如何優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室氧氣制取實(shí)驗(yàn)

摘?要：本文介紹了實(shí)驗(yàn)室氧氣制取實(shí)驗(yàn)存在的問題以及相應(yīng)的解決對策，包括實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段、實(shí)驗(yàn)開展階段、實(shí)驗(yàn)反思。

關(guān)鍵詞：氧氣制取;實(shí)驗(yàn);優(yōu)化

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》明確規(guī)定，“氧氣的制取和性質(zhì)”為學(xué)生必須完成的8個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之一。因此，該實(shí)驗(yàn)的重要性不言而喻。它是初中生接觸的第一個(gè)系統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，是學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)的開始，也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)意識(shí)的開始。

但是，不可否認(rèn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)仍存在不少問題。第一，初中生的心理特征呈現(xiàn)出對化學(xué)實(shí)驗(yàn)有強(qiáng)烈好奇心，但由于同伴合作和多感官協(xié)調(diào)，實(shí)驗(yàn)課堂容易出現(xiàn)雜亂無章的狀態(tài)。第二，由于高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性和強(qiáng)腐蝕性，皮膚接觸后會(huì)被灼傷呈棕黑色。遇水變藍(lán)紫色、極難清洗，接觸的毛巾、衣服、臺(tái)面都會(huì)被腐蝕產(chǎn)生黑點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)后，實(shí)驗(yàn)室會(huì)呈現(xiàn)臟亂、難清理，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的體驗(yàn)較差，給學(xué)生留下化學(xué)實(shí)驗(yàn)很臟、很亂、很危險(xiǎn)的第一印象，影響學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)熱情。第三，應(yīng)試實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性大大降低。老師的實(shí)驗(yàn)操作技能比較薄弱，實(shí)驗(yàn)課堂的設(shè)計(jì)比較簡單。

如何優(yōu)化“氧氣的制取和性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)課，需要備課組、任課老師、實(shí)驗(yàn)員、學(xué)生多方面配合，下面是我們學(xué)校在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一些做法。

一、 準(zhǔn)備階段

（一）任課老師

以備課組的形式提早一周向?qū)嶒?yàn)員提供《演示實(shí)驗(yàn)通知單》《學(xué)生實(shí)驗(yàn)通知單》，包括實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)試劑、器材演示圖等，尤其是實(shí)驗(yàn)課的具體排課表，提出實(shí)驗(yàn)申請。待實(shí)驗(yàn)員將所有實(shí)驗(yàn)器材準(zhǔn)備好后，備課組所有老師來實(shí)驗(yàn)室，做預(yù)實(shí)驗(yàn)，并確保實(shí)驗(yàn)成功，同時(shí)對實(shí)驗(yàn)中學(xué)生容易出現(xiàn)的問題、重難點(diǎn)心中有數(shù)，并進(jìn)一步確認(rèn)和核對實(shí)驗(yàn)器材，及時(shí)跟實(shí)驗(yàn)員溝通需求。

由于高錳酸鉀屬于易制毒易制爆的雙重管控危險(xiǎn)化學(xué)藥品，需要雙人雙鎖、定量取用，同時(shí)做好危化品流向表登記、危化品官網(wǎng)報(bào)備。因此我們在保證實(shí)驗(yàn)?zāi)芡瓿傻那疤嵯拢M量控制用量，對學(xué)生的高錳酸鉀使用量需要有明確指令。通過前期預(yù)實(shí)驗(yàn)，我們確定高錳酸鉀的用量，4～5勺藥匙約6～8g，反應(yīng)能收集3個(gè)集氣瓶（2小1大）的氧氣，用于完成3個(gè)性質(zhì)驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)，因而課堂中我們跟學(xué)生溝通加高錳酸鉀4～5勺即可。

（二）實(shí)驗(yàn)員

根據(jù)前期實(shí)驗(yàn)反饋，實(shí)驗(yàn)員需要及時(shí)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)試劑，做好實(shí)驗(yàn)布置，同時(shí)提出實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。

