■武漢市高建萍名師工作室 汪力蘭

中學(xué)化學(xué)教材實(shí)驗(yàn)優(yōu)化嘗試

■武漢市高建萍名師工作室 汪力蘭

課改后，人教版新編化學(xué)教材遵循了課程標(biāo)準(zhǔn)的基本原則與要求，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選定、實(shí)驗(yàn)儀器與素材的選取、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的呈現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的實(shí)施要求等方面都作了改革與創(chuàng)新。但教材上給定的某些實(shí)驗(yàn)方案可能不是最優(yōu)化的。因此作為教師有必要優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)與探究學(xué)習(xí)融合起來(lái)，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的探究功能，不但讓學(xué)生獲得知識(shí)，學(xué)到技能，而且還能讓學(xué)生受到科學(xué)方法、科學(xué)思維的訓(xùn)練，養(yǎng)成科學(xué)精神，使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)保持持久的探究興趣和創(chuàng)造興趣。在具體的教學(xué)中，我對(duì)初中化學(xué)中的一些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)和補(bǔ)充，請(qǐng)大家指正。

一、改進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)驗(yàn)成功率

中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，首先應(yīng)該從教學(xué)中遇到的實(shí)際問(wèn)題入手，確保每次演示的化學(xué)實(shí)驗(yàn)都能成功。教材《課題1燃燒和滅火》中設(shè)計(jì)，進(jìn)行白磷在水下（熱水）燃燒的演示實(shí)驗(yàn)時(shí)（如圖7-5），由于在水下氣流吹動(dòng)白磷到處移動(dòng)，氧氣與白磷無(wú)法充分接觸，因此實(shí)驗(yàn)不易成功。若把通氣的導(dǎo)管改成事先充滿好氧氣的試管，演示實(shí)驗(yàn)時(shí)直接罩在白磷上方(如圖1)，實(shí)驗(yàn)就能很容易成功，而且操作更簡(jiǎn)便。

教材在講到二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)時(shí),安排了一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)（如圖6-12）:在梯形架上放兩個(gè)蠟燭,點(diǎn)燃后放入燒杯內(nèi),往燒杯中倒入CO2時(shí),可以看到梯形架上的蠟燭由下至上先后熄滅。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了CO2的三條性質(zhì):本身不能燃燒,也不能支持燃燒,且比空氣重。在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí),有兩點(diǎn)不好掌握:一是蠟燭燃燒的時(shí)間稍長(zhǎng),由于溫度高,燒杯內(nèi)氣體膨脹,難以倒入CO2而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗；二是由于CO2比空氣重,稍不注意,會(huì)誤將CO2驟然倒入而使高位的燭火先滅或兩支蠟燭同時(shí)熄滅。如何解決這個(gè)問(wèn)題呢?我將此實(shí)驗(yàn)稍加改進(jìn),就解決了上述的不足。將二氧化碳沿著口徑呈120mm的漏斗，倒向呈階梯狀排布的蠟燭火焰(如圖2)，蠟燭火焰自下而上熄滅，實(shí)驗(yàn)的成功率大大提高。

二、改進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)

在二氧化碳的性質(zhì)教學(xué)中，二氧化碳與水的反應(yīng)現(xiàn)象不易觀察，反應(yīng)實(shí)質(zhì)不易揭示，是本課的難點(diǎn)。教材中采用四朵用石蕊溶液染成紫色的干燥小花進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)操作如下：第一朵小花噴上稀醋酸，第二朵小花噴上水，第三朵小花直接放入盛滿CO2的集氣瓶中，第四朵小花噴上水后，再放入盛滿CO2的集氣瓶中，觀察四朵花的顏色變化。然后將第四朵小花取出，小心烘烤，觀察現(xiàn)象。（如圖6-14）

為了取得較好的效果，可在教學(xué)中作如下改進(jìn)：

1．實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)對(duì)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論1 2褲子上滴蒸餾水褲子不變色石蕊遇水不變色3將“小人”放在盛有干燥的CO2的集氣瓶中，觀察上衣不變色，褲子變紅4將“小人”取出，用熱寶加熱褲子由紅色變成紫色碳酸不穩(wěn)定，易分解將紫色石蕊溶液浸泡過(guò)的干燥“小人”，兩袖分別滴加稀醋酸袖子變紅石蕊遇酸變紅CO2和H2O反應(yīng)生成的碳酸使石蕊變紅

2．改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)

（1）改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)對(duì)比性增強(qiáng)：書上是用四朵小花完成的實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)后在同一個(gè)小紙人的不同部位完成四個(gè)實(shí)驗(yàn)，即：“小人”的兩袖滴酸，褲子滴水，石蕊分別在酸溶液和水中變色情況的對(duì)比；再把“小人”放在盛有干燥的CO2的集氣瓶中，上衣干燥，褲子濕潤(rùn)，干燥、濕潤(rùn)的石蕊在二氧化碳中變色情況的對(duì)比，這樣設(shè)計(jì)不僅對(duì)比性增強(qiáng)，且現(xiàn)象非常明顯直觀，很有說(shuō)服力，學(xué)生馬上得出二氧化碳能和水反應(yīng)的化學(xué)性質(zhì)。

