多功能創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置的應(yīng)用

摘 要：教材上關(guān)于壓強(qiáng)變化的實(shí)驗(yàn)零零散散，不夠系統(tǒng)，而全國(guó)課標(biāo)卷每年都有涉及，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況，以歷年全國(guó)課標(biāo)卷實(shí)驗(yàn)題為載體，設(shè)計(jì)了許多功能創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置，該實(shí)驗(yàn)裝置的創(chuàng)新在于使用分液漏斗和三通管，利用注射器的刻度，增加了實(shí)驗(yàn)的多功能性，操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)象明顯。本實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)緊緊圍繞體現(xiàn)和落實(shí)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，以提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)壓強(qiáng)差的理解，并對(duì)所有有關(guān)壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)和裝置能夠觸類旁通。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);壓強(qiáng)差;多功能;情境式

一、問(wèn)題提出

筆者對(duì)近幾年高考全國(guó)卷試題進(jìn)行整理歸類、對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)關(guān)于壓強(qiáng)差的問(wèn)題每年都有涉及，而學(xué)生對(duì)于壓強(qiáng)差原理的理解比較抽象，更談不上如何組織語(yǔ)言回答產(chǎn)生壓強(qiáng)差的原因。對(duì)啟普發(fā)生器、儲(chǔ)氣裝置、恒壓滴液漏斗、測(cè)量氣體體積裝置等知識(shí)掌握較差，并不知道其中的共性。如何讓學(xué)生又快又好地掌握這些知識(shí)顯得很重要。新課程實(shí)施以來(lái)，大家對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，于是一些教師盲目順應(yīng)潮流，一味地進(jìn)行探究，試圖將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探究性實(shí)驗(yàn)以進(jìn)行教學(xué)，或?qū)⒀菔緦?shí)驗(yàn)改為學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)行操作，這些做法不但增加了學(xué)生認(rèn)知上的負(fù)擔(dān)，而且無(wú)法達(dá)到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的。基于以上兩個(gè)問(wèn)題，筆者根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和實(shí)際需求設(shè)計(jì)了一個(gè)多功能創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置，目的在于提高課堂效率，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)抽象概念的理解，以起到事半功倍的效果。采取靈活的教學(xué)方法將演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和探究性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能進(jìn)行有效整合，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能性。利用教學(xué)助手、互動(dòng)課堂等多媒體教學(xué)手段，彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的不足，可以共享實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)成果。

二、理論依據(jù)

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》明確指出高中化學(xué)的課程目標(biāo)：能發(fā)現(xiàn)和提出有探究?jī)r(jià)值的化學(xué)問(wèn)題，能依據(jù)探究目的設(shè)計(jì)并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，完成實(shí)驗(yàn)操作，能對(duì)觀察記錄的實(shí)驗(yàn)信息進(jìn)行加工并獲得結(jié)論，能和同學(xué)交流實(shí)驗(yàn)探究的成果，提出進(jìn)一步探究或改進(jìn)的設(shè)想。其倡導(dǎo)真實(shí)問(wèn)題情境的創(chuàng)設(shè)，開展以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)。基于此理論依據(jù)，本文重點(diǎn)探討基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的“壓強(qiáng)差”的課堂教學(xué)策略，并且設(shè)計(jì)了一套多功能實(shí)驗(yàn)裝置，旨在培養(yǎng)學(xué)生五大學(xué)科核心素養(yǎng)，能從壓強(qiáng)差的角度把平常見(jiàn)過(guò)的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行歸納總結(jié)，尋找其共性;能通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作體會(huì)到壓強(qiáng)的變化和平衡的存在;能從一套多功能裝置驗(yàn)證自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，能對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行思考和討論;能和同學(xué)交流實(shí)驗(yàn)探究的成果，課后可以提出進(jìn)一步探究或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的設(shè)想;培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)意識(shí)和相互協(xié)作意識(shí)。

三、實(shí)驗(yàn)原理及操作步驟

1.實(shí)驗(yàn)器材

圓底燒瓶、分液漏斗、60ml注射器、三通管、止水夾2個(gè)、紅墨水。

2.實(shí)驗(yàn)原理

本實(shí)驗(yàn)的原理主要是利用自制的多功能實(shí)驗(yàn)裝置（如圖），通過(guò)觀察改變氣體體積、溫度和氣體的量產(chǎn)生的現(xiàn)象，得出這些因素與壓強(qiáng)的關(guān)系，并能遷移到所有有關(guān)壓強(qiáng)變化的實(shí)驗(yàn)或裝置。通過(guò)多功能實(shí)驗(yàn)裝置讓學(xué)生親自動(dòng)手做有關(guān)壓強(qiáng)差的實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)和理解壓強(qiáng)變化的原理。

