“與化學一起狂歡”——２００８年美國國家化學周實驗活動簡介

王娟娟　陳　凱

文章編號：1005－6629(2009)03－0059－03中圖分類號：G633.8文獻標識碼：B

美國國家化學周是美國一年一度的科技普及活動，美國化學會的這項活動主要目的不只是希望化學周能成為調(diào)動美國化學會各地方性組織積極性的一種有效機制，希望通過組織地方性的實驗活動激勵美國化學會會員，更重要的希望借此使公眾對化學的印象有一個積極的轉變[1]。每年十月份國家化學周活動都成為各國化學會關注的焦點，而2008年為了慶祝北京奧運，也體現(xiàn)出化學與奧運項目、奧運器材及運動員營養(yǎng)的廣泛聯(lián)系，2008年美國國家化學周的主題就是——與化學一起狂歡（Have a ball with chemistry!）[2]。本文介紹2008年美國國家化學周實驗活動，以期能給我國的中學化學實驗活動提供一些參考。

12008年美國國家化學周化學實驗活動簡介

豐富多彩、形式多樣的實驗活動一直是美國國家化學周活動的亮點，每年化學周的實驗活動都緊扣年度主題，以其原料簡單易得，實驗操作簡單和趣味性強而深受化學教育工作者的關注。今年實驗活動以運動項目及器材中的科學原理為設計原則，從不同角度出發(fā)揭示了各種奧林匹克運動項目的神秘面紗，加深了民眾對運動了解的，更揭示了化學在人類發(fā)展中的重要作用[3]。 表1所列的就是以2008年主題“與化學一起狂歡”開展的主要實驗活動。

為了讓大家更好地了解08年化學周實驗活動的特性，本文選取了兩個案例為大家詳細介紹。

實驗活動一、含氯消毒劑對微生物的作用

為了保障游泳運動員的衛(wèi)生，游泳池必須消毒，氯是最常用的消毒劑之一。這個實驗就是利用生活素材，設計一個借消毒劑對酵母菌作用以模擬游泳池中殺菌過程的實驗方案。

實驗用品：聚苯乙烯大塑料杯、溫水、200-400mL的容器、15cm的帶塞試管、蠟筆、1.25mL茶匙和15mL大湯匙、直徑9英寸的氣球、刻度尺；含氯消毒劑（如“84消毒液”）、食鹽、洗手液、液體皂、發(fā)酵粉NaHCO3、糖、干酵母粉。

活動要求：本活動要求分組進行。每個組必須搭建自己的裝置和選擇某種化學藥品（具備一定消毒功能的藥品，以下稱“待測物”）

實驗步驟：（1）在塑料杯中倒入半杯溫水，將杯子放在較大容器中防止翻倒。

（2）將氣球略吹鼓脹，用蠟筆在氣球直徑最寬處劃線做記號。對著氣球反復吹氣放氣，增強氣球的彈性。

（3）給兩支試管標號,試管1為標準參照，試管2中加入一定待測物。分別在兩支試管中加入15mL熱水、1.25mL(茶匙量取)糖和1.25mL(茶匙量取)酵母。塞上塞子，振蕩20s使得裝入的物質(zhì)混合均勻。取下塞子，將試管1和2放在熱水浴中。

（4）將2.5mL（茶匙量?。┮环N待檢物（表格2中列出的）裝入試管2中，塞上塞子，振蕩20s。取下塞子后將試管放在熱水浴中加熱。

（5）將氣球套在試管口上，用刻度尺沿著之前氣球上的標記量出周長，再將試管放入熱水浴中。此時開始觀察試管中氣泡的數(shù)量和相對大小。注意在這個實驗中酵母的量可以改變，如果試管1中的氣泡較少的話，可適當增加步驟3中酵母的量。

（6）30min后，記下氣球的周長。在表格2中記下相應的信息。

（7）選取表格2中另一種待檢物質(zhì)，重復上述實驗步驟，并記錄相應信息。

這個活動是利用了常見的干酵母——一種處于休眠狀態(tài)的小的菌類，來模擬生長在游泳池中的細菌和藻類。酵母菌能分解糖產(chǎn)生二氧化碳氣體，使套在試管口的氣球變大。通過測量使用不同化學物質(zhì)時氣球的最大周長，來比較這些物質(zhì)的殺菌效果。最終結果發(fā)現(xiàn)在試管中加入含氯的消毒劑產(chǎn)生的二氧化碳比標準參照試管要少，說明含氯消毒劑殺死了一些酵母菌，具有較強的殺菌效果。中學化學教師和授課學生一向缺乏對消毒殺菌的感官認識，而這個實驗活動中所用到物品生活氣息濃厚，操作簡便，通過聯(lián)系生物科學知識，幫助學生了解含氯漂白劑的殺菌原理，有利于學生增進對高一必修1化學教材含氯化合物的理解。

實驗活動二、運動飲料中的電解質(zhì)

為了補充運動中出汗流失的電解質(zhì)，運動飲料中通常都會添加一些電解質(zhì)離子如Na+、K+。本實驗的目的就是用下列用品設計一個檢驗出飲料中電解質(zhì)的量。

