教材中關于金屬及其化合物實驗的創(chuàng)新研究

陶云 甄紅敏

摘 要：將教材中金屬及其化合物的實驗進行創(chuàng)新，學生在教師的指導下體驗探究實驗的快樂，激發(fā)學生對化學實驗探究和創(chuàng)新的熱情，發(fā)揮其主觀能動性，從簡單到復雜，從定性到定量，從常規(guī)到改進，從探究到創(chuàng)新，一步步，一環(huán)環(huán)，激發(fā)學生的化學實驗興趣，喚醒學生學化學的好奇心，為培養(yǎng)探究、創(chuàng)新型人才奠定基礎。

關鍵詞：實驗教學;金屬;化合物;創(chuàng)新

一、改進教材實驗，喚起創(chuàng)新意識

在學習過程中學生處于積極主動的思維狀態(tài)，就容易發(fā)現(xiàn)活動本身的新穎性，這就是創(chuàng)新意識的“火花”，而我們教師就是要發(fā)現(xiàn)和激活這一“火花”，使學生有更濃厚的興趣去探索。化學教材中有許多課堂演示實驗，這些實驗注重其對課本知識的驗證功能，雖然遵循認識事物的一般規(guī)律，一定程度上便于知識的傳授，但是忽略其對知識的探索和創(chuàng)新功能，不利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

蘇教版教材《必修1》專題3上“鈉與水的反應”方案設計為：向一只盛有水的小燒杯中滴加幾滴酚酞溶液，然后投入一小塊（約綠豆粒大小）金屬鈉（吸干煤油，并切去鈉的表層），觀察實驗現(xiàn)象，并對其作出合理解釋。初步實驗后學生提出質(zhì)疑：反應在敞口的燒杯中進行，氣體的收集和驗證如何完成，另外鈉與水的反應劇烈，實驗過程中容易出現(xiàn)鈉塊亂濺的現(xiàn)象，存在安全隱患。基于學生提出的問題，聯(lián)系人教版《必修1》中鐵與水蒸氣反應的實驗設計，老師和學生共同討論如何對鈉與水反應的實驗進行改進創(chuàng)新，同學們積極參與，討論出幾種不同的改進創(chuàng)新方案，最終決定用具支U形管作為反應儀器，由注射器向U形管中加水，用肥皂水檢驗氣體產(chǎn)物。具體實驗過程為：在連接好裝置檢驗氣密性后，向具支U形管中加入切好的鈉，并加入煤油至鈉塊被完全浸沒，U形管左管口用塞有注射器（裝有滴加了酚酞的水）的橡膠塞塞緊，左支管口的連接帶有彈簧夾的橡膠管并關閉彈簧夾，右管口塞緊橡膠塞，右支管通過導管插入裝有肥皂水的蒸發(fā)皿中。推動注射器，滴有酚酞的水進入U形管與鈉接觸，并在水和煤油之間游動反應，溶液變紅，肥皂水中有泡泡產(chǎn)生，用火柴點燃泡泡，聽到爆鳴聲。該創(chuàng)新實驗遵循了實驗改進創(chuàng)新的原則，實驗中將鈉的物理性質(zhì)與化學性質(zhì)探究有效融合，該實驗方案還可以在NO2、SO2、NH3等重要化合物的性質(zhì)探究中推廣應用。

實驗方案改進創(chuàng)新，不僅喚起了學生的創(chuàng)新意識，還可以向?qū)W生傳達綠色化學實驗的思想，增強安全意識。

二、創(chuàng)設問題情境，激發(fā)創(chuàng)新思維

創(chuàng)造性思維始于問題，基于實踐。我們立足新教材內(nèi)容，以具體的元素化合物知識為載體，挖掘教材中的探究性因素，把教材內(nèi)容巧妙地轉(zhuǎn)化為問題情境，探究過程圍繞問題展開，在能達到探究目的的前提下，指導學生利用實驗室中的簡易器材進行實驗方案的設計、實施、現(xiàn)象記錄和分析。

