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        創(chuàng)新微型噴泉實(shí)驗(yàn)在化學(xué)課堂教學(xué)中的應(yīng)用

        2016-11-19 18:07:10王優(yōu)媛陳迪妹
        成才之路 2016年31期
        關(guān)鍵詞:微型實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)化學(xué)課堂

        王優(yōu)媛+陳迪妹

        摘 要:對(duì)普通的噴泉實(shí)驗(yàn)加以創(chuàng)新與改進(jìn),重新設(shè)計(jì)的創(chuàng)新微型噴泉實(shí)驗(yàn)不僅能使以學(xué)生為主體的探究性實(shí)驗(yàn)在化學(xué)課堂教學(xué)中方便、安全地進(jìn)行,而且能夠有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和動(dòng)手操作能力,促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升。

        關(guān)鍵詞:化學(xué)課堂;微型實(shí)驗(yàn);創(chuàng)新實(shí)驗(yàn);噴泉原理;課堂教學(xué);應(yīng)用

        中圖分類(lèi)號(hào):G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1008-3561(2016)31-0079-02

        一、教材實(shí)驗(yàn)分析

        噴泉實(shí)驗(yàn)是中學(xué)化學(xué)中的一個(gè)重要的學(xué)習(xí)氨氣性質(zhì)的實(shí)驗(yàn),目的是驗(yàn)證氨氣極易溶于水。該實(shí)驗(yàn)的趣味性強(qiáng),效果直觀(guān)明顯,能夠?yàn)閷W(xué)生的學(xué)習(xí)帶來(lái)直接的體驗(yàn)。但是教材中的噴泉實(shí)驗(yàn)裝置使用的氨氣量比較大,采取雙孔橡皮塞同時(shí)連接玻璃導(dǎo)管和膠頭滴管,還需要借助鐵架臺(tái)搭建和固定,存在藥品用量多、操作煩瑣、儀器不易攜帶、氣密性難保證等缺點(diǎn)。通過(guò)改進(jìn)教材中的裝置,用一個(gè)50 ml圓底燒瓶代替教材中的250 ml圓底燒瓶,用1ml注射器代替膠頭滴管,在實(shí)驗(yàn)儀器和藥品的用量上實(shí)現(xiàn)微型化實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新,可實(shí)現(xiàn)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。

        二、教學(xué)對(duì)象分析

        高一階段的學(xué)生興趣廣泛,思維敏捷,觀(guān)察和動(dòng)手能力強(qiáng)。因此,在學(xué)習(xí)“氨氣的性質(zhì)”時(shí),若結(jié)合簡(jiǎn)單易行而且現(xiàn)象明顯的學(xué)生微型實(shí)驗(yàn),更能激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生通過(guò)微型實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)氨氣極易溶于水以及一水合氨的弱堿性等知識(shí)內(nèi)容,通過(guò)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)多色噴泉,有助于促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維發(fā)展,提高學(xué)生動(dòng)手操作能力。

        三、教學(xué)目標(biāo)

        A.知識(shí)與技能目標(biāo):能說(shuō)出氨氣在噴泉實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出的性質(zhì),了解噴泉實(shí)驗(yàn)的原理及其在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用。B.過(guò)程與方法目標(biāo):通過(guò)對(duì)微型實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象進(jìn)行分析歸納出氨氣性質(zhì)的過(guò)程,學(xué)習(xí)利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)性質(zhì)的方法;通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)以及實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),了解創(chuàng)新的途徑,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。C.情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)目標(biāo):通過(guò)小組合作討論創(chuàng)新方案并完成實(shí)驗(yàn)的過(guò)程,培養(yǎng)學(xué)生良好的與人合作與交流的品質(zhì);通過(guò)觀(guān)察多色噴泉的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,感悟?qū)嶒?yàn)中物質(zhì)的變化,體驗(yàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程和樂(lè)趣。

        四、教學(xué)重難點(diǎn)

        教學(xué)重點(diǎn):認(rèn)識(shí)氨氣極易溶于水,形成的一水合氨顯堿性的性質(zhì)。突出方法:探究性學(xué)習(xí)法、觀(guān)察學(xué)習(xí)法。教學(xué)難點(diǎn):分析噴泉原理以及原理的延伸運(yùn)用。突破方法:合作討論法。

        五、主要教學(xué)用品

        A.實(shí)驗(yàn)儀器:濃氨水、氫氧化鈉固體、蒸餾水、碳酸鈣、稀鹽酸、酚酞指示劑、紫色石蕊試液、50ml小燒杯、50ml三頸燒瓶、玻璃棒、單孔塞、橡膠管、1ml注射器、止水夾等。B.多媒體展示類(lèi):公園噴泉短視頻、實(shí)驗(yàn)步驟與裝置圖、可樂(lè)與蘇打噴泉實(shí)驗(yàn)視頻等。

