中學化學教材實驗優化嘗試

■武漢市高建萍名師工作室 汪力蘭

中學化學教材實驗優化嘗試

■武漢市高建萍名師工作室 汪力蘭

課改后，人教版新編化學教材遵循了課程標準的基本原則與要求，在實驗內容的選定、實驗儀器與素材的選取、實驗內容的呈現、實驗活動的實施要求等方面都作了改革與創新。但教材上給定的某些實驗方案可能不是最優化的。因此作為教師有必要優化教學設計，改進實驗方案，使實驗教學與探究學習融合起來，充分發揮實驗的探究功能，不但讓學生獲得知識，學到技能，而且還能讓學生受到科學方法、科學思維的訓練，養成科學精神，使學生對實驗保持持久的探究興趣和創造興趣。在具體的教學中，我對初中化學中的一些實驗進行了改進和補充，請大家指正。

一、改進化學實驗，提高實驗成功率

中學化學實驗改進、實驗創新，首先應該從教學中遇到的實際問題入手，確保每次演示的化學實驗都能成功。教材《課題1燃燒和滅火》中設計，進行白磷在水下（熱水）燃燒的演示實驗時（如圖7-5），由于在水下氣流吹動白磷到處移動，氧氣與白磷無法充分接觸，因此實驗不易成功。若把通氣的導管改成事先充滿好氧氣的試管，演示實驗時直接罩在白磷上方(如圖1)，實驗就能很容易成功，而且操作更簡便。

教材在講到二氧化碳的化學性質時,安排了一個演示實驗（如圖6-12）:在梯形架上放兩個蠟燭,點燃后放入燒杯內,往燒杯中倒入CO2時,可以看到梯形架上的蠟燭由下至上先后熄滅。這個實驗說明了CO2的三條性質:本身不能燃燒,也不能支持燃燒,且比空氣重。在做這個實驗時,有兩點不好掌握:一是蠟燭燃燒的時間稍長,由于溫度高,燒杯內氣體膨脹,難以倒入CO2而導致實驗失敗；二是由于CO2比空氣重,稍不注意,會誤將CO2驟然倒入而使高位的燭火先滅或兩支蠟燭同時熄滅。如何解決這個問題呢?我將此實驗稍加改進,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，實驗的成功率大大提高。

二、改進化學實驗，優化教學設計

在二氧化碳的性質教學中，二氧化碳與水的反應現象不易觀察，反應實質不易揭示，是本課的難點。教材中采用四朵用石蕊溶液染成紫色的干燥小花進行實驗，實驗操作如下：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，觀察現象。（如圖6-14）

為了取得較好的效果，可在教學中作如下改進：

1．實驗步驟

實驗步驟實驗操作實驗對象實驗結論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定，易分解將紫色石蕊溶液浸泡過的干燥“小人”，兩袖分別滴加稀醋酸袖子變紅石蕊遇酸變紅CO2和H2O反應生成的碳酸使石蕊變紅

2．改進后的優點

（1）改進后的實驗對比性增強：書上是用四朵小花完成的實驗，改進后在同一個小紙人的不同部位完成四個實驗，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，干燥、濕潤的石蕊在二氧化碳中變色情況的對比，這樣設計不僅對比性增強，且現象非常明顯直觀，很有說服力，學生馬上得出二氧化碳能和水反應的化學性質。

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

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

三、改進化學實驗，提倡綠色化學

化學是一門以實驗為基礎的科學，中學化學課程涉及到較多的化學實驗。目前，我國的中學實驗室還沒有達到能直接處理實驗廢棄物的能力，隨著教育事業的發展，研究課、選修課的開設，實驗活動越來越頻繁。雖然每次實驗排放污染物的量不大，但與化工廠不同，中學化學實驗所用藥品種類多（無機物質169種、有機物質29種、指示劑4種等），試劑變化多、排放的污染物成分相當復雜，累積的污染嚴重，不容忽視。實現綠色化學實驗，盡量做無害的實驗，無害化處理實驗的廢棄物，實現零排放，已是迫在眉睫的事。

初中化學教材中證明可燃物燃燒條件的演示實驗，是在以下實驗裝置中進行的（如圖7-4）,因白磷燃燒是在開放裝置中進行,燃燒產物五氧化二磷會對環境造成污染,所以要求教師在實驗室的通風櫥中進行操作,演示該實驗。這樣,既不利于知識內容的講解,也很難讓每位學生都看到實驗過程中的現象。因此將實驗進行了改進,介紹如下:

1.實驗步驟及說明

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)，塞上相應的橡皮塞,橡皮塞上安裝一根玻璃管，在其上端系牢一個小氣球。然后在1000mL的燒杯中注入400mL開水,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插入燒杯中(如圖3所示)。可看見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有燃燒。

選擇干燥的大試管,是因為: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。本實驗一方面表明了白磷的著火點比紅磷低,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:溫度需達到著火點以上,而且要有氧氣存在。

2.改進后的優點

本實驗儀器易得,操作簡單,現象明顯;變開放式裝置為封閉式裝置,實現了綠色化學實驗的目的;改進后的該實驗可在教室內使用,便于課堂演示和教師講解。

針對化學實驗產生的化學污染物，直接排放到周圍生存的空間，造成嚴重的污染，微型實驗是近20年發展較快的一種新的化學實驗。微型實驗節約藥品、節約時間、操作安全、污染少，學生可以自己動手制作儀器，自行實驗，在對學生進行“綠色化學”的滲透教學中具有不可忽視的作用。例如在金屬與酸的反應中，比較鎂、鋅、鐵、銅四種金屬與稀鹽酸或稀硫酸的反應情況，在“活動與探究”中四個對比實驗分別在試管中進行（如圖8-8，8-9，8-10，8-11），所需藥品用量較大。現改為在培養皿中進行，將培養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，改進后的實驗不僅節約藥品，操作簡便，且實驗現象對比性更強。化學實驗的改進有助于學生觀察能力、思維能力、創新能力和綜合分析能力的培養。化學實驗所起的作用和其地位非常重要，因此，加強化學實驗教學及其改革是提高教學水平不可缺少的環節，同時也是我們每個化學教師在教學中應該不斷思考的問題。

責任編輯 王愛民