蘇教版教材《必修2》中專題9有關“鐵及其化合物的性質(zhì)實驗”中亞鐵離子采用“向3mL0.1mol/L的FeCl2溶液中先滴加2滴KSCN溶液，然后再加入少量新制氯水，觀察現(xiàn)象”的檢驗方法。教師創(chuàng)設問題情境——最后加入的氯水是少量的，如果是過量的氯水，是否影響實驗結(jié)果。學生之間展開激烈的討論，他們利用已經(jīng)具備的氧化還原反應理論知識分析過量的氯水有可能會氧化含有低價態(tài)元素的SCN—，并且預測了可能的氧化產(chǎn)物，老師點評時只是對同學們的積極的態(tài)度給予了極大的肯定，并未對實驗結(jié)論給出明確的答復，這就更加激發(fā)起他們強烈的實驗探究的欲望，于是在學生分組實驗中學生在完成課本實驗的基礎上，根據(jù)自己的理論推導和預判展開探究實驗，逐漸改變氯水的加入量，觀察并記錄實驗現(xiàn)象，經(jīng)過親自動手實驗學生發(fā)現(xiàn)在氯水過量后紅色逐漸變淺并最終消失，有氣泡冒出，將生成的氣體通入澄清石灰水中，石灰水變渾濁。學生由此實驗意識到實驗過程中控制藥品用量也是實驗成敗的關鍵，也從而認識到了科學需要嚴謹?shù)膽B(tài)度。

學生在探究過程中通過積極主動參與、協(xié)作、交流、討論，完成利用實驗證據(jù)、結(jié)合元素化合物和氧化還原反應的知識解決了具體問題，既掌握了化學知識和技能，又獲得了成就感，一定程度上實現(xiàn)了學生由傳統(tǒng)被動學習的過程變?yōu)橹鲃訉W習探索的過程。

三、增強安全和環(huán)保，發(fā)展綠色化學思想

在化學實驗過程中，安全是大事，許多實驗都存在著安全隱患，諸如爆炸、著火、灼燒、中毒等，實驗前發(fā)現(xiàn)可能存在的安全隱患、實驗過程中將危險降低到最低是實驗方案設計時必須謹慎考慮的問題。蘇教版教材《必修2》中專題9的鋁熱反應方案的設計在實際操作過程中存在三個問題：第一、鎂條的使用，鎂條點燃較難，且鎂條燃燒發(fā)出耀眼的白光，存在光污染，而且鎂的活潑性比鋁強，置換出鐵單質(zhì)的是鎂還是鋁的問題存在干擾;第二、紙質(zhì)漏斗在實驗過程中容易被燒穿;第三、反應劇烈，實驗過程中會有粉塵飛揚。為了解決這幾方面的問題，我們利用生活中的廢棄物對該實驗進行了改進創(chuàng)新。實驗用品：蒸發(fā)皿、粉筆、易拉罐、方磚、白酒的外包裝透明塑料盒、無水乙醇、鋁粉、氧化鐵粉末、氯酸鉀粉末、磁鐵。將裝有沙子的易拉罐放在方磚上，并用鐵絲固定，將摳有凹槽的粉筆用無水乙醇充分浸泡，并將一端插入易拉罐的沙子中，另一端露置在易拉罐外，在凹槽處添加質(zhì)量比為5：2的氧化鐵和鋁粉混合物，然后再鋪一層氯酸鉀粉末，并在粉筆的正下方放置盛滿沙子的蒸發(fā)皿，點燃乙醇，在整套裝置上罩上塑料盒。乙醇燃燒幾十秒后，鋁熱反應被引發(fā)，火花飛濺現(xiàn)象明顯。反應結(jié)束后，用磁鐵去吸引蒸發(fā)皿中的鐵珠，證明實驗成功。該實驗的優(yōu)點有：用乙醇來引發(fā)反應，方便而無光污染;實驗藥品少，現(xiàn)象明顯;材料易得，可重復利用;減少粉塵污染，安全可靠。

教師不僅僅擔負著化學知識傳授的任務，還擔任著學生各項綜合能力培養(yǎng)的重擔，尤其是創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，更是化學教師所義不容辭的責任。通過改進創(chuàng)新教材實驗能夠培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，內(nèi)容是豐富的、形式是多樣的，但是任務是艱巨的。在這條教材實驗創(chuàng)新探究的道路上我們要堅持走下去，開發(fā)出更多更好更新的教學課例，在培養(yǎng)學生創(chuàng)新和探究能力的同時提高教師的教學研究水平。

參考文獻

[1]黃建軍.高中化學實驗教學中培養(yǎng)學生創(chuàng)新素養(yǎng)的探究[J].2019.30（1）.

[2]朱永成.核心素養(yǎng)觀下的高中化學實驗教學反思[J].新課程研究.2019（16）.

課題項目：（*保定市教育科學規(guī)劃“十三五”課題“基于高中化學“高中化學核心素養(yǎng)下的金屬及其化合物實驗創(chuàng)新研究”（課題編號：202012）最終成果。）