“钠、镁及其化合物”第1课时“金属钠的性质与应用”。本课时的主要知识结构关系图如图1：
知识内容多而杂，寻找合适、真实、有意义的学习情境，以问题为导向，既能将零散的知识串联起来，又能激趣和启思。查阅中国知网中关于本节课的教学情境研究，主要存在以下问题：①以金属钠的用途一如金属钠用于治疗肿瘤;用于冶炼贵金属钛;中国首座钠快中子实验堆等作为教学情境，虽然吸引了学生注意力，但只是引入新课，学生无法发现或提出有探究价值的化学问题;②以趣味实验一如滴水燃棉等作为教学情境，虽也让学生“因境生情”，但缺乏真实性和启思性，教学过程并不能围绕教学情境展开;③以钠起火的事故新闻作为教学情境，放大了负面效果[2];④以钠一空气电池作为教学情境[3]，贯穿始终，但已有的教学设计缺乏提问的深度与广度，并且情境素材若处理不当，很容易超纲，学生探究性趣味不浓。本研究基于真实问题情境，围绕学科核心素养的发展设计和实施教学，期望在真实情境中发现学科问题，在一步步的“猜想一推理一探究”中促进学科认识和核心观念的结构化，使学科核心素养开花结果。
二、设计思路
金属钠是高中学习的第一种金属，但之前学习的原子核外电子排布、氯气的性质以及氧化还原理论均为钠的学习做了铺垫。本节课，需要突破的重难点有①Na与O2在不同条件下的反应;②Na与水的反应;③Na202与水、CO2的反应。为了放大围绕核心知识的真实情境中的学科问题，笔者综合相关资料，最终选择用钠电池作为真实情境，并对信息素材进行符合认知发展的改编。因此，本课时教学主要分四个教学情境：钠一空气电池的提出一钠一空气电池的放电原理一钠一空气电池的工作环境一钠-CO2电池的工作原理。具体过程：首先，采用对比教学法，对比分析锂元素与钠元素的原子结构，理论推理钠一空气电池与锂一空气电池的放电原理可能存在相似性，从而激发学生主动进行实验探究。其次，以“钠一空气电池工作环境”为真实情境，提出问题一学生猜想一理论与实验相结合进行证据推理，核心物质一钠与钠的氧化物的性质及转化关系，在探究过程中逐步建立清晰的知识网络。为突破钠与水反应的实质，拓展钠与溶液的反应，深度挖掘教材素材，P15图1-10，从宏观与微观两个角度研究钠与硫酸铜溶液的反应，打开知识的深度与广度。最后，呈现钠-CO2电池，不仅体现知识的生长性，更体现化学应用之美。整个教学设计围绕一个真实情境一气呵成，核心知识更是在学生的头脑风暴中“呈现”出来，实现了“真实情境一提炼学科问题一证据推理一发展素养”的整体教学设计思路。具体教学流程设计如图2所示：
三、教学过程
任务一：分析钠一空气电池提出的原因
[情境导入]现在应用普及的锂离子电池大家都很亲切，但锂离子电池要想有大的电容量，其体积和质量都会很大，不便于使用。近几年科学家提出锂空气电池，其放电原理是锂与氧气的氧化还原反应。原料来源于空气，非常好地解决锂离子电池的问题，但是锂是稀有金属，价格较高。如何解决该问题呢？科学家又提出钠一空气电池。
[提出问题]科学家为什么能从锂电池联想到钠电池？请从原子结构、制备等角度思考。
[生1]锂的最外层电子数与钠相同，化学性质相似。
[生2]钠比锂便宜。
[追问]为什么钠比锂便宜？
[生3]钠元素在自然界中的储量丰富。
[追问]那么钠元素在自然界中的存在形式如何？制备原料又是什么？
[生4]钠元素以化合态形式存在。制备原料是NaCl。
[信息展示]每千克海水中氯化钠的含量。
[追问]如何通过NaCl制取钠？
[生5]电解熔融NaCl，2NaCl=电解=2Na Cl2↑。
[小结]由于钠最外层只有一个电子，容易失去1个电子，具有较强的还原性，很难用还原法制备，常用电解法制备。因此，无论从结构还是制备角度，钠电池的推广都具有很高的价值。