實驗用品：直徑2-4mm的吸水晶體、佳得樂（或者其他運動飲料）、瓶裝礦泉水、蒸餾水、自來水、大塑料杯（每個樣品一個）、量杯、濾網(wǎng)、記號筆

實驗步驟：（1）在每個裝樣品的塑料杯上貼上標簽；將每種液體樣品的名稱填在表格中。通過觀察配料表盡可能地記下樣品中的成分。

（2）在每個杯子中放入10塊吸水的晶體，確保每個杯子中的晶體大小相近，且分布均勻。

（3）在每個杯子中加入150mL待測液體。靜置幾個小時或一晚。

（4）把濾網(wǎng)架在量杯上，把杯中的待測物往上倒。待液體全部流入量杯后，把濾網(wǎng)中的吸水晶體再放回原杯子中。記錄下量杯中收集到液體的體積后，把液體倒入下水道。

（5）用150mL減去收集在量杯中液體的體積，得出被吸水晶體吸收的水的體積。

（6）每個樣品都要按4、5步再次測定。

（7）將數(shù)據(jù)填入表3中，分析結果。

這個實驗中使用的吸水晶體是含鈉聚丙烯酰胺，由于它包含了能吸引極性水分子的離子，所以它能反復吸水，最多能達自身重量的幾十至幾百倍。聚丙烯酰胺用途很廣泛，比如尿不濕中用的就是這種材料。當運動飲料和含鈉聚丙烯酰胺接觸時，飲料中的離子和高分子材料中的離子相互競爭水分子。飲料中的離子越多，高分子材料所能吸收的水分子就越少。這樣，高分子材料在高濃度的離子溶液中就膨脹得越小[5]。

分析實驗結果發(fā)現(xiàn)，純凈水中的吸水晶體膨脹的最大，運動飲料和礦泉水中的則膨脹得最小。而自來水中晶體膨脹的大小和采集的自來水樣品有關。

22008年美國國家化學周實驗活動點評

由表1分析可見不同的實驗體現(xiàn)了不同的應用層次，適合不同年級的學生包括中小學生開展活動，也體現(xiàn)了化學周活動的大眾性特點。

將化學周活動中的化學主題實驗應用于新課程的課堂教學和課外探究，都是非常有意義的?？偨Y起來，化學實驗活動體現(xiàn)了以下特點。

2.1活動內(nèi)容聯(lián)系奧運盛會，體現(xiàn)運動主題

四年一度的奧運會，不僅是運動的盛事，也是科技的盛事。北京奧運會就提出了“科技奧運”的口號，化學作為一門自然學科，也在北京奧運中表現(xiàn)了積極的推動作用。

本次美國國家化學周活動的實驗活動將運動鞋材料、運動員起居飲食、參賽破記錄的運動法寶等作為設計主題，給大眾呈現(xiàn)出一片體育運動中凸顯的科技新視野。

2.2活動用品簡單易得

本文介紹的兩個實驗中所用到的酵母、實驗、洗手液、發(fā)酵粉和飲料都是取自于生活。美國國家化學周活動的原料大多是取日常生活中的最常見的物品，趣味性強，包含著與公眾日常生活息息相關的化學知識、原理和方法，這正是公眾了解和走近化學的一個重要的途徑。在化學實驗中使用來自于生活的材料，也有助于降低實驗成本，不會產(chǎn)生污染物，很多材料還能循環(huán)使用，符合節(jié)能減排的要求，也貼近北京奧運會提出的“綠色奧運”的主題。建議國內(nèi)中小學將本次化學周活動融入教學，以回顧北京奧運為契機，以科學活動為手段，以宣傳科普和環(huán)保為目的，相信可以取得較好的效果。

2.3活動原理簡單，操作簡便

縱觀每年的美國國家化學周的實驗活動，共同特點就在于原理簡單，操作簡便。今年也不例外。本次化學周實驗，都與國內(nèi)中學化學教學內(nèi)容密切相關，如“餐中的卡路里”實驗基于化學反應中的能量變化，“聚氨酯泡沫”活動基于中學的酯化反應?；顒佣皽y定電解質(zhì)的含量”雖然形式新穎，所用高聚物對中學生也稍顯陌生，但本質(zhì)是利用了水分子具有極性的特點，學生進行活動的時候就不難理解。

2.4體現(xiàn)學科綜合滲透

化學周實驗活動包含物質(zhì)科學多方面知識，不只限于化學學科，還滲透了物理、生物知識，均體現(xiàn)了科學在體育運動中的積極作用。

3總結

美國化學會經(jīng)過精心設計和組織推出了一系列的有趣的科技實驗活動，通過簡單的科學活動吸取越來越多的國民的參與，有利于達到教育國民、普及科技常識的基本目標。其創(chuàng)新的理念和創(chuàng)新的內(nèi)容是其能夠長久不衰的主要原因。我們關注美國國家化學周，其實也希望國內(nèi)化學教育工作者能汲取其中養(yǎng)分，并應用于我國的學校教學活動，組織學生參與這些活動，開闊其視野，鍛煉其動手能力，更重要的是幫助學生通過這些活動重新認識化學、理解化學帶給人類的積極的作用[6]。

參考文獻：

[1]張四方，陳波，江家發(fā)．“讓化學走向公眾”--美國國家化學周活動簡介[J]．化學教學，2006，(3)：49-51.

[2]Erica K. Jacobsen．Having a Ball with Chemistry[J]．Journal of Chemical Education，2008，85（10）：1309.

[3]Janice Hall Tomasik．The Chemistry of Sports[J]．Journal of Chemical Education，2008，85（10）：1334.

[4]http://www.terrificscience.org/ncw/index.jsp.

[5]鮮華，邵陽，陳凱．“超級吸收劑”實驗簡介[J]．中小學實驗與裝備，2007，(6)：25-26.

[6]陳志剛，姚海寧．加拿大2003年國家化學周的實驗活動[J]．化學教學，2004，(9)：31-32.