        六、教學(xué)過(guò)程

        (1)創(chuàng)設(shè)情境。教師展示公園噴泉的短視頻,讓學(xué)生簡(jiǎn)要說(shuō)出噴泉的原理。學(xué)生回答:水泵將水經(jīng)過(guò)一定壓力通過(guò)噴頭噴射出來(lái)。設(shè)計(jì)意圖:為學(xué)生了解氨氣的噴泉原理做好鋪墊。

        (2)引出問(wèn)題。教師提問(wèn):能否利用氨氣和水制造噴泉?那么氨氣和水在一起必須滿(mǎn)足什么條件?學(xué)生猜想:氨氣可能溶于水。設(shè)計(jì)意圖:培養(yǎng)學(xué)生大膽猜想的意識(shí)。

        (3)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),確定方案。教師引導(dǎo):如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的猜想?準(zhǔn)備:安排同桌兩人為一組,每組分發(fā)一套相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材和藥品(燒瓶中已預(yù)先收集好氨氣)。提示:教材中的裝置可能存在哪些需要改進(jìn)的地方?學(xué)生根據(jù)手中的器材,參考教材中的實(shí)驗(yàn)裝置,在教師引導(dǎo)下,同桌討論創(chuàng)新噴泉微型實(shí)驗(yàn)方案,繪制實(shí)驗(yàn)裝置。設(shè)計(jì)意圖:鼓勵(lì)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力;鼓勵(lì)學(xué)生相互討論,培養(yǎng)合作與交流的能力。

        (4)實(shí)施實(shí)驗(yàn),觀(guān)察現(xiàn)象。在教師引導(dǎo)下得出創(chuàng)新噴泉微型實(shí)驗(yàn)方案,投影實(shí)驗(yàn)步驟與裝置圖,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)注意要點(diǎn):裝置氣密性要好;實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)先推少量注射器中的水,再打開(kāi)止水夾。觀(guān)察要點(diǎn):燒杯中滴有酚酞的水溶液的現(xiàn)象與燒瓶?jī)?nèi)現(xiàn)象。兩名學(xué)生合作搭建裝置,按照步驟規(guī)范操作,一人觀(guān)察,一人記錄,討論原理。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及原理:觀(guān)察到燒杯中滴有酚酞的水溶液噴上去了,在燒瓶中形成紅色噴泉。原因是氨氣極易溶于水,氨氣氣體減少,導(dǎo)致瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)小于外界壓強(qiáng),溶液被壓進(jìn)尖嘴玻璃管形成噴泉。由于形成的一水合氨可部分電離出銨根離子和氫氧根離子,所以溶液顯堿性,噴泉呈現(xiàn)紅色。設(shè)計(jì)意圖:在操作前提醒注意事項(xiàng),培養(yǎng)學(xué)生的安全意識(shí);培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力和觀(guān)察能力,并引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)如何觀(guān)察與描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

        (5)得出結(jié)論。教師提問(wèn):由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能得出哪些與氨相關(guān)的結(jié)論?學(xué)生得出結(jié)論:氨氣極易溶于水形成氨水,一水合氨可部分電離出銨根離子和氫氧根離子,氨水顯堿性。設(shè)計(jì)意圖:培養(yǎng)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推導(dǎo)、歸納結(jié)論的能力。

        (6)評(píng)價(jià)交流。教師請(qǐng)實(shí)驗(yàn)成功的學(xué)生分享實(shí)驗(yàn)要點(diǎn),未成功的學(xué)生分析失敗的原因。學(xué)生總結(jié)經(jīng)驗(yàn):裝置氣密性要好;燒瓶中的氨氣要充滿(mǎn)且干燥,操作要規(guī)范等。設(shè)計(jì)意圖:通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的總結(jié)與反思,讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到成功和失敗都是成長(zhǎng)的收獲。

        (7)實(shí)驗(yàn)拓展。教師提問(wèn):若將燒杯中滴有酚酞的水溶液(燒杯A )改成滴有紫色石蕊試劑的水溶液(燒杯B),現(xiàn)象是怎樣的? 能否做成雙色噴泉?學(xué)生回答:可觀(guān)察到有藍(lán)色噴泉,能做成雙色噴泉。教師進(jìn)行雙色噴泉實(shí)驗(yàn):取用另一預(yù)先收集好氨氣的燒瓶,搭好同樣的裝置;實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)先推少量注射器中的水,再打開(kāi)止水夾,待燒杯A中的水噴上去一半時(shí),關(guān)閉止水夾,換成燒杯B,再打開(kāi)止水夾,觀(guān)察現(xiàn)象。學(xué)生觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:可觀(guān)察到雙色噴泉,溶液上層是藍(lán)色,下層是紅色,交界處是紫色。設(shè)計(jì)意圖:通過(guò)噴泉實(shí)驗(yàn)的趣味拓展,更能激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