设计意图：通过钠电池最新科技作为情境素材，内容经过重新设计后呈现给学生合适的刺激性材料信息，这些刺激性材料信息能够激发学生的好奇心。将书本上“裸露”的知識包装起来，使知识结合一定的情境材料呈现出来。本次情境使用的目的是让学生根据锂的信息，对比钠的学习，思考更具有方向性，同时，既提升信息提取能力、问题解决能力，又学习到钠的结构与制备等新知识。
任务二：分析钠一空气电池的放电原理
[提出问题]类比锂一空气电池，钠一空气电池中可能发生的反应是什么？
[材料呈现]锂一空气电池放电原理（电池内有催化剂）：4Li O2=2Li2O 2Li O2=Li2O2
[猜想]钠与O2反应产生Na2O、Na2O2
[学生实验1]探究钠与氧气反应
①取钠：观察钠保存环境，用镊子取出一块金属钠，并用滤纸擦干表面煤油。
②切钠：在玻璃片上用小刀切钠，观察切面光泽、颜色及发生的变化，将剩余钠放回瓶中。
③燃烧：将干燥的坩埚预热后，迅速放人绿豆大小的钠。继续加热坩埚待钠开始燃烧，撤去酒精灯，观察现象。
[结论]钠的物理性质有：银白色固体，质软，密度比煤油大，熔点比较低。
钠的化学性质有：与氧气反应条件不同，产物不同：
4Na O2=2Na2O（白色）
2Na O2=点燃=Na2O2（淡黄色）
[紧扣情境]钠一空气电池的放电原理（电池内有催化剂）：4Na O2=2Na2O;2Na O2=Na2O2
设计意图：通过对比锂一空气电池的放电原理，学生猜想钠与氧气反应的产物，主动探究钠与O2的反应，进而引出钠的物理性质。整个教学过程学生完成了问题驱动一合理猜想一实验探究一证据推理一得出结论一系列学习活动，既紧扣教学情境，又围绕核心知识，激发学生的学习兴趣和探究欲望。
任务三：分析钠一空气电池的工作环境
[资料呈现]①钠一空气电池的工作原理：
②工作环境：钠附近环境一无水;
氧气获得一去掉空气中的水蒸气、CO2成分。
[提出问题]请解释或猜想钠一空气电池为什么要处于这样的工作环境？
[生6]钠可能与水或CO2反应。
[生7] Na2O可能与水或CO2反应。
[追问]能否从物质类别角度评价你的猜想描述是否合理？
[生8]不合理。Na2O属于碱性氧化物，能与水反应生成可溶性碱，与酸性氧化物生成盐。不是可能是一定会反应。
[师点评]没错。Na2O H2O=2NaOH;Na2O CO2=Na2CO3。由于Na20更具有亲水性，因此在水蒸气和CO2气氛中，先与水蒸气反应生成NaOH，NaOH潮解后更容易吸收CO2。
[追问]还有其他合理的猜想吗？
[生9]Na2O2可能与水或CO2反应。
[师]接下来我们逐一验证猜想。
子任务1：检验钠与水反应的猜想
[学生实验2]探究钠与水的反应
用镊子取出一块绿豆大小金属钠，用滤纸吸干表面煤油。向一只盛约三分之一水的烧杯中投入钠。
[观察视角]钠在水中的位置、形状变化。
[实验现象]①钠浮在水面上;②熔成银白色小球;③四处游动;④冒白雾，发出嘶嘶响声。
[结论]①钠的密度比水小;②钠熔点低且反应放热;③钠与水反应剧烈，且产生气体。
[思考]请预测钠与水反应的产物，说出你的理论依据。
[生10]从物质组成分析，气体应该是H2或O2，还可能生成NaOH。
[生11]若生成NaOH，气体应该是H2，不可能是O2。理由①OH-来源于水电离，则H 被Na置换成H2。理由②从氧化还原理论思考，钠与水反应若生成NaOH，Na元素的化合价升高，必然存在化合价降低的元素，只能生成H2。
[追问]如何设计实验证明？
[生12]向反应后的溶液中滴加酚酞，若变红，说明生成碱性物质;用小试管收集反应产生的气体，用大拇指按住试管口，靠近火焰时，松开大拇指，若试管口产生清脆的爆鸣声，说明产生H2。
