用實驗儀器設計教學主線的創新嘗試*
——以“給力的注射器”為例

徐　瑩　繆　徐

（江蘇省蘇州市高新區實驗初級中學　江蘇　蘇州　215011）

用實驗儀器設計教學主線的創新嘗試*
——以“給力的注射器”為例

徐瑩繆徐

（江蘇省蘇州市高新區實驗初級中學江蘇蘇州215011）

以教學案例形式，論述了實驗教學素材的挖掘、改進和重組的具體做法。以“注射器”為中心，呈現了教學過程，闡明了教學意圖，并從教學效果和教學手段兩個方面進行了反思。

注射器；實驗教學；意圖；反思

注射器是師生都十分熟悉的一種用品。筆者以注射器為載體，挖掘和重組了實驗教學內容，凸顯了注射器在微粒的性質探究、二氧化碳氣體的性質檢驗、制備及空氣中氧氣含量的測定等幾個實驗中所發揮出的多種作用。以下是“給力的注射器”這節課的教學靈感、教學過程及教后反思。

一、教學靈感

筆者有幸參加了江蘇省“十二五”教育科學規劃課題“基于課程標準的啟蒙化學實驗教學的課例開發”（編號D/2013/02/458）以及蘇州市“十二五”教育科學規劃課題“初中化學主線引領和問題驅動”（編號130402123）兩項課題的研究，并圍繞課題研究開展了幾點思考:如何將教材中的實驗巧妙地穿插在課堂教學中？如何將傳統的“照方抓藥”、模仿重復的實驗教學模式改變為探究性的實驗教學模式？如何開設一節源于教材又超越教材的實驗課？通過思考，我們萌發了從教材實驗出發，利用注射器對課本實驗進行挖掘、改進、重組的想法，設計出了“給力的注射器”這節教學研究課。

二、教學過程

1.引入課題

同學們，看看老師今天帶來了什么？（注射器）注射器發明于1853年，160多年來它在醫學上發揮了至關重要的作用，而在化學實驗中注射器同樣可以大顯身手。同學們能說說注射器能代替化學實驗中哪些常見儀器嗎？（分液漏斗、滴管、量筒等。）其實我們課本上就出現過注射器的身影，回憶一下。（學生回憶課本中用注射器壓縮水和空氣的對比實驗。）從這個對比實驗中我們可以看出:注射器是一種密封的容器（板書:密封的容器）。

今天，老師就和大家一起來研究注射器在化學實驗中的其他作用。

2.活動一：二氧化碳的“捕捉”

［教師提問］蠟燭是常見的生活用品，它在空氣中的燃燒產物是什么？如何來檢驗？

［學生回答］產物是二氧化碳和水。將一個干冷的小燒杯罩在蠟燭火焰上方，觀察到燒杯內壁有水霧產生即說明有水生成；將一個內壁涂有澄清石灰水的燒杯罩在蠟燭火焰上方，澄清石灰水變渾濁即說明有二氧化碳生成。

［教師設疑］前面我們學習了完全燃燒和不完全燃燒，如果在蠟燭火焰上方罩一個小燒杯，會有什么情況發生呢？

［學生回答］燒杯底部出現炭黑顆粒，會干擾實驗現象。

［教師引領］如何來改進這個實驗，巧妙地“捕捉”到蠟燭燃燒產生的二氧化碳氣體呢？

［PPT展示圖片］

［教師邊講邊實驗］將抽取好澄清石灰水的注射器放于蠟燭火焰上方，拉動活塞來抽取二氧化碳氣體。用橡皮塞封閉注射器，振蕩，澄清石灰水變渾濁。這說明我們成功地“捕捉”到了二氧化碳氣體（整個實驗過程用攝像頭放大于屏幕）。

設計意圖：由檢驗二氧化碳氣體的常用方法引發認知沖突，通過對實驗方式改進的研究，突顯注射器在抽取氣樣方面的作用。該活動貼近生活，實驗現象明顯，有效激發了學生的學習興趣，引發了課堂教學的第一次高潮。