（2）安全且成功率高：將“小人”用熱寶加熱，不僅時(shí)間短現(xiàn)象明顯，且避免了用酒精燈加熱導(dǎo)致“小人”燃燒或燒焦的現(xiàn)象。

（3）趣味性增強(qiáng)：學(xué)生從小紙人的制作，到給“小人”換上紅色的袖子，再到“小人”的褲子由紫色─紅色─紫色的過(guò)程，都非常感興趣，極大地激發(fā)了學(xué)生的探究欲望。

三、改進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，提倡綠色化學(xué)

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，中學(xué)化學(xué)課程涉及到較多的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。目前，我國(guó)的中學(xué)實(shí)驗(yàn)室還沒(méi)有達(dá)到能直接處理實(shí)驗(yàn)廢棄物的能力，隨著教育事業(yè)的發(fā)展，研究課、選修課的開(kāi)設(shè)，實(shí)驗(yàn)活動(dòng)越來(lái)越頻繁。雖然每次實(shí)驗(yàn)排放污染物的量不大，但與化工廠不同，中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)所用藥品種類多（無(wú)機(jī)物質(zhì)169種、有機(jī)物質(zhì)29種、指示劑4種等），試劑變化多、排放的污染物成分相當(dāng)復(fù)雜，累積的污染嚴(yán)重，不容忽視。實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)，盡量做無(wú)害的實(shí)驗(yàn)，無(wú)害化處理實(shí)驗(yàn)的廢棄物，實(shí)現(xiàn)零排放，已是迫在眉睫的事。

初中化學(xué)教材中證明可燃物燃燒條件的演示實(shí)驗(yàn)，是在以下實(shí)驗(yàn)裝置中進(jìn)行的（如圖7-4）,因白磷燃燒是在開(kāi)放裝置中進(jìn)行,燃燒產(chǎn)物五氧化二磷會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染,所以要求教師在實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)櫥中進(jìn)行操作,演示該實(shí)驗(yàn)。這樣,既不利于知識(shí)內(nèi)容的講解,也很難讓每位學(xué)生都看到實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的現(xiàn)象。因此將實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn),介紹如下:

1.實(shí)驗(yàn)步驟及說(shuō)明

取二支30mm× 200mm的干燥大試管,其中一支裝入少量干燥紅磷,另一支裝入一小塊已用濾紙吸去表面水分的白磷(火柴頭的1/2大小)，塞上相應(yīng)的橡皮塞,橡皮塞上安裝一根玻璃管，在其上端系牢一個(gè)小氣球。然后在1000mL的燒杯中注入400mL開(kāi)水,并投入一塊跟上面同樣大小的白磷,再將以上二支大試管同時(shí)插入燒杯中(如圖3所示)。可看見(jiàn)其中一支試管中的白磷不久冒煙起火,而另一支試管中的紅磷及水中的白磷沒(méi)有燃燒。

選擇干燥的大試管,是因?yàn)?①試管是可直接加熱的儀器,耐高溫,小塊白磷在干燥的大試中燃燒,不會(huì)使試管破裂;②大試管可盛裝供小塊白磷燃燒所需的足夠氧氣。本實(shí)驗(yàn)一方面表明了白磷的著火點(diǎn)比紅磷低,白磷可自燃,紅磷不能自燃;另一方面也證明了可燃物燃燒的條件:溫度需達(dá)到著火點(diǎn)以上,而且要有氧氣存在。

2.改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)

本實(shí)驗(yàn)儀器易得,操作簡(jiǎn)單,現(xiàn)象明顯;變開(kāi)放式裝置為封閉式裝置,實(shí)現(xiàn)了綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的;改進(jìn)后的該實(shí)驗(yàn)可在教室內(nèi)使用,便于課堂演示和教師講解。

針對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的化學(xué)污染物，直接排放到周圍生存的空間，造成嚴(yán)重的污染，微型實(shí)驗(yàn)是近20年發(fā)展較快的一種新的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。微型實(shí)驗(yàn)節(jié)約藥品、節(jié)約時(shí)間、操作安全、污染少，學(xué)生可以自己動(dòng)手制作儀器，自行實(shí)驗(yàn)，在對(duì)學(xué)生進(jìn)行“綠色化學(xué)”的滲透教學(xué)中具有不可忽視的作用。例如在金屬與酸的反應(yīng)中，比較鎂、鋅、鐵、銅四種金屬與稀鹽酸或稀硫酸的反應(yīng)情況，在“活動(dòng)與探究”中四個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)分別在試管中進(jìn)行（如圖8-8，8-9，8-10，8-11），所需藥品用量較大。現(xiàn)改為在培養(yǎng)皿中進(jìn)行，將培養(yǎng)皿用塑料片分為四格(如圖4)，鎂、鋅、鐵、銅各放一格，再倒入稀鹽酸或稀硫酸，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)不僅節(jié)約藥品，操作簡(jiǎn)便，且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對(duì)比性更強(qiáng)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)有助于學(xué)生觀察能力、思維能力、創(chuàng)新能力和綜合分析能力的培養(yǎng)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)所起的作用和其地位非常重要，因此，加強(qiáng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)及其改革是提高教學(xué)水平不可缺少的環(huán)節(jié)，同時(shí)也是我們每個(gè)化學(xué)教師在教學(xué)中應(yīng)該不斷思考的問(wèn)題。

責(zé)任編輯 王愛(ài)民