1. 儀器的準(zhǔn)備

（1）玻璃彎管

由于高錳酸鉀制取氧氣實(shí)驗(yàn)采用的是排水法，排水法用小角度（小于90度）長進(jìn)短出的玻璃導(dǎo)管比較方便。選擇常用的與乳膠管匹配的5～6mm的玻璃長管，先確定合適長度，用銼刀切割，然后雙手用巧力掰斷。玻璃導(dǎo)管彎制技術(shù)，常用方法是點(diǎn)燃酒精噴燈，通過加熱至熔融狀態(tài)，徒手彎制，需要注意技巧，保證彎管處玻璃中空。同時(shí)將玻璃導(dǎo)管兩頭進(jìn)行加熱，使其光滑，不扎手。剛剛燒制的玻璃彎管放置在石棉網(wǎng)上冷卻。

（2）橡膠塞打孔

①選擇合適孔徑的針錦銼。②將橡膠塞用夾子固定好，調(diào)整螺母，使橡膠塞位置居中，小面積的那面朝電鉆。③打開電源開關(guān)，一手向外拉手持開關(guān)，電鉆慢慢推進(jìn)，打穿后，可以退回來，反復(fù)幾次即可。④用玻璃管試孔，可以通過沾水減少摩擦使其穿過。如果太緊可以再次擴(kuò)孔。

（3）集氣瓶的準(zhǔn)備

備課組計(jì)劃讓學(xué)生完成性質(zhì)研究三個(gè)實(shí)驗(yàn)，包括熄滅木條復(fù)燃，木炭在氧氣中的燃燒試驗(yàn)，鐵絲在氧氣中的燃燒試驗(yàn)，故需要三個(gè)集氣瓶（兩小一大）。考慮到鐵絲燃燒試驗(yàn)需要含量較高、純度較大的氧氣，故選擇大集氣瓶，且讓學(xué)生用于第二瓶收集。

2. 試劑的準(zhǔn)備

（1）配置澄清石灰水

前期實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，澄清石灰水在呼出氣體的集氣瓶中不變渾濁，分析原因確定是上學(xué)期剩下的石灰水，時(shí)間長了溶液中氫氧化鈣因與空氣中二氧化碳反應(yīng)而導(dǎo)致含量變少了，故需要現(xiàn)配現(xiàn)用。取2g氫氧化鈣，加至1000mL蒸餾水，攪拌過夜溶解配置過飽和溶液，過濾，分裝。

（2）鐵絲準(zhǔn)備

本實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證鐵絲在氧氣中燃燒試驗(yàn)，故要準(zhǔn)備鐵絲。采用新的石棉網(wǎng)上的細(xì)鐵絲，將其取下，讓學(xué)生均勻繞在火柴上，10圈左右。點(diǎn)燃酒精燈，用坩堝鉗夾住火柴點(diǎn)燃，待燃燒后伸進(jìn)裝滿氧氣的集氣瓶，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

3. 注意事項(xiàng)

（1）統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)器材擺放

之前由于沒有統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)器材擺放標(biāo)準(zhǔn)，且不同老師要求不一，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)后隨意擺放器材，導(dǎo)致下一個(gè)班級實(shí)驗(yàn)前桌面雜亂，無法很快確認(rèn)器材是否沒問題，且實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)較差。

后來，實(shí)驗(yàn)員在黑板上寫實(shí)驗(yàn)器材擺放圖。該現(xiàn)象有所緩解，一個(gè)班級有近1/3同學(xué)能正確擺放。通過觀察，我們發(fā)現(xiàn)，首先，黑板中字跡較小，后面同學(xué)看不清。其次，黑板上的部分實(shí)驗(yàn)器材名稱學(xué)生沒辦法跟實(shí)物進(jìn)行準(zhǔn)確一一對應(yīng)。最后，有些同學(xué)覺得看黑板擺放，比較麻煩，干脆隨便亂擺。

現(xiàn)在，實(shí)驗(yàn)員取出一套實(shí)驗(yàn)器材，根據(jù)要求擺放，同時(shí)拍照，做成PPT，下面?zhèn)渥?shí)驗(yàn)器材名稱。實(shí)驗(yàn)前，學(xué)生根據(jù)黑板PPT的實(shí)驗(yàn)器材擺放圖來確認(rèn)實(shí)驗(yàn)器材是否完整，有無破損，并及時(shí)跟老師反饋。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生根據(jù)黑板PPT的實(shí)驗(yàn)器材擺放圖整理桌面，同時(shí)確保桌面無水漬、無垃圾，并讓老師檢查確認(rèn)。

