粉筆上綻放的奇葩

陶理祥

摘 要：校本課程是國家課程的延伸、拓展和補充。粉筆上綻放的奇葩從實驗的趣味性、安全性、微型化和綠色化等不同角度創(chuàng)造性地對《趣味化學(xué)實驗》中的系列實驗進行二次開發(fā)，體現(xiàn)了新課程的理念。同時對校本選修課程在開發(fā)與實施中存在的問題提出了自己的思考與意見，對校本課程的開發(fā)與實施起到推動的作用。

關(guān)鍵詞：趣味化學(xué)實驗；二次開發(fā)；趣味性；微型化；安全性；綠色化

燃燒的粉筆、焰色反應(yīng)、鋁熱反應(yīng)和火山噴發(fā)是校本課程《趣味化學(xué)實驗》中幾個相對獨立的趣味實驗，筆者在《趣味化學(xué)實驗》課程實踐過程中巧借粉筆對此系列實驗進行了二次開發(fā)，使它們成為一體化的實驗。

一、趣味化學(xué)實驗的二次開發(fā)設(shè)計

1.實驗儀器準備

4支白色粉筆（編號1、2、3、4）、試管、滴管、小刀、三角架、蒸發(fā)皿、粗棉線若干、玻璃棒、表面皿。

2.實驗藥品準備

酒精、濃硫酸、高錳酸鉀晶體、硝酸鍶晶體、氯化鈉晶體、氯化鋇晶體、氯化銅晶體、氯化鈣晶體、鋁粉、氧化鐵粉末、重鉻酸銨晶體。

3.實驗步驟設(shè)計

（1）用小刀在編號1、2兩支粉筆上等距離各鑿三個小坑，在編號3的粉筆上刻出V形凹槽，將編號4的粉筆掏成一端中空，備用；

（2）取少量高錳酸鉀晶體于表面皿中，用滴管吸取少量濃硫酸滴在高錳酸鉀晶體上，用玻璃棒將二者攪拌均勻，備用；

（3）按實驗的要求連接好裝置；

（4）用滴管吸取酒精將4支粉筆和連接的粗棉線潤濕，然后在編號1、2兩支粉筆的小坑上分別放入少量的硝酸鍶晶體、氯化鈉晶體、氯化鋇晶體、氯化銅晶體、氯化鈣晶體。在編號3粉筆凹槽內(nèi)放入已混合均勻的鋁粉和三氧化二鉻粉末，在編號4中空的粉筆內(nèi)裝入重鉻酸銨晶體；

（5）用玻璃棒蘸取攪拌均勻的高錳酸鉀和濃硫酸混合物，靠在編號1的粉筆上并輕輕摩擦，觀察現(xiàn)象。

4.實驗現(xiàn)象觀察

當將玻璃棒靠在編號1粉筆上時，粉筆劇烈燃燒，粉筆上的硝酸鍶晶體、氯化鈉晶體、氯化鋇晶體分別放出美麗的焰色，然后靠粉筆間浸有酒精的棉線依次觸發(fā)編號2、3、4的粉筆燃燒，再次觸發(fā)粉筆2上的焰色反應(yīng)、粉筆3上的鋁熱反應(yīng)、粉筆4上的火山噴發(fā)，實驗現(xiàn)象蔚為壯觀，趣味橫生。

二、趣味化學(xué)實驗二次開發(fā)的奇葩特點

《趣味化學(xué)實驗》在課程實踐中以進一步提高學(xué)生化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)為宗旨，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，尊重和促進學(xué)生的個性發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能，進一步提高學(xué)生的實踐能力。在實踐時筆者對課程中系列實驗進行二次開發(fā)，著重突出以下特點：

1.實驗強趣味性

燃燒的粉筆、焰色反應(yīng)、鋁熱反應(yīng)和火山噴發(fā)等系列實驗開發(fā)是以粉筆為載體，以連接在粉筆間浸有酒精的棉線燃燒來引發(fā)后續(xù)反應(yīng)連續(xù)發(fā)生的一體化實驗。第一支粉筆燃燒是利用高錳酸鉀與濃硫酸混合作用于酒精放熱觸發(fā)，學(xué)生看到老師只是用玻璃棒在編號1的粉筆一碰，魔幻般地使粉筆就燃燒起來，學(xué)生都驚嘆不已。同時在粉筆上的各種晶體發(fā)生焰色反應(yīng)，那五彩繽紛的焰色給實驗平添了亮麗的色彩。學(xué)生置身于如此絢爛的火、焰、煙美妙景致中，被實驗產(chǎn)生的現(xiàn)象所感染。但隨之在編號3粉筆上發(fā)生的鋁熱反應(yīng)瞬間完成所產(chǎn)生的強烈震撼效果：直刺眼球的耀眼強光和四處飛濺的火星，令人難以置信在粉筆上僅少量的鋁熱劑反應(yīng)竟能達到如此強烈的程度。由編號4粉筆引發(fā)的火山噴發(fā)實驗?zāi)M再現(xiàn)了火山噴發(fā)時的場景，整個實驗過程一次觸發(fā)，后續(xù)反應(yīng)相繼發(fā)生，原本每一個實驗獨立進行都充滿趣味甚至帶有神秘的色彩。