3.操作步驟

4.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

（1）本實(shí)驗(yàn)裝置可將分液漏斗改為恒壓滴液漏斗，讓學(xué)生親自體驗(yàn)兩者的差別，從中總結(jié)出恒壓滴液漏斗的優(yōu)點(diǎn)和不足，比起教師的口頭講解，此裝置的效果不言而喻。

（2）本實(shí)驗(yàn)裝置可將分液漏斗改為長(zhǎng)頸漏斗或?qū)2插入水中，通過(guò)推拉針筒讓學(xué)生體驗(yàn)裝置氣密性檢查的方法和現(xiàn)象。

（3）本實(shí)驗(yàn)裝置可作為測(cè)量氣體體積的裝置或者儲(chǔ)氣裝置。

四、實(shí)驗(yàn)裝置的優(yōu)點(diǎn)

1.趣味性

該裝置利用針筒和紅墨水，操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)象明顯，趣味性強(qiáng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中思路更清晰、理解更透徹、興趣更濃厚，在實(shí)踐中感受化學(xué)原理，收獲知識(shí)。

2.實(shí)用性

該裝置實(shí)用性強(qiáng)，能夠完成改變條件使壓強(qiáng)產(chǎn)生變化的所有實(shí)驗(yàn)，可提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能，能讓演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)儀器的多功能性，可推廣性強(qiáng)。

3.創(chuàng)新性

能讓學(xué)生通過(guò)該裝置發(fā)現(xiàn)和提出有探究?jī)r(jià)值的化學(xué)問(wèn)題，能依據(jù)探究目的設(shè)計(jì)并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，完成實(shí)驗(yàn)操作。能提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和創(chuàng)新能力。

五、教學(xué)過(guò)程

六、教學(xué)反思

本節(jié)課以趣味喝水實(shí)驗(yàn)入手，采用情景式教學(xué)，引起學(xué)生強(qiáng)烈的好奇心，激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲，教師以此為契機(jī)，設(shè)置一個(gè)又一個(gè)的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生跨越一個(gè)又一個(gè)的新高度。從以前的會(huì)做單個(gè)的實(shí)驗(yàn)，提升為會(huì)思考、會(huì)做一類實(shí)驗(yàn)，學(xué)生有耳目一新之感，使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)產(chǎn)生興趣，變被動(dòng)接受為主動(dòng)探究，有效提高學(xué)習(xí)效率的同時(shí)，也培養(yǎng)了學(xué)生所需要的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)與創(chuàng)新精神。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生對(duì)壓強(qiáng)差的學(xué)習(xí)經(jīng)歷了從淺顯到深入、從局部到全面、從現(xiàn)象到本質(zhì)的過(guò)程。教師在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)價(jià)值上的創(chuàng)新體現(xiàn)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的情境性、體驗(yàn)性、設(shè)計(jì)性、實(shí)證性、協(xié)作性、趣味性、藝術(shù)性。整個(gè)教學(xué)過(guò)程緊緊圍繞核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)，有目標(biāo)且有針對(duì)性展開教學(xué)。

附：近幾年高考題

1.【2018年全國(guó)I卷26題】（3）打開K3，關(guān)閉K1和K2。c中亮藍(lán)色溶液流入d，其原因是________;

2.【2017新課標(biāo)1卷26題】（3）清洗儀器：g中加蒸餾水;打開k1，關(guān)閉k2、k3，加熱b，蒸氣充滿管路;停止加熱，關(guān)閉k1，g中蒸餾水倒吸進(jìn)入c，原因是____________;

3.【2016新課標(biāo)1卷26題】（2）氨氣與二氧化氮的反應(yīng) 將上述收集到的NH3充入注射器X中，硬質(zhì)玻璃管Y中加入少量催化劑，充入NO2（兩端用夾子K1、K2夾好）。在一定溫度下按圖示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

洪燕芬.基于高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)素養(yǎng)的實(shí)踐與研究[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2016.

作者簡(jiǎn)介：黃明蒼（1982—），女，漢族，福建泉州人，泉州市第七中學(xué)化學(xué)一級(jí)教師，長(zhǎng)期在教學(xué)一線，對(duì)化學(xué)教學(xué)有一定的研究，也有自己獨(dú)特的教學(xué)方式。

編輯 馮志強(qiáng)