圖1?實(shí)驗(yàn)器材擺放圖（PPT）

圖2?垃圾分類（PPT）

實(shí)驗(yàn)后，我們發(fā)現(xiàn)PPT這方法簡單、易執(zhí)行、效果明顯，近80%學(xué)生能根據(jù)PPT的圖片，獨(dú)立快速、明確地進(jìn)行擺放器材。同時(shí)，器材名稱的標(biāo)注也進(jìn)一步鞏固了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)。最重要的是，由于統(tǒng)一的器材擺放要求，實(shí)驗(yàn)室呈現(xiàn)整潔、規(guī)范的狀態(tài)，對于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣養(yǎng)成有很好的作用。

（2）垃圾分類

現(xiàn)在全國進(jìn)行垃圾分類，而高錳酸鉀的燃燒廢渣屬于“三廢”，需要回收，暫存在危化品室，最后統(tǒng)一請專業(yè)環(huán)保部門回收。火柴梗也作為有害物品進(jìn)行回收。針對本實(shí)驗(yàn)，講臺(tái)上放置3個(gè)1000mL大燒杯，分別回收廢渣、火柴梗、棉花，講臺(tái)上垃圾桶回收餐巾紙，紙盒內(nèi)回收玻璃碎片。讓學(xué)生將垃圾進(jìn)行分類回收，讓垃圾分類的意識(shí)也貫徹在實(shí)驗(yàn)課堂中。

（3）紙巾和抹布

學(xué)生自帶紙巾，用于擦拭桌上的高錳酸鉀沾水后的溶液，而水池的抹布僅用于擦拭集氣瓶放入水槽后手上桌上的水漬。紙巾和抹布的功能區(qū)分，有效地避免抹布沾染高錳酸鉀，導(dǎo)致水池、地面到處都是，高錳酸鉀有腐蝕性，易形成黑斑，極難清洗。

（4）試管不清洗

高錳酸鉀加熱時(shí)腐蝕試管使其變黑，不容易清洗，需要草酸等溶液浸泡一段時(shí)間才能脫色。如果按照常規(guī)實(shí)驗(yàn)安排，要求學(xué)生清洗試管，會(huì)帶來若干問題。一，強(qiáng)腐蝕性的高錳酸鉀接觸后，會(huì)腐蝕皮膚產(chǎn)生黑點(diǎn)，這些黑點(diǎn)只有等到新皮膚長出后才會(huì)自然脫落，會(huì)需要好幾天，而這黑點(diǎn)會(huì)成為學(xué)生的困擾。二，學(xué)生在水池清洗試管，會(huì)將液體濺的到處都是，水池、地面、臺(tái)面、抹布，越洗越臟。三，試管不清洗，一方面對于后續(xù)班級實(shí)驗(yàn)沒有太大干擾，另一方面由于不清洗節(jié)約大量水資源。因此，本實(shí)驗(yàn)的試管要求學(xué)生全程不沾水不清洗。

二、 實(shí)驗(yàn)開展階段

（一）進(jìn)實(shí)驗(yàn)室

學(xué)生在體育委員和老師的帶領(lǐng)下，排隊(duì)到達(dá)實(shí)驗(yàn)室門口，靜音等候。老師同意后，有序進(jìn)入教室，站在位置上，全程無聲，嚴(yán)格聽從老師指令。化學(xué)實(shí)驗(yàn)本身就是具有危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)，需要學(xué)生思想上的重視，安全意識(shí)常記心中。所以實(shí)驗(yàn)課上，老師要格外控制課堂紀(jì)律，對隨意說話、不聽指令、危險(xiǎn)操作的學(xué)生要嚴(yán)肅批評，讓學(xué)生樹立規(guī)范實(shí)驗(yàn)的意識(shí)。

（二）實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)的講解

正所謂“百聞不如一見，目見不如實(shí)驗(yàn)”，學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)前，老師要通過教室內(nèi)的演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)的流程、注意事項(xiàng)以及突發(fā)情況等。