經(jīng)過筆者的實踐探索與研究，以平時教學(xué)的書寫工具粉筆作為實驗時的載體，實現(xiàn)了對幾個實驗的一體化操作，使得實驗的趣味性、觀賞性、娛樂性和知識性集于一體，實驗從火、焰、光、煙和形象逼真的現(xiàn)象營造了一副完美的畫卷，讓觀賞的學(xué)生被一副副賞心悅目和富有魔術(shù)魅力的趣味實驗現(xiàn)象所打動，內(nèi)心受到強烈震撼的學(xué)生從新的視角重新審視和認識了化學(xué)，激發(fā)起學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，并樹立為人類文明和社會進步而努力學(xué)習(xí)化學(xué)的責任感和使命感。

2.實驗設(shè)計微型化

焰色反應(yīng)常見的操作方法是用潔凈的鉑絲蘸取待測物于酒精燈外焰上灼燒，再次測定其他物質(zhì)的焰色時應(yīng)用鹽酸清洗鉑絲，然后置于火焰上灼燒至鉑絲焰色與酒精焰色相同時，再蘸取待測物灼燒。改在粉筆上進行焰色反應(yīng)時不但可以避免重復(fù)的操作，而且可以同時觀察的各種物質(zhì)的焰色，改進了實驗的操作，優(yōu)化了實驗的設(shè)計，與原實驗操作相似也是一種微型化的實驗過程。鋁熱反應(yīng)和火山噴發(fā)在進行演示實驗時藥品用量比較大，采用本方法后可大大節(jié)約實驗藥品的用量。雖然藥品用量減少了，但實驗的趣味性絲毫沒有減弱。在粉筆上進行鋁熱反應(yīng)時鋁熱劑用量大大減少，實驗時仍可看到耀眼的強光、火星四射和一股白煙迅速升起，同樣收到如期的效果。而火山噴發(fā)實驗進行微型化設(shè)計也是對網(wǎng)絡(luò)視頻中的各種實驗操作進行了改進，將重鉻酸銨置于中空的粉筆中，無需高錳酸鉀和甘油混合物的引發(fā)，依靠粉筆上酒精的燃燒引發(fā)實驗，實驗時產(chǎn)生的墨綠色的三氧化二鉻粉末像火山灰從中空的粉筆中噴發(fā)出來并伴有明亮的火星，生成的三氧化二鉻粉末可以代替氧化鐵與鋁粉作用進行鋁熱反應(yīng)，實現(xiàn)對產(chǎn)物的再利用，同時也彌補了實驗室藥品缺乏的不足。

3.實驗高安全性

鋁熱反應(yīng)采用常規(guī)的操作方法存在較大的安全隱患，劑量較大的鋁熱反應(yīng)不適合在家里或房間里做該實驗，否則容易造成事故。用氧化鐵作為金屬氧化物與鋁粉配制鋁熱劑，嚴格控制反應(yīng)物量的大小；當用氯酸鉀作氧化劑時，切不可加大劑量，否則會引起物理爆炸和化學(xué)爆炸，在點燃反應(yīng)物之前，先撤離周圍人員，并保持一段距離。反應(yīng)時會有900℃～1500℃的高溫的金屬熔融物噴出，這時要隔離周圍人員，不得靠近。反應(yīng)結(jié)束后，不可用水澆滅，要等其自然冷卻。采用在粉筆上進行鋁熱反應(yīng)不僅實現(xiàn)了實驗的微型化設(shè)計，大大減少了實驗藥品的用量，避免了不必要的浪費，同時反應(yīng)的劇烈程度減緩了，鋁熱反應(yīng)依靠粉筆上的酒精引發(fā)，節(jié)約了金屬鎂的用量，避免了鎂燃燒釋放的強光對觀賞者眼睛的刺激，降低了實驗的不安全因素。如果用火山噴發(fā)生成的三氧化二鉻代替氧化鐵與鋁粉作為鋁熱劑進行鋁熱反應(yīng)，反應(yīng)的劇烈程度又會再次得到減緩，學(xué)生可以近距離地觀察實驗，實驗的趣味性得到了淋漓盡致的發(fā)揮，安全性得到了保證。火山噴發(fā)改在中空的粉筆中進行，利用實驗室的廢棄物損壞的漏斗形成圓錐形的山體更加形象地勾勒出火山噴發(fā)時的外形，不需要高錳酸鉀和甘油劇烈反應(yīng)放熱引發(fā)實驗等措施，均使實驗安全性得以提高。

