高中化學新教材演示實驗的創新與優化探索

夏　磊

文章編號:1005-6629(2009)07-0009-04中圖分類號:G633.8文獻標識碼:C

《化學課程標準》對中學化學課堂演示實驗提出了新的要求。如何充分發揮演示實驗在化學教學中的作用是一個值得探討的問題。上海新教材化學課本中的實驗類型有多種形式,其中演示實驗有85個,學生實驗9個,選做實驗21個,家庭小實驗實驗16個,演示實驗占據的比例很大。 因此優化演示實驗教學,提高實驗數學效果,這對中學的化學教學具有重要的現實意義。

演示實驗是最直觀、最有效的教學手段之一,做好演示實驗是化學課堂教學成功的關鍵。演示實驗創新與優化的作用主要體現在以下幾點:

1為學生提供了真實、鮮明、生動的感性材料

演示實驗有助干學生將具體現象抽象思維結合起來,運用“去粗取精、去偽存真、由此及彼、由表及里” 的分析辦法,通過實驗現象,來認識微觀世界的本質,加深對化學慨念、原理的理解,從感性認識上升到理性認識。另外,教師有條不紊、從容不迫的演示,規范準確、落落大方的操作,有聲有色、循循善誘的引導,對學生都具有潛移默化的作用,不僅能使學生逐漸形成正確的操作技能和方法,而且有利于學生形成嚴謹的科學態度和良好的心理品質。

案例1:有機化學連續氧化實驗的創新設計

1.1問題的提出

高三的教學中我們發現一些有機信息題涉及從醇到醛再進一步到酸的連續氧化內容,或者是用強氧化劑把醇一步氧化為酸。在學有機化學時許多同學往往忽視了反應的條件,解題時思維在這些地方受阻。因此我們結合高三教材設計了以連續反應的實驗裝置。

1.2 實驗用品

分析純無水乙醇,氧化銅粉末,2 %的硝酸銀溶液、2 %的氨水、10 %的氫氧化鈉溶液,脫脂棉,20×200 mm具支試管1支,20×200 mm試管,試管,三通,酒精燈,鐵架臺,鐵夾。

1.3 實驗裝置

1.4 實驗操作步驟及現象

(1)檢查裝置的氣密性

(2)將5 mL乙醇滴加到脫脂棉中并塞入左側大試管底部,繼續在左側大試管中部裝入一定量的氧化銅粉末。右側具支試管中裝入氧化銅粉末。左側下方小試管中加入新配制的銀氨溶液2 mL,右側下方小試管中加入滴有酚酞的氫氧化鈉溶液2 mL。

(3)打開通往左下方銀氨溶液小試管的鐵夾同時關閉通往具支試管的鐵夾,然后點燃大試管處的酒精燈先加熱脫脂棉使其吸收的乙醇氣化并使乙醇蒸汽充滿整個裝置,再把乙醇燈移至氧化銅粉末處加熱。此時由于乙醇蒸汽與氧化銅發生氧化還原反應,可以觀察到氧化銅粉末由黑色變成暗紅色,在左下方裝有銀氨溶液的小試管由于出來的乙醛蒸汽溫度較高所以不需要用水浴加熱即可觀察到銀鏡現象。

(4)打開通往具支試管的鐵夾同時關閉通往左下方銀氨溶液小試管的鐵夾,點燃右側的酒精燈,直到右下方滴有酚酞的氫氧化鈉溶液的小試管中溶液由紅變為澄清。

(5)先移去右下方裝有氫氧化鈉的小試管再熄滅酒精燈。這時可以看到左右兩側大試管中的黑色氧化銅粉末都已有一部分變成暗紅色。

1.5 實驗創新特點

(1)該實驗裝置為全封閉裝置,藥品用量少,基本消除了環境污染。

(2)由分步的反應改為連續的反應,同時深化了學生對有機化學中氧化還原反應原理的理解,提升學生思維的靈活性。

(3)實驗裝置簡單,操作方便,現象明顯,安全可靠,整個實驗可以引導學生邊實驗邊思考。

在高三課堂復習中使用該裝置對同學們進行了演示實驗,并結合有關題型進行講解后,我們對這個知識點的考查結果進行了得分率統計,發現學生在處理連續氧化這部分知識點時全班的準確率可以達到95 %以上。