3.活動二：二氧化碳的“現身”

［教師提問］雪碧，作為一種碳酸飲料，它里面溶解有大量的二氧化碳氣體，想一想，我們如何在既不振蕩，又不加熱的情況下，讓雪碧中的二氧化碳氣體“現身”呢？

［教師引導］請大家結合實驗桌上提供的儀器思考并設計實驗。提供實驗器材:注射器、具支試管、橡皮塞、橡皮管、鐵架臺。（學生演示實驗并描述實驗現象）

［教師提問］二氧化碳成功“現身”了。這是為什么呢？

［學生思考并回答］拉動活塞，試管內壓強減小，使二氧化碳氣體在水中的溶解能力降低，從而逸出。

［教師總結］從這個實驗我們得出，注射器是一種可以改變壓強的容器（板書:改變壓強的容器）。

設計意圖：教材第三章中對二氧化碳氣體溶解性影響因素的描述只是一帶而過。筆者利用注射器增加了這一探究實驗，意在讓學生可以直觀地觀察到氣體溶解能力如何受壓強的影響而改變。該實驗操作簡便易行，現象明顯，促進了理化學科知識的有效融合。此外，該實驗所凸顯出的注射器可以改變壓強的功能，也為接下來的活動三——裝置氣密性的檢查做了鋪墊。

4.活動三：二氧化碳的制備

［過渡］如果我們需要大量的二氧化碳氣體，實驗室是如何制備的呢？所選用的發生裝置是下列哪一個？

［教師引領］在加入藥品制備氣體之前必須要有關鍵的一步（檢查裝置氣密性），請一位同學上臺來演示如何檢查裝置B的氣密性（學生上臺邊演示邊講解）。

［學生講解］此法的原理是通過往長頸漏斗中加水，使封閉裝置中產生壓強差，通過水柱的形成及穩定情況來判斷裝置的氣密性。

［過渡］注射器可以改變壓強，我們是不是也可以利用它來檢查裝置氣密性呢？

（學生上臺演示實驗，描述實驗現象并解釋）

［過渡］此發生裝置中長頸漏斗可以隨時添加藥品，但氣流速率無法控制。我們可以把長頸漏斗改為分液漏斗、注射器，通過控制液體的流速，控制反應速率，得到平穩的氣流。

［教師設疑］那我們可不可以改進裝置來隨時控制反應的發生和停止呢？

［展示實物裝置］

一套微型裝置:一個干燥管，下面連接一個注射器，上面連接帶有導管的單孔橡皮塞，導管右側連接橡皮管、彈簧夾。

［教師提問］如何檢查這套裝置的氣密性呢？

［學生回答］夾緊橡皮管上的彈簧夾，向外拉動注射器活塞，松開活塞，如果注射器活塞自動向內移動，說明氣密性良好。

［教師演示實驗］學生認真觀察實驗現象，描述并解釋現象原理:夾緊彈簧夾，產生的二氧化碳氣體使容器內壓強增大，將稀鹽酸壓回注射器，使固液分離，反應停止。

［教師提問］這套微型裝置可以用來二氧化錳粉末催化過氧化氫溶液制備氧氣嗎？

［學生回答］不能，因為二氧化錳為粉末狀固體，達不到固液分離效果。

［總結］此裝置適用于塊狀固體與液體不加熱反應。

設計意圖：氣體的實驗室制備是教材第三章的重難點，上述教材片段中，對該重難點作了兩個處理，一是利用注射器來檢查裝置氣密性；二是利用注射器來控制反應速率和控制反應的發生和停止。在連鎖實驗中讓學生更直觀地感受到注射器是一種能夠自動或手動改變壓強的容器，成為化學實驗中的給力儀器。