4.突出綠色化學(xué)理念

二次開發(fā)的實驗粉筆上綻放的奇葩采用微型化的實驗設(shè)計，符合綠色化學(xué)的理念，減少試劑用量也降低了實驗的費用；降低了實驗室的廢氣排放，減少了實驗污染；縮短了實驗的時間且大大提高了實驗的安全性。二次開發(fā)也實現(xiàn)了對廢物的再利用，如，三氧化二鉻是火山噴發(fā)實驗的產(chǎn)物，在本實驗中可以繼續(xù)再利用，不但可以充分利用化學(xué)資源，減少了浪費，而且也為學(xué)生開展進一步實驗探究提供了重要素材。在開發(fā)時避免使用揮發(fā)性強、有毒、易燃、易爆的有機物，同時也盡量減少強氧化劑的使用劑量，使實驗在安全、綠色環(huán)保、高效的前提下進行，樹立學(xué)生綠色環(huán)保的意識。

三、趣味化學(xué)實驗二次開發(fā)的反思

1.趣味化學(xué)實驗與必修課的沖突

趣味化學(xué)實驗系列實驗二次開發(fā)意在進一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，提高化學(xué)的學(xué)科素養(yǎng)。學(xué)生在趣味化學(xué)實驗課堂上熱情與積極性很高，但由于應(yīng)試教育學(xué)生肩負沉重的課業(yè)負擔，使得選修課的教學(xué)僅停留在課堂的40分鐘內(nèi)，雖然學(xué)生的熱情與積極性在課堂上得到了充分的發(fā)揮，但是作為教學(xué)主體的學(xué)生的學(xué)習(xí)活動在課堂之外的研究與實踐活動則戛然而止，學(xué)生課后無閑暇時間進行趣味化學(xué)實驗的思考與研究。教師布置的一些課后任務(wù)和家庭小實驗，多數(shù)學(xué)生只是簡單地、草草地準備或完成，達不到預(yù)期的效果。課程在實施過程中往往由于諸多因素，本應(yīng)正常開設(shè)的選修課被挪作他用，選修課程開設(shè)的課時得不到保證，挫傷了師生對趣味化學(xué)實驗選修課的積極性與熱情，這與新課程的課程理念是背道而馳的。上述諸多因素都阻礙了學(xué)生在趣味化學(xué)實驗教學(xué)中創(chuàng)新精神和實踐能力進一步提高。

2.趣味化學(xué)實驗的開展受客觀條件制約

由于實驗室現(xiàn)有條件的限制：實驗藥品比較陳舊、許多藥品已經(jīng)失效或殘缺；實驗的儀器經(jīng)多年的使用或長期放置已經(jīng)破損或老化；實驗儀器未進行及時的更換，加上校本選修課程的授課多安排在同一時段，與化學(xué)實驗相關(guān)的選修課程多集中一起，盡管我們提倡用身邊或生活中的用品來替代，但還是不能解決問題，諸多因素導(dǎo)致了許多學(xué)生實驗不能如期進行，而只能由教師進行演示實驗，實際的教學(xué)活動的效果與理想狀況相去甚遠。

總之，課程是育人的關(guān)鍵，加快選修課程建設(shè)，轉(zhuǎn)變育人模式，把更多的課程選擇權(quán)交給學(xué)生，把更多的課程開發(fā)權(quán)交給教師，把更多的課程設(shè)置權(quán)交給學(xué)校，促進高中多樣化、特色化，實現(xiàn)學(xué)生在共同基礎(chǔ)上有個性地發(fā)展。

參考文獻：

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[2]岳云華.趣味化學(xué)實驗.校本課程的實踐研究[J].化學(xué)教學(xué)，2013（3）：11-13.

（作者單位 浙江省平湖當湖高級中學(xué)）

編輯 謝尾合