[点评]思路清晰，实验描述规范。我们只需要检验NaOH，理论分析气体肯定是H2。
[继续实验]向反应后的溶液中滴加2滴酚酞。
[实验现象]溶液变红。
[结论]钠与水反应生成碱性物质。
（板演）2Na 2H2O=2NaOH H2↑
[小結]钠与水反应实质是钠置换水电离的H 。这也解释了钠一空气电池要保持无水环境。
设计意图：选择钠一空气电池的工作环境作为情境素材，使学生的思辨具有广度：从反应物和生成物的角度，猜想与水蒸气或CO2的反应;又有深度：从物质类别角度解释Na22的化学性质，并思考在水蒸气和CO2混合气体中的反应顺序。对物质类别与转化、反应先后顺序增强认知。同时，在该教学过程中，学生经历了分析一猜想、解释一实验探究一现象分析一理论分析一再探究一再分析一得出结论的一系列学生活动。在理论分析钠与水的反应产物时，生生间相互补充观点，产生了非常良好的互动力。本阶段帮助学生建立两个学习视角：①从物质类别和氧化还原理论分析物质性质;②从宏微结合的视角推理、检验物质的性质。
子任务2：基于钠与水的反应事实，分析钠与溶液的反应
[提问]钠与CuSO4溶液又如何反应？
[生13]钠先与水反应，生成NaOH和H2，NaOH再和CuSO4反应产生Cu（OH）2。（观点1）
[生14]钠直接置换出Cu。（观点2）
[学生活动]板演方程式，用化学方程式表述反应过程。
[师]无法说服对方的观点时，我们又应该怎么办？
[异口同声]实验。
[学生实验3]钠与CuSO4溶液反应
用镊子取出一小块绿豆大小的金属钠，用滤纸吸干表面煤油。向一只盛约三分之一 CuSO4溶液的烧杯中投入钠。
[实验现象]①钠浮在水面上;②熔成银白色小球;③四处游动;④冒白雾，发出嘶嘶的响声;⑤溶液中产生蓝色絮状沉淀。
[提问]实验现象能证明是哪种观点？
[异口同声]观点1正确。 [结论] 2Na 2H：O=2NaOH H2↑
[生质疑]但是Cu2 的氧化性大于H ，与氧化还原反应强弱规律不符合。
[微观释疑]这个质疑有理有据。那到底是什么原因呢？请大家将课本翻到第15页，观察图1-10，可发现Na 、Cl-周围被水分子包裹着。同理，Cu2 周围也被水包裹，导致Na先与水接触，直接反应。
[问题]那又如何能实现钠置换金属呢？
[生15]保证无水环境。
[点评]非常好，钠置换金属，往往在熔融状态下，利用热还原法，置换出金属单质。
[生书写] 2Na CuSO1=高温=Na2SO4 Cu
设计意图：本环节设计探讨让学生从微观角度理解钠与水的反应。两次思辨紧密围着学生的疑惑分歧展开。学生的互动力与碰撞力展现得淋漓尽致。通过探问、论辩、践行等学习方式，层层拨开知识的迷雾，调动思维，无形中渗透化学核心素养的发展。同时，帮助学生建立一种化学学习的认识思路：宏一微一符表征;一种化学认识思维：实验探究一证据推理。
子任务3：检验Na2O2与水反应的猜想
[过渡]现已验证钠与水反应的猜想，下面我们就来探究Na2O2与H2O的反应。
[学生实验4]探究Na2O2与H2O的反应
向装有Na2O2的坩埚中加入一滴管水和1滴酚酞，观察现象。
[实验现象]①产生大量气泡。②溶液变红后慢慢褪色。
[思考]请理论分析Na2O2与H2O反应的产物？
[生16]从物质组成分析，碱性物质应该是NaOH;从氧化还原原理分析，气体应该是O2。
[点评]思路清晰，分析到位。
[结论]①2Na2O2 2H2O=4NaOH O2↑
②Na2O2具有漂白性。
[资料呈现]①Na2O2与CO2反应：
2Na2O2 2CO2=2Na2CO3 O2 ↑
②Na2O2的应用：呼吸面具中的供氧剂、漂白剂。
[小结]可见，Na2O2也能与H2O、CO2反应，产生O2，增加电池的危险性。