通過以上案例說明,演示實驗在幫助學生認識物質的外表特征,物質變化的條件、現象和規律,具有重要的作用。采用先演示分析,后得出結論的方式,有利于為形成抽象的概念提供感性知識,符合由感性到理性的認識過程。我想這就是在高三進行演示實驗的優化與創新的魅力所在。

2應用演示實驗培養學生的化學思維及邏輯思維能力,增強節約意識、環保意識

演示實驗在中學化學教學中,能起“百聞不如一見”的作用,是課堂教學的重要組成部分之一。在中學化學教學中,演示實驗不僅僅限于導人新知識時運用,而應當遍及各個教學環節中。在分析、解答較復雜的計算題、推斷題時,如果借用演示實驗,把題目中的已知條件轉變成一個個直觀的實驗步驟和實驗現象。這樣,可以幫助學生理清思路,減少解題時間,提高答題正確率。而在課堂教學中,利用演示實驗向學生提問,則可以訓練學生的觀察、分析、判斷、推理等能力。

案例2:濃硫酸的脫水性和氧化性及反應產物的檢驗實驗

2.1 問題的提出

濃硫酸的脫水性和氧化性是高中化學的驗證型演示實驗,一般該反應在燒杯中進行。由于燒杯體積較大,為了使實驗有良好的效果,教師往往會采用多一點蔗糖好讓“黑森林蛋糕”更明顯。但是反應產生的二氧化硫有害氣體卻直接排放到了教室中。

2.2實驗用品

所用儀器:具支試管、單孔膠塞、分液漏斗(盛放2 mL濃硫酸)、導管、試管、有濃氫氧化鈉的棉團等。

試劑:5 g左右的蔗糖,濃硫酸

2.3 實驗裝置

2.4 實驗操作步驟及現象

(1)檢查裝置的氣密性

(2)分別將5 g蔗糖放入左側具支試管中,在整套裝置中間的小試管中加入3 mL濃度較稀的品紅溶液,最后在右側小試管底部裝入滴有濃氫氧化鈉溶液的棉花球。

(3)打開分液漏斗活塞,通過分液漏斗向大試管中滴加5～8滴水。

(4)再繼續向分液漏斗中滴加2滴管濃硫酸后立即關閉活塞。

(5)先打開通往品紅溶液的鐵夾,關閉通往裝入滴有濃氫氧化鈉溶液的棉花球的小試管的鐵夾。將反應所產生的氣體先通入品紅溶液,待品紅溶液褪色后將通往品紅溶液的鐵夾關閉,然后打開通往裝有棉花球小試管的鐵夾。該反應所產生的有害氣體可以在裝有濃氫氧化鈉的棉團中被吸收。

2.5 實驗創新特點

(1)試劑用量少, 節約藥品,現象也很明顯。

(2)既能夠證明濃硫酸的脫水性,也能證明濃硫酸的強氧化性。

(3)開放型實驗變成了封閉型實驗,對環境污染小。反應體系在該裝置中始終處于封閉狀態。用滴有濃氫氧化鈉溶液的棉球吸收多余的二氧化硫氣體,可防止倒吸現象,安全且操作方便。

(4)通過演示實驗改進后對尾氣處理裝置的科學設計,達到了增強學生環保意識的目的。從節約、環保和安全的角度設計化學實驗,不僅能夠減小對環境的污染,減少浪費和降低成本,而且能夠加強學生的社會責任感。

另外,在課堂教學中,利用該演示實驗向學生提問,還可以訓練學生的觀察、分析、判斷、推理等能力。如先讓學生預習該實驗內容,提出下列幾個思考題:①黑色物質是什么?②品紅溶液為什么會褪色?③反應過程中體現了濃硫酸的那些性質? ④反應的化學方程式如何書寫?如何從現象判斷產物?

其中,前兩小題學生預習后就有答案,但后兩個小題就有些困難了。將學生的思維引入之后,開始演示濃硫酸與蔗糖反應的實驗。當反應完成后,請學生回答以上問題。然后,教師歸納總結濃硫酸的三大特性即吸水性、脫水性和強氧化性。在該實驗中,讓學生先預習,并給出思考題,可以讓學生清楚在后面的實驗中該注意些什么,就將學生的注意力集中到實驗桌上來了。另外,使學生在觀察現象的同時進行思考,培養學生觀察、分析、判斷、推理、歸納等能力,從演示實驗中學到本節課所講的知識,并且在觀察現象的過程中鞏固氧化還原的知識,從而達到一石二鳥的目的。