挖掘化學實驗內涵 發展學生核心素養

田琪 徐光靜

摘?要：化學是一門以實驗為基礎的學科。化學實驗是學生建立化學感性認識、積累化學概念體系的主要途徑，是提高化學教學質量的重要環節。筆者在化學實驗教學中，引導學生改進實驗裝置，并有意識地引導學生學會學習，親歷創新，從被動發現到自主發展，使學生經歷了從理論到實踐，再從實踐回到理論的成長過程。

關鍵詞：化學實驗;實驗裝置;原理;實踐

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：A ????文章編號：1992-7711（2018）24-019-2

一、改進實驗裝置引發創新意識

1.引導學生通過實驗（有部分同學不成功或效果較差）發現傳統噴泉實驗裝置存在不足之處

（1）滴管擠入液體量較少，瓶中產生的負壓不足，導致液體噴不出。

（2）因橡皮塞上插有長導管，滴管直接吸水不方便，需將滴管吸水后再插入橡皮塞，太緊操作困難，太松又易漏氣。

（3）因盛水的膠頭滴管直接與瓶中氣體接觸，收集好氣體，不宜直接插入帶導管和滴管的橡皮塞，需先塞上橡皮塞，而演示時再換塞會使部分氣體逸出。

2.從膠頭滴管的作用引導學生改進盛水的容器

（1）改進要點

省略原裝置中的膠頭滴管，將燒杯換成“肩部”留有小孔的塑料瓶，收集好氣體，直接組裝，止水夾夾緊橡膠管，阻止氣體與水的接觸。

（2）形成噴泉

打開止水夾，用手指堵住盛水塑料瓶上的小孔，輕輕擠壓塑料瓶，使少量水進入燒瓶，松開手，水就立刻噴入燒瓶形成噴泉。

（3）改進后的優點

裝置氣密性好，不漏氣。實驗時，不需換塞，保證氣體不逸出。擠入的水量可任意調節，保證實驗成功率100%。

二、明辨實驗原理深化創新思維

引導學生明辨噴泉實驗中帶孔塑料瓶的實驗原理，師生共同總結：堵孔擠瓶水上升，氣溶水中負壓生，開孔瓶中通大氣，吸水涌出噴泉成。

為了延伸、拓展帶孔塑料瓶的實驗功能，深化創新思維，啟發學生討論：若將圖2噴泉實驗裝置的圓底燒瓶改成可控制氣體（或液體）進出的密封儀器（如裝置圖3），可方便地進行哪些實驗（方法越多越好）？學生的思維火炬被瞬間點燃，經過熱烈討論，提出若干巧妙方案，所釋放的創新能量令人振奮，師生共鳴，共同享受了成功的樂趣。

老師適時點評，歸納要點：堵孔壓瓶液欲升，開夾液進（空）氣難存，液面到塞氣排凈，關夾開孔液留存，固液相遇生氣體，氣壓液下瓶中盛，堵孔再壓瓶中液，夾開氣出性質驗。

老師挑選形成的若干方案，整改后（如下）由各小組課后完成。

三、形成系列實驗成果提升創新能力

1.金屬與溶液反應（以鈉與水反應為例）

（1）裝置（如圖3）：

（2）操作步驟：

①檢查氣密性：組裝好裝置，止水夾夾住乳膠管，用手指賭住小孔并擠壓塑料瓶，若水不能進入玻璃管，證明不漏氣。

②反應：打開止水夾，手指壓緊小孔并擠壓塑料瓶，使水（滴幾滴酚酞）沿玻管上升至全充滿（排盡空氣，確保安全），立即夾上止水夾，再松開捏塑料瓶的手（恢復原狀），插在橡皮塞大頭針上的鈉同時落入水中與水反應，溶液變紅色，產生的氫氣迅速充滿玻璃管的中上部（鈉顆粒的大小可控制氫氣的體積）。

③檢驗氣體：手指賭住塑料瓶小孔，打開止水夾，輕輕擠壓塑料瓶使氣體從尖嘴放出，并點燃驗證氫氣（擠壓力度的大小可控制火焰的大小）。

本裝置還可用于Al條與NaOH溶液或稀H2SO4反應、Mg條與稀H2SO4反應、Cu絲與稀HNO3反應（保證生成無色氣體，擠出部分氣體在管口變紅棕色，再吸入空氣管內呈紅棕色）、Cu絲與濃HNO3反應等。繞成螺旋狀的金屬條可插在橡皮塞上或卡在玻璃管中，金屬螺旋條的長度應約為生成氣體在玻璃管中的高度（液面與金屬脫離，反應停止）。

（3）優點：操作簡便，氣體純凈，方便檢驗氣體和測量氣體體積（可用滴定管）。

2.電解、燃料電池實驗（以電解水為例）

（1）裝置如圖4

（2）操作步驟：檢查氣密性及壓入NaOH溶液排空氣的方法同上（使兩支滴定管內充滿NaOH溶液），接通電源約1～2分鐘，可觀察到兩支滴定管中氣體體積比約為2∶1。分別檢驗氫氣和氧氣的操作方法同上（用帶火星的木條檢驗O2）。

實驗后，撤掉電源，并將連接石墨電極的兩根導線接上音樂賀卡或電流表，就可驗證氫、氧燃料電池。操作非常方便，現象也很有趣。

本裝置還可用于電解飽和食鹽水、CuCl2溶液等。

說明：如實驗中產生Cl2、NO、NO2等氣體，要驗證它們的存在，且要保證無污染，可將尖嘴部分換成帶活塞的一小截酸式滴

定管（如裝置圖5），上部塞一團蘸濃燒堿的棉花。擠出NO氣體在此“漏斗管”內可看到紅棕色，即可檢驗NO并吸收;在此“漏斗管”內放一條潮濕的淀粉KI試紙，擠出氣體即可檢驗Cl2并吸收。

3.制備Fe（OH）2

Fe（OH）2極易被氧化，用課本上的操作方法難以觀察到白色沉淀。采用圖5裝置，用上述操作方法，首先在玻璃管中壓滿稀硫酸溶液，制得FeSO4溶液和H2（作保護氣）。再向“分液漏斗”（從廢酸式滴定管上截下帶活塞的一小截代替）中加入足量NaOH濃溶液，慢慢打開“分液漏斗”活塞，NaOH溶液慢慢流入玻管中，可清楚地看到玻管中產生大量的白色沉淀。放完NaOH溶液再擠出氫氣，繼續吸入適量空氣（以上操作都用開關活塞和小孔控制），可看到白色沉淀逐漸變灰綠色、紅褐色。

一個發現、一則改進，已是難能可貴。而敏銳地捕捉迸發的靈感火花，升華為璀璨奪目的創新光華，更加令人神往。有意識地引導學生學會學習，親歷創新，從被動發現到自主發展，既是教師必須具備的新的教學理念，也是培養創新人才具備科學精神的重要職責。一朵花開一點紅，滿園花開才是春。愿實踐創新之花，開滿整個校園。