设计意图：当学生面对这个课题时，第一反应肯定是向钠灼烧后的产物中加水，满足学生的求知欲与好奇心。知识与能力的渗透也就在不言中形成。通过分析Na2O2与H2O反应的产物，正好课堂检测学生能否根据物质类别和氧化还原理论分析问题。教一学一评构成一个有机的整体。
子任务4：验证钠与CO2反应的猜想
[提问]钠能否与CO2反应呢？
[资料呈现]“可呼吸”的钠-CO2电池
2018年9月，中国科学院院士、南开大学教授陈军课题组制造出可呼吸的钠-CO2电池，研究成果为安全电池的设计提供新思路，同时也有望为火星探测提供一种潜在的电化学能源系统。工作原理（电池内有催化剂）
②一个化学反应，为社会的发展提供无限可能，为我们的生活提供更多便利，希望大家能体会到化学的魅力与价值。
[过渡]结构决定性质，性质决定应用。钠还有哪些用途呢？
[资料呈现]（表1）
[课后思考]若实验室中不慎发生金属钠失火，应该采取什么方法灭火？
设计意图：书本中的化学知识是基础知识，但是化学是一门实用学科。如何让学生深刻地体会到这一点？应当与当前的社会发展联系在一起。学习到的是原理，而其创造却是无限可能。实际生活中钠燃烧事故时有发生，让知识从生活中来，到生活中去。这“一来一回”，才能让死板的知识“活”起来。
四、教学反思
1.巧设情境，渗透核心素养教育
本课时采用Na-空气电池的提出-Na-空气电池的放电原理-Na-空气电池的工作环境-Na-CO2的放电原理为教学情境，高度融合了Na及其化合物的知识。隐含的能力线是问题质疑一类比分析一猜想一探究一证据推理一得出结论。在分析Na-空气电池的工作环境时，学生对Na、Na2O、Na2O2的性质都可进行猜想，问题情境的应用价值较高，发散学生的思维，同时也可深入分析Na2O在水蒸气与CO2混合气体中反应的先后顺序，一个问题情境可多角度使用。Na-CO2的放电原理的情境选择，不仅打开学生思维的广度，同时，也打开学生对化学认知的广度。整节课实现“化学认识”“化学观念”“化学运用”等學科思想的培养，成就了核心素养的发展。
2.动态生成，促进核心素养的发展
元素及其化合物知识的建构过程，不仅需要对化学实验事实的观察，还需要理性（宏微结合）的分析，只是将书上的知识强加给学生，与培养人的科学理性背道而驰。正如亚里士多德所说：真理的探求比真理的占有更加可贵。知识的建构过程，需要不断发现问题、解决问题。因此，提前预测学生可能的问题，正确处理课堂生成问题，充分调动学生的自评、他评、实验探究等学习方式，把课堂主动权交给学生，促进学生化学观念的构建和心智模型的转变，促进化学核心素养的发展[4]。
五、板书
参考文献
[1] 江合佩.走向真实情境的化学教学研究[M].福州：福建教育出版社，2020：29-36
[2]王保强，化学优秀课的教学情境分析与启示一以江苏省2016年优秀课评比“钠及其化合物”为例[J].化学教学，2019（1）：11-17
[3]王保强，陆广洁，王银行，刘方云.情境线和知识线融合的“金属钠的性质与应用”教学设计[J].化学教育（中英文），2019，40（1）：23-26
[4] 郭飞红，孙旭波.基于真实情境和问题导向培养化学学科核心素养一以“二氧化硅”的教学为例[J].化学教育（中英文），2019，40（19）：29-36
关键词：真实问题情境;证据推理;化学学科核心素养
文章编号：1008-0546（2021）01-0010-05
中图分类号：G632.41
文献标识码：B
doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2021.01.003
一、问题的提出