5.活動四：空氣中氧氣含量的測定

［過渡］談到氧氣，大家也許會想起一個經典的實驗:空氣中氧氣含量的測定。老師將這個實驗進行了改進，并且用上了我們今天的主角——注射器。

［教師演示實驗］（實物投影，媒體圖片配以定量數據分析）

［學生思考］①觀察實驗現象，思考問題:為什么老師用白磷代替紅磷。

②計算:理論上實驗后注射器的刻度值。

③思考:與傳統實驗相比，改進后實驗的優點（環保，誤差小，注射器刻度現象明顯等）。

④記錄冷卻至室溫后注射器刻度，計算空氣中氧氣的體積分數，分析與理論值誤差。

［教師總結］老師利用注射器對課本實驗進行了改進，體現了注射器是一種可以度量的容器（板書:度量的容器）。

設計意圖：課本教材實驗——空氣中氧氣含量的測定操作繁瑣，誤差大，有污染。筆者利用注射器進行了實驗的改進，引發學生對課本實驗的完善和改進進行深層思考，培養了學生縝密的思維習慣和實驗評價能力，提高了學生對化學知識的內化和自主建構能力。

［小結］這節課我們利用注射器作為密封的容器、度量的容器、可以改變壓強的容器，對課本實驗進行挖掘、優化、改進，大家覺得注射器給不給力？（給力）（板書:給力的）

［結語］其實注射器的作用遠不止于此，在后續的學習中，我們將會繼續關注，也希望同學們能做一個有心之人，留心觀察身邊物質，拓展化學學習的視野和空間。

三、教學反思

1.教學內容創新

化學源于生活，應用于生活。實踐證明:當學習的材料來自于現實生活，并且為學生所熟知時，他們的學習興趣就會倍加高漲，化學課堂才會表現出巨大的生命力。教者讓學生熟悉的功能多樣的注射器進入課堂，以此來引領這節課的學習。學生們積極參與，思維活躍，頻頻出現精彩的發言。聽課專家及同行們也對課堂形式給予了充分的肯定，同時也在實驗資源的挖掘和利用方面碰撞出了更多的火花和靈感。所以教師突破陳規，實現教學內容的創新，是打造生命課堂的關鍵所在。

2.實驗銜接巧妙

教學設計初期，考慮到注射器密封、可度量、可改變壓強的幾個功能，將它應用在有關化學實驗中時，曾經出現知識斷節，過渡生硬等情況。經過對教材的細致分析，組內專家同行的共同研磨，最終確定了以復習氣體的制備及性質檢驗為主線的課堂結構，從微觀到宏觀，從定性到定量，巧妙地將微粒知識、氣體制備及性質檢驗、空氣中氧氣含量的測定幾個實驗自然串聯，創造性地整合了教材的實驗內容，將多而雜的知識變得少而精，并在此過程中培養了學生實驗操作、實驗現象描述、實驗評價與改進等多方面的能力。

3.實驗現象明顯

本節課，筆者有效地融合教育信息技術，合理利用高清攝像頭將教師及學生操作實驗過程投影，提高了可見度，并利用鍵盤快捷鍵快速地進行幻燈片和攝像頭的轉換。這樣，全班同學都能清晰地觀察到整個實驗過程及實驗現象，提高了教學實效。以上事實表明，對于以實驗為基礎的化學學科來說，教師也需要與時俱進，掌握更多先進的信息技術教學手段，不斷地改進實驗現象的呈現形式，增強實驗現象的可視性、清晰性。

當然，本節課也有一個小小的遺憾:因場地及實驗器材的限制，擔心學生實驗操作過

1008-0546（2015）10-0090-03

G633.8

B

10.3969/j.issn.1008-0546.2015.10.032

*本文為江蘇省“十二五”教育科學規劃課題“基于課程標準的啟蒙化學實驗教學的課例開發和研究（編號D/2013/02/458）”以及蘇州市“十二五”教育科學規劃課題“初中化學主線引領和問題驅動的研究”（編號130402123）的研究成果。