本節(jié)實(shí)驗(yàn)課主要是氣體的制取，操作步驟用七個(gè)字總結(jié)：查、裝、定、收、移、熄（諧音：“茶莊定點(diǎn)收利息”）。任課老師在黑板上寫出七個(gè)關(guān)鍵字，并在實(shí)驗(yàn)前跟學(xué)生再復(fù)習(xí)一次實(shí)驗(yàn)流程，交代實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)、重難點(diǎn)、之前班級遇到的問題。這是學(xué)生第一次的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，老師課前的詳細(xì)實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)講解，能讓學(xué)生做到心中有數(shù)，再開展實(shí)驗(yàn)。如果出現(xiàn)忘記做什么，看黑板板書后再自行進(jìn)行。老師先講解，然后學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)，避免老師中途想起要再講點(diǎn)什么，中途讓學(xué)生停下來。后續(xù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，老師可以針對個(gè)別學(xué)生遇到的情況，進(jìn)行一對一針對性指導(dǎo)。

（三）經(jīng)驗(yàn)溝通

實(shí)驗(yàn)員全程跟進(jìn)第一堂實(shí)驗(yàn)課，確保所有的試劑、器材能正常使用，有問題及時(shí)更換。裝置的氣密性有很多學(xué)生會(huì)做不出來，原因不一，有的是橡膠塞沒塞緊，有的是手溫太低，有的是本身裝備原因，這時(shí)候需要老師在邊上指導(dǎo)學(xué)生一一排查，并讓學(xué)生自己總結(jié)原因。老師應(yīng)該與實(shí)驗(yàn)員多溝通，課堂中遇到的問題是否存在比較好的解決方式，或者通過前期的準(zhǔn)備和提醒直接規(guī)避。實(shí)驗(yàn)員和老師們通過微信工作群，及時(shí)分享實(shí)驗(yàn)中的問題和經(jīng)驗(yàn)。

（四）實(shí)驗(yàn)課的整理

本年級最后一個(gè)班的實(shí)驗(yàn)課，實(shí)驗(yàn)員會(huì)提早跟任課老師溝通，占用約5分鐘時(shí)間，指導(dǎo)學(xué)生將所有實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)試劑分類歸置，放回化學(xué)準(zhǔn)備間。同時(shí)讓學(xué)生清空自己桌面，教室恢復(fù)原狀。

三、 實(shí)驗(yàn)的反思

如何優(yōu)化氧氣制取實(shí)驗(yàn)，最大的關(guān)鍵點(diǎn)就在于前期的準(zhǔn)備工作。充分的前期準(zhǔn)備，讓學(xué)生能有明確的實(shí)驗(yàn)指令，比如如何開展實(shí)驗(yàn)、擺放實(shí)驗(yàn)器材、垃圾分類等。這種情況下，學(xué)生能快速、準(zhǔn)確地完成所有實(shí)驗(yàn)。在一節(jié)課中，幾乎所有學(xué)生都能完成制取氧氣實(shí)驗(yàn)，近80%學(xué)生能完成3個(gè)性質(zhì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，其中2/3學(xué)生能觀察到理想的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。部分老師由于課程設(shè)置緊湊，還有近5分鐘跟學(xué)生們交流實(shí)驗(yàn)中遇到的問題和分析原因。

“氧氣的制取與性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)，作為初中學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)第一課，它的是否成功對于學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)意識(shí)有著舉足輕重的作用。學(xué)生初入化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，心理上有所期待、同時(shí)也是有所畏懼，害怕做不出來，怕爆炸，怕有危險(xiǎn)。老師來化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，也會(huì)有所擔(dān)憂，學(xué)生太過激動(dòng)，意外事件的發(fā)生，課堂紀(jì)律的混亂。而充足的實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備，讓學(xué)生能夠緊緊跟著老師步伐，完成實(shí)驗(yàn)。最后絕大多數(shù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成功，能極大地提升學(xué)生自信心，激發(fā)科學(xué)實(shí)驗(yàn)熱情，讓他們獲得自主、合作、探究的學(xué)習(xí)態(tài)度。

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作者簡介：

童茜茜，浙江省杭州市，浙江省杭州市采荷中學(xué)。