2018年教育部最新发布的《普通高中化学课程标准（2017年版）》中明确提出五大化学学科核心素养，强调要重视开展“素养为本”的课堂教学。重视创设真实、具体的问题情境，重视课堂中知识与情境的结构化设计，注重转变学生的化学学习方式，引导学生积极主动开展建构学习、探究学习和问题解决学习，注重化学实验的绿色化设计，培养学生分析解决问题的能力[1]。如何将这一理念落实到日常教学中？对笔者来说是一个富有挑战的研究性课题。 本节课选自苏教版《化学1（必修）》专题二第2单元“钠、镁及其化合物”第1课时“金属钠的性质与应用”。本课时的主要知识结构关系图如图1：
知识内容多而杂，寻找合适、真实、有意义的学习情境，以问题为导向，既能将零散的知识串联起来，又能激趣和启思。查阅中国知网中关于本节课的教学情境研究，主要存在以下问题：①以金属钠的用途一如金属钠用于治疗肿瘤;用于冶炼贵金属钛;中国首座钠快中子实验堆等作为教学情境，虽然吸引了学生注意力，但只是引入新课，学生无法发现或提出有探究价值的化学问题;②以趣味实验一如滴水燃棉等作为教学情境，虽也让学生“因境生情”，但缺乏真实性和启思性，教学过程并不能围绕教学情境展开;③以钠起火的事故新闻作为教学情境，放大了负面效果[2];④以钠一空气电池作为教学情境[3]，贯穿始终，但已有的教学设计缺乏提问的深度与广度，并且情境素材若处理不当，很容易超纲，学生探究性趣味不浓。本研究基于真实问题情境，围绕学科核心素养的发展设计和实施教学，期望在真实情境中发现学科问题，在一步步的“猜想一推理一探究”中促进学科认识和核心观念的结构化，使学科核心素养开花结果。
二、设计思路
金属钠是高中学习的第一种金属，但之前学习的原子核外电子排布、氯气的性质以及氧化还原理论均为钠的学习做了铺垫。本节课，需要突破的重难点有①Na与O2在不同条件下的反应;②Na与水的反应;③Na202与水、CO2的反应。为了放大围绕核心知识的真实情境中的学科问题，笔者综合相关资料，最终选择用钠电池作为真实情境，并对信息素材进行符合认知发展的改编。因此，本课时教学主要分四个教学情境：钠一空气电池的提出一钠一空气电池的放电原理一钠一空气电池的工作环境一钠-CO2电池的工作原理。具体过程：首先，采用对比教学法，对比分析锂元素与钠元素的原子结构，理论推理钠一空气电池与锂一空气电池的放电原理可能存在相似性，从而激发学生主动进行实验探究。其次，以“钠一空气电池工作环境”为真实情境，提出问题一学生猜想一理论与实验相结合进行证据推理，核心物质一钠与钠的氧化物的性质及转化关系，在探究过程中逐步建立清晰的知识网络。为突破钠与水反应的实质，拓展钠与溶液的反应，深度挖掘教材素材，P15图1-10，从宏观与微观两个角度研究钠与硫酸铜溶液的反应，打开知识的深度与广度。最后，呈现钠-CO2电池，不仅体现知识的生长性，更体现化学应用之美。整个教学设计围绕一个真实情境一气呵成，核心知识更是在学生的头脑风暴中“呈现”出来，实现了“真实情境一提炼学科问题一证据推理一发展素养”的整体教学设计思路。具体教学流程设计如图2所示：
三、教学过程
任务一：分析钠一空气电池提出的原因
[情境导入]现在应用普及的锂离子电池大家都很亲切，但锂离子电池要想有大的电容量，其体积和质量都会很大，不便于使用。近几年科学家提出锂空气电池，其放电原理是锂与氧气的氧化还原反应。原料来源于空气，非常好地解决锂离子电池的问题，但是锂是稀有金属，价格较高。如何解决该问题呢？科学家又提出钠一空气电池。
[提出问题]科学家为什么能从锂电池联想到钠电池？请从原子结构、制备等角度思考。
[生1]锂的最外层电子数与钠相同，化学性质相似。
[生2]钠比锂便宜。
[追问]为什么钠比锂便宜？
[生3]钠元素在自然界中的储量丰富。
[追问]那么钠元素在自然界中的存在形式如何？制备原料又是什么？