        (8)自主探究。教師提問(wèn):哪些常見(jiàn)氣體和液體可以組合做成噴泉實(shí)驗(yàn)?利用噴泉實(shí)驗(yàn)原理,能否選擇一組利用微型實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)計(jì)出它的噴泉實(shí)驗(yàn)?(考慮時(shí)間,可選做安全性較高的二氧化碳與氫氧化鈉噴泉實(shí)驗(yàn))學(xué)生同桌間相互討論,舉例說(shuō)明。易溶于水的氣體和水,如HCl、NH3、NO2,能與氫氧化鈉溶液反應(yīng),如CO2、Cl2、H2S、SO2。設(shè)計(jì)意圖:科學(xué)探究的最高境界是學(xué)生能夠自主探究,開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的必要途徑。

        (9)聯(lián)系生活。教師展示可樂(lè)與蘇打的趣味噴泉實(shí)驗(yàn)視頻。學(xué)生思考:身邊的哪些物質(zhì)和材料可以用來(lái)做科學(xué)實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)意圖:感受生活與化學(xué)的緊密聯(lián)系,體會(huì)化學(xué)就在身邊。

        (10)歸納總結(jié)。教師引導(dǎo)學(xué)生從多角度對(duì)本節(jié)課進(jìn)行總結(jié),并提出存在的疑問(wèn)。學(xué)生進(jìn)行總結(jié)交流。設(shè)計(jì)意圖:學(xué)生的思維比較單一,除了總結(jié)知識(shí),需要引導(dǎo)從實(shí)驗(yàn)方法、改進(jìn)創(chuàng)新等多方面進(jìn)行總結(jié)歸納。

        (11)作業(yè)設(shè)計(jì)。教師布置鞏固性作業(yè),點(diǎn)撥訂正答案。學(xué)生當(dāng)堂獨(dú)立完成鞏固性作業(yè),根據(jù)教師的點(diǎn)撥同學(xué)相互批閱。設(shè)計(jì)意圖:鞏固基本知識(shí),訓(xùn)練思維能力。

        七、教學(xué)反思

        采取微型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué),具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。因?yàn)橹袑W(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中扮演著非常重要的角色,而實(shí)驗(yàn)的微型化更是受到化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革極大的青睞。國(guó)內(nèi)多數(shù)中學(xué)化學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀是:由于課時(shí)量、實(shí)驗(yàn)儀器和藥品數(shù)量受到限制,使得教材中的很多實(shí)驗(yàn)學(xué)生無(wú)法親自動(dòng)手完成,只能由教師來(lái)做演示實(shí)驗(yàn),極大地影響了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)造能力。同時(shí)課堂上完全采取教師講、學(xué)生聽(tīng)的教學(xué)方式,無(wú)法提高教學(xué)質(zhì)量。常規(guī)的實(shí)驗(yàn)還會(huì)需要更多的藥品和儀器,同時(shí)造成環(huán)境污染。因此,在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中逐步實(shí)施微型實(shí)驗(yàn),既節(jié)約資源,又簡(jiǎn)易安全,對(duì)于提高學(xué)生的創(chuàng)造力是相當(dāng)有幫助的。該創(chuàng)新噴泉微型實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)具有以下的特點(diǎn)。一是改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn),激發(fā)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新。學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí),常常會(huì)出現(xiàn)裝置搭設(shè)麻煩、耗時(shí)長(zhǎng)、藥品用量大的現(xiàn)象,影響實(shí)驗(yàn)操作的進(jìn)展。而本試驗(yàn)對(duì)課本中的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了合理的微型化,尋找可替代性強(qiáng)的微型儀器,利用改進(jìn)的探究性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維與創(chuàng)新能力。二是改進(jìn)合作方式,貫徹教學(xué)理念。將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成同桌合作實(shí)驗(yàn)的形式,改變多人一組、人云亦云、學(xué)生親自動(dòng)手的機(jī)會(huì)不均衡的現(xiàn)象,不僅可以鞏固知識(shí)、培養(yǎng)技能,還能發(fā)揮個(gè)人創(chuàng)新能力,更加切實(shí)地提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。三是通過(guò)實(shí)驗(yàn)的趣味拓展和自主探究,還可以激勵(lì)學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲,主動(dòng)地學(xué)習(xí)新知,也提高了探究精神和實(shí)際操作能力,引導(dǎo)學(xué)生不斷地思考和探索,有助于他們創(chuàng)新思維和能力的培養(yǎng),提高了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

        參考文獻(xiàn):

        [1]姚明站.微型實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)設(shè)計(jì)[J].化學(xué)教學(xué),2007(06).

        [2]鐘志健.噴泉實(shí)驗(yàn)教學(xué)的三維設(shè)計(jì)[J].化學(xué)教學(xué),2011(01).

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