“實驗裝置復習課”教學設計案例

　　一、教學理念和背景
　　有一句值得細細品味的廣告詞：“人生就像一場旅行，不必在意目的地，在乎的是沿途的風景和看風景的心情。”很多人都很欣賞這句十分愜意和引人入勝的廣告語，但我要說的是：不僅僅是人生，我們的教學工作也應該“在乎沿途的風景”；因為在教學過程中，學生獲取的不僅僅是知識，還有方法和情感，他們的品格、情操、看待問題的角度等，都在會教學過程的潛移默化中成長；如果只是一味追求結果，學生就不會享受到過程的甜美，就會忽視那些過程中可以得到的美好東西。我們應該反思：如何才會使學生變成課堂學習的主人，如何讓課堂教學顯得生機勃勃，如何讓學生享受到成功的喜悅，并使這種喜悅成為一種巨大的情緒力量，從而大大激發學生的求知興趣，調動學生的學習潛能。
　　本文以“實驗裝置復習”教學設計為例，注重培養學生的創新精神和實踐能力，讓學生在過程中享受喜悅。傳統的化學實驗復習往往將實驗裝置直接呈現給學生，看似效率提高了，但很多學生喪失了提問題的空間：這些儀器有什么結構特點？為什么這樣設計？有什么優缺點？它們之間有什么聯系和區別？等等，我認為喪失的不僅是這些問題本身，而且有能夠培養學生科學思維方法的教學契機。本文本著這樣的目的，把一些實驗教學中容易忽略的問題還原、放大，希望能起到拋磚引玉的作用。
　　二、教學設計和過程
　　教師：問題引入：試管是同學們非常熟悉的一種實驗儀器（見圖1），請大家仔細觀察一下它的形狀，有什么特點？
　　學生：①細圓柱狀；②底部呈半球狀；③試管口卷邊。
　　教師：引發思考：為什么要這樣設計？這樣的設計有利于哪些實驗操作？
　　學生：①細圓柱狀可以在盛取液體試劑后振蕩，又可以節約藥品；②半球狀底部便于加熱少量固體或液體；③試管口卷邊能與橡皮塞導氣管配套，能作為制取少量氣體的反應容器；等等。
　　教師：深入問題：這樣設計又有哪些不足之處？
　　學生：①試管容積小，只能用于少量藥品的反應；②不能穩定放置，需用試管夾或用鐵架臺。
　　教師：思維啟發：如果既要增大反應藥品的容量又要能穩定放置，在設計上要作怎樣的改變？
　　學生：使用燒杯（見圖2）。
　　教師：推進提問：燒杯和試管相比，形狀的改變，失去了哪些特點？
　　學生：燒杯不能振蕩，不能直接加熱。
　　教師：發散思維：如何既能保持燒杯的優點（參加反應的液體的體積多、穩定放置）又能發揮試管的長處（能在反應過程中不斷充分振蕩）？
　　學生：思考后得出：使用錐形瓶（見圖3）。
　　教師：燒杯和錐形瓶底面積增大后，又有什么不足？怎樣補救？
　　學生：容易受熱不均勻，必須墊石棉網后加熱。
　　教師：過渡導入：前面我們分析了試管形狀特點中①呈細圓柱狀；②底部呈半球狀這兩方面的一些變化，下面我們再來研究一下③試管口卷邊的功能。正如同學們所說的那樣，卷邊可以與橡皮塞導氣管配套，實現制氣（見圖4）。請大家思考：如果將圖4裝置中導氣管由一個變為兩個，裝置將發生什么變化？
　　學生：相互交流，發表各種意見。
　　生1：導管長進短出，可以除去氣體中的雜質即洗氣（見圖5）；
　　生2：導管短進長出，可以通過排水法收集氣體（見圖6）；
　　生3：排水法測氣體的體積（見圖7）。
　　教師：如果沒有水，又可以實現什么功能？
　　學生：可以做排空氣法收集氣體的裝置。
　　教師：如果要收集與空氣反應的氣體如NO（不能用排水法），怎么辦呢？
　　學生：思考后回答：可以用排其它氣體的方法。
　　教師：總結：請看圖8。
　　學生：使用燒瓶。
　　教師：發散思考：圓底燒瓶與試管相比，其容量大大增加，請同學們回顧一下除了制氣和收集氣體外，還有哪些實驗利用這一特點使用圓底燒瓶？
　　學生：回憶，討論。
　　教師：加以總結：（1）噴泉（見圖9）；（2）防倒吸（見圖10），等等。
　　教師：創設新情景：讓我們回到圖4，分析用這套裝置來制氣有什么缺點？
　　學生：發表各種意見，相互交流。
　　生1：液體反應物的量無法控制，只能加多少反應多少。
　　生2：反應開始后若發現收集的氣體不夠，要再加液體反應物，必須打開活塞，這就可能造成混入空氣或有害氣體泄露等問題。
　　生3：反應一旦開始，即使所需收集的氣體已經足夠，也無法停止反應，造成實驗藥品浪費。
　　教師：充分肯定學生意見，并提出要求：根據這套裝置的缺點，設計一些實驗裝置進行改進。
　　學生：紛紛動手，自己設計實驗裝置。
　　教師：歸納總結：同學們設計得都很好，我將大家設計的裝置收集整理補充一下。
　　1.使用長頸漏斗，必要時可再添加液體反應物（見圖11），同時針對長頸漏斗液封需要較多液體的缺點，可以用小試管套住長頸的方法，既可液封，又可節省實驗藥品，一舉兩得（見圖12）。
　　2.使用分液漏斗，可以隨時添加液體反應物，且不用考慮液封的問題（見圖13），針對反應中可能出現的試管內短時間產生大量氣體，使氣壓增大，液體無法加入的現象，可以用恒壓分液漏斗（見圖14）。
　　3.為了可以控制氣體的制備，可以在試管中加一塊多孔隔板，并在導氣管上加上活塞，就成了啟普發生器簡易裝置（見圖15）。
　　三、案例分析和反思
　　愛因斯坦說：“興趣是最好的老師。”有了興趣，就會產生學習的主動性和原動力。化學是一門實驗學科，學生親自動手設計、組裝實驗儀器，并在自主探索中發現問題、解決問題，能體會樂趣，真正有所收獲。這對于學生掌握科學的學習方法，形成終身學習的意識和能力是非常有益的。
　　在本案例中，我從引導學生分析試管的優缺點開始，通過層層深入的問題，使學生形成新的知識體系，使學生的視角在不知不覺中，由熟悉的簡單的實驗儀器自然延伸到了一些較為復雜的實驗儀器。這比把舊知識簡單重現，把新知識硬塞給學生的做法效果更為明顯。學生感覺是自己在設計儀器，當自己的設想與展示的儀器相符時感到特別的興奮，當然理解也更全面深刻。實踐證明，整堂復習課學生非常投入，他們被我設計的一個個問題吸引，被教學中沿途的風景所深深吸引，積極探討解決遇到的問題。通過本節課，學生開始真正走近了科學研究、走近了科學精神，達到了較好的教學效果。