[生4]钠元素以化合态形式存在。制备原料是NaCl。
[信息展示]每千克海水中氯化钠的含量。
[追问]如何通过NaCl制取钠？
[生5]电解熔融NaCl，2NaCl=电解=2Na Cl2↑。
[小结]由于钠最外层只有一个电子，容易失去1个电子，具有较强的还原性，很难用还原法制备，常用电解法制备。因此，无论从结构还是制备角度，钠电池的推广都具有很高的价值。
设计意图：通过钠电池最新科技作为情境素材，内容经过重新设计后呈现给学生合适的刺激性材料信息，这些刺激性材料信息能够激发学生的好奇心。将书本上“裸露”的知識包装起来，使知识结合一定的情境材料呈现出来。本次情境使用的目的是让学生根据锂的信息，对比钠的学习，思考更具有方向性，同时，既提升信息提取能力、问题解决能力，又学习到钠的结构与制备等新知识。
任务二：分析钠一空气电池的放电原理
[提出问题]类比锂一空气电池，钠一空气电池中可能发生的反应是什么？
[材料呈现]锂一空气电池放电原理（电池内有催化剂）：4Li O2=2Li2O 2Li O2=Li2O2
[猜想]钠与O2反应产生Na2O、Na2O2
[学生实验1]探究钠与氧气反应
①取钠：观察钠保存环境，用镊子取出一块金属钠，并用滤纸擦干表面煤油。
②切钠：在玻璃片上用小刀切钠，观察切面光泽、颜色及发生的变化，将剩余钠放回瓶中。
③燃烧：将干燥的坩埚预热后，迅速放人绿豆大小的钠。继续加热坩埚待钠开始燃烧，撤去酒精灯，观察现象。
[结论]钠的物理性质有：银白色固体，质软，密度比煤油大，熔点比较低。
钠的化学性质有：与氧气反应条件不同，产物不同：
4Na O2=2Na2O（白色）
2Na O2=点燃=Na2O2（淡黄色）
[紧扣情境]钠一空气电池的放电原理（电池内有催化剂）：4Na O2=2Na2O;2Na O2=Na2O2
设计意图：通过对比锂一空气电池的放电原理，学生猜想钠与氧气反应的产物，主动探究钠与O2的反应，进而引出钠的物理性质。整个教学过程学生完成了问题驱动一合理猜想一实验探究一证据推理一得出结论一系列学习活动，既紧扣教学情境，又围绕核心知识，激发学生的学习兴趣和探究欲望。
任务三：分析钠一空气电池的工作环境
[资料呈现]①钠一空气电池的工作原理：
②工作环境：钠附近环境一无水;
氧气获得一去掉空气中的水蒸气、CO2成分。
[提出问题]请解释或猜想钠一空气电池为什么要处于这样的工作环境？
[生6]钠可能与水或CO2反应。
[生7] Na2O可能与水或CO2反应。
[追问]能否从物质类别角度评价你的猜想描述是否合理？
[生8]不合理。Na2O属于碱性氧化物，能与水反应生成可溶性碱，与酸性氧化物生成盐。不是可能是一定会反应。
[师点评]没错。Na2O H2O=2NaOH;Na2O CO2=Na2CO3。由于Na20更具有亲水性，因此在水蒸气和CO2气氛中，先与水蒸气反应生成NaOH，NaOH潮解后更容易吸收CO2。
[追问]还有其他合理的猜想吗？
[生9]Na2O2可能与水或CO2反应。
[师]接下来我们逐一验证猜想。
子任务1：检验钠与水反应的猜想
[学生实验2]探究钠与水的反应
用镊子取出一块绿豆大小金属钠，用滤纸吸干表面煤油。向一只盛约三分之一水的烧杯中投入钠。
[观察视角]钠在水中的位置、形状变化。
[实验现象]①钠浮在水面上;②熔成银白色小球;③四处游动;④冒白雾，发出嘶嘶响声。
[结论]①钠的密度比水小;②钠熔点低且反应放热;③钠与水反应剧烈，且产生气体。
[思考]请预测钠与水反应的产物，说出你的理论依据。
[生10]从物质组成分析，气体应该是H2或O2，还可能生成NaOH。
[生11]若生成NaOH，气体应该是H2，不可能是O2。理由①OH-来源于水电离，则H 被Na置换成H2。理由②从氧化还原理论思考，钠与水反应若生成NaOH，Na元素的化合价升高，必然存在化合价降低的元素，只能生成H2。
[追问]如何设计实验证明？
[生12]向反应后的溶液中滴加酚酞，若变红，说明生成碱性物质;用小试管收集反应产生的气体，用大拇指按住试管口，靠近火焰时，松开大拇指，若试管口产生清脆的爆鸣声，说明产生H2。
[点评]思路清晰，实验描述规范。我们只需要检验NaOH，理论分析气体肯定是H2。
[继续实验]向反应后的溶液中滴加2滴酚酞。
[实验现象]溶液变红。
[结论]钠与水反应生成碱性物质。
（板演）2Na 2H2O=2NaOH H2↑
[小結]钠与水反应实质是钠置换水电离的H 。这也解释了钠一空气电池要保持无水环境。
设计意图：选择钠一空气电池的工作环境作为情境素材，使学生的思辨具有广度：从反应物和生成物的角度，猜想与水蒸气或CO2的反应;又有深度：从物质类别角度解释Na22的化学性质，并思考在水蒸气和CO2混合气体中的反应顺序。对物质类别与转化、反应先后顺序增强认知。同时，在该教学过程中，学生经历了分析一猜想、解释一实验探究一现象分析一理论分析一再探究一再分析一得出结论的一系列学生活动。在理论分析钠与水的反应产物时，生生间相互补充观点，产生了非常良好的互动力。本阶段帮助学生建立两个学习视角：①从物质类别和氧化还原理论分析物质性质;②从宏微结合的视角推理、检验物质的性质。
子任务2：基于钠与水的反应事实，分析钠与溶液的反应
[提问]钠与CuSO4溶液又如何反应？
[生13]钠先与水反应，生成NaOH和H2，NaOH再和CuSO4反应产生Cu（OH）2。（观点1）
[生14]钠直接置换出Cu。（观点2）
[学生活动]板演方程式，用化学方程式表述反应过程。
[师]无法说服对方的观点时，我们又应该怎么办？
[异口同声]实验。
[学生实验3]钠与CuSO4溶液反应
用镊子取出一小块绿豆大小的金属钠，用滤纸吸干表面煤油。向一只盛约三分之一 CuSO4溶液的烧杯中投入钠。
[实验现象]①钠浮在水面上;②熔成银白色小球;③四处游动;④冒白雾，发出嘶嘶的响声;⑤溶液中产生蓝色絮状沉淀。
[提问]实验现象能证明是哪种观点？
[异口同声]观点1正确。 [结论] 2Na 2H：O=2NaOH H2↑
[生质疑]但是Cu2 的氧化性大于H ，与氧化还原反应强弱规律不符合。
[微观释疑]这个质疑有理有据。那到底是什么原因呢？请大家将课本翻到第15页，观察图1-10，可发现Na 、Cl-周围被水分子包裹着。同理，Cu2 周围也被水包裹，导致Na先与水接触，直接反应。
[问题]那又如何能实现钠置换金属呢？
[生15]保证无水环境。
[点评]非常好，钠置换金属，往往在熔融状态下，利用热还原法，置换出金属单质。
[生书写] 2Na CuSO1=高温=Na2SO4 Cu
设计意图：本环节设计探讨让学生从微观角度理解钠与水的反应。两次思辨紧密围着学生的疑惑分歧展开。学生的互动力与碰撞力展现得淋漓尽致。通过探问、论辩、践行等学习方式，层层拨开知识的迷雾，调动思维，无形中渗透化学核心素养的发展。同时，帮助学生建立一种化学学习的认识思路：宏一微一符表征;一种化学认识思维：实验探究一证据推理。
子任务3：检验Na2O2与水反应的猜想
[过渡]现已验证钠与水反应的猜想，下面我们就来探究Na2O2与H2O的反应。
[学生实验4]探究Na2O2与H2O的反应
向装有Na2O2的坩埚中加入一滴管水和1滴酚酞，观察现象。
[实验现象]①产生大量气泡。②溶液变红后慢慢褪色。
[思考]请理论分析Na2O2与H2O反应的产物？
[生16]从物质组成分析，碱性物质应该是NaOH;从氧化还原原理分析，气体应该是O2。
[点评]思路清晰，分析到位。
[结论]①2Na2O2 2H2O=4NaOH O2↑
②Na2O2具有漂白性。
[资料呈现]①Na2O2与CO2反应：
2Na2O2 2CO2=2Na2CO3 O2 ↑
②Na2O2的应用：呼吸面具中的供氧剂、漂白剂。
[小结]可见，Na2O2也能与H2O、CO2反应，产生O2，增加电池的危险性。
设计意图：当学生面对这个课题时，第一反应肯定是向钠灼烧后的产物中加水，满足学生的求知欲与好奇心。知识与能力的渗透也就在不言中形成。通过分析Na2O2与H2O反应的产物，正好课堂检测学生能否根据物质类别和氧化还原理论分析问题。教一学一评构成一个有机的整体。
子任务4：验证钠与CO2反应的猜想
[提问]钠能否与CO2反应呢？
[资料呈现]“可呼吸”的钠-CO2电池
2018年9月，中国科学院院士、南开大学教授陈军课题组制造出可呼吸的钠-CO2电池，研究成果为安全电池的设计提供新思路，同时也有望为火星探测提供一种潜在的电化学能源系统。工作原理（电池内有催化剂）
②一个化学反应，为社会的发展提供无限可能，为我们的生活提供更多便利，希望大家能体会到化学的魅力与价值。
[过渡]结构决定性质，性质决定应用。钠还有哪些用途呢？
[资料呈现]（表1）
[课后思考]若实验室中不慎发生金属钠失火，应该采取什么方法灭火？
设计意图：书本中的化学知识是基础知识，但是化学是一门实用学科。如何让学生深刻地体会到这一点？应当与当前的社会发展联系在一起。学习到的是原理，而其创造却是无限可能。实际生活中钠燃烧事故时有发生，让知识从生活中来，到生活中去。这“一来一回”，才能让死板的知识“活”起来。
四、教学反思
1.巧设情境，渗透核心素养教育
本课时采用Na-空气电池的提出-Na-空气电池的放电原理-Na-空气电池的工作环境-Na-CO2的放电原理为教学情境，高度融合了Na及其化合物的知识。隐含的能力线是问题质疑一类比分析一猜想一探究一证据推理一得出结论。在分析Na-空气电池的工作环境时，学生对Na、Na2O、Na2O2的性质都可进行猜想，问题情境的应用价值较高，发散学生的思维，同时也可深入分析Na2O在水蒸气与CO2混合气体中反应的先后顺序，一个问题情境可多角度使用。Na-CO2的放电原理的情境选择，不仅打开学生思维的广度，同时，也打开学生对化学认知的广度。整节课实现“化学认识”“化学观念”“化学运用”等學科思想的培养，成就了核心素养的发展。
2.动态生成，促进核心素养的发展
元素及其化合物知识的建构过程，不仅需要对化学实验事实的观察，还需要理性（宏微结合）的分析，只是将书上的知识强加给学生，与培养人的科学理性背道而驰。正如亚里士多德所说：真理的探求比真理的占有更加可贵。知识的建构过程，需要不断发现问题、解决问题。因此，提前预测学生可能的问题，正确处理课堂生成问题，充分调动学生的自评、他评、实验探究等学习方式，把课堂主动权交给学生，促进学生化学观念的构建和心智模型的转变，促进化学核心素养的发展[4]。
五、板书
参考文献
[1] 江合佩.走向真实情境的化学教学研究[M].福州：福建教育出版社，2020：29-36
[2]王保强，化学优秀课的教学情境分析与启示一以江苏省2016年优秀课评比“钠及其化合物”为例[J].化学教学，2019（1）：11-17
[3]王保强，陆广洁，王银行，刘方云.情境线和知识线融合的“金属钠的性质与应用”教学设计[J].化学教育（中英文），2019，40（1）：23-26
[4] 郭飞红，孙旭波.基于真实情境和问题导向培养化学学科核心素养一以“二氧化硅”的教学为例[J].化学教育（中英文），2019，40（19）：29-36