苏教版高中化学演示实验改进初探

作者: 来源: 发布时间:2016年11月26日 点击数:

苏教版高中化学演示实验改进初探

马立志      开化中学

摘要:化学是一门以实验为基础的自然科学,高中化学教学中的演示实验尤为重要。随着新课改的不断深化,高中化学越来越重视学生化学实验实践能力,演示实验在化学教学中发挥着不可替代的作用。苏教版高中化学演示实验还没有达到尽善尽美,有的还存在一些缺陷。如何保留原演示实验的优点及功能,创新出符合高中化学课堂实际、操作简便、现象明显、安全、省时、科学合理的演示实验,是当前高中化学教师面临的一大挑战。该文主要从高中化学演示实验改进的必要性入手,对高中化学演示实验的改进进行大胆尝试。

关键词:演示实验   改进    缺陷

笔者在使用苏教版新教材进行教学时,发现教材某些演示实验存在缺陷,现对其缺陷和改进加以阐述。

一、实验改进的必要性

苏教版中学化学有些演示实验在设计上存在一些缺陷,不能很好的为化学教学服务。具体体现在:装置材料搭配欠佳,操作复杂,实验现象不明显或成功率不高;安全性欠佳,没有克服实验中潜在的安全隐患及可能造成的环境污染;时效性不强,费事费力,影响教学进度。针对这种情况,教育工作者有必要对化学实验进行改进,这是化学教学的需要,也是社会发展、全面实施素质教育的需要。

二、实验改进力求装置简单、操作方便、现象明显

课堂演示实验通过看得见、感受到的现象,使学生在良好的情绪状态中学习,这就要求实验装置简单、操作方便、现象明显。当简单性与直观性发生矛盾时,应服从直观性的需要。

案例1 高中化学苏教版必修1第21页[实验4]焰色反应实验

【实验缺陷】按照苏教版教材课本演示焰色反应实验时,我发现该实验存在以下缺陷: 1.费时间。每演示一种元素的焰色反应后,需把铂丝用酸清洗干净,放在酒精灯上灼烧后,才能演示另一种金元素的焰色反应。 2.焰色反应时间短暂,现象不明显。酒精灯火焰和铂丝蘸着盐溶液相接触时,焰色反应很细小,演示时教室里的学生不易看清楚。 3.课本上讲最好用煤气灯,一般学校实验室没有。再就是铂丝玻棒价钱贵,不易买到,且易损坏。

【实验改进】将喷瓶中的酒精盐溶液喷雾到丁烷火焰上,观察火焰颜色。

【仪器准备】喷雾小瓶、丁烷喷焰枪。喷雾小瓶家庭中常见易得,同组每个老师准备一个就足够了。丁烷喷焰枪可不是什么高大上的东西,燃具店都有出售。丁烷每罐6元,喷头每个10元。

【操作步骤】配50%的乙醇盐溶液,过滤掉沉淀,放入喷瓶中。打开丁烷喷焰枪,调整火焰接近无色。将乙醇盐溶液喷至火焰上,观察火焰气团的焰色。

【实验优点】本实验所用仪器易得、廉价、可重复利用多年。现象超级明显,学生兴趣浓厚,百看不厌。每罐丁烷可用3年,喷头几乎可永久使用,每个学校准备2个即可。本校老师带着本套装置参加市实验技能大赛受到评委的一致好评。

 

 

图1 各种酒精盐溶液                      图2 丁烷喷焰枪

三、实验改进应贴近生活,增强学生求知欲

实验的改进若贴近生活,则有利于调动学生的学习兴趣和积极性,有利于学习目标的完成。

案例2 高中化学苏教版必修1第65页铝热反应实验

【实验缺陷】高中化学课本中关于铝热反应的演示实验,红热现象因滤纸的遮挡、燃烧生成大量的烟、反应速率过快而使学生不易观察清楚,并且铁珠四溅,容易发生事故。

【实验改进】首先在试管中装入4/5体积的沙子,再加入铝热剂,然后插入两段铁丝,再加入少许助燃剂,最后插入打磨过的镁带。下面是改进后的反应前和反应后的两张真实图片。

 

图3  铝热反应发生前                       图4  铝热反应反应时

【改进优点】由于试管透明,当反应开始后,学生容易观察以下现象:1.整个红热过程以及铁水生成和自上而下的熔化流动。2.红热的铁水将部分埋在铝热剂中的铁钉焊接在一起;3.实验过程中无铁珠迸溅。经过多次试验以及课堂演示,成功率和安全性都有保证。4.不但实验药品用量少,并且实验装置可以高高被固定在铁架台上,学生可以非常清楚的进行观察。5.把现实的钢轨焊接用演示实验模拟出来,加深学生的印象,学以致用。6.试管可以用破试管代替,节约资源。

四、实验改进应体现探究性和开放性,有利于学生思维能力的发展

新课标淡化了演示实验和学生实验的界限,突出强调了科学探究意识,更加重视实验的过程性体验,大大精炼了实验,但也存在一些设计方面的不足。还需进一步斟酌和思考,尽量设法提高每个实验的智力价值,使整个教学过程充满启发性、思考性。

案例3高中化学苏教版必修1第49页[实验2]将一小块金属钠放在石棉网上加热,观察实验现象。

【实验缺陷】把一小块钠放在石棉网上加热,观察发生的现象。燃烧现象虽然很明显,但不容易看到黄色的产物。石棉网容易损坏,还会产生黑烟,最后有黑色物质生成,很难得到黄色的过氧化钠固体。笔者怀疑有以下原因:钠粒表面的煤油没有擦干净,加热的过程中煤油燃烧产生黑烟;与在石棉网上加热有关。

【实验改进】用滤纸擦干钠表面的煤油,用小刀切一小块钠放在试管碎片上,然后用玻璃棒小心推入硬质玻璃管中,用试管夹夹住玻璃管在酒精灯上加热。可以看到钠先熔化,而后燃烧起来,之后无需加热,手持试管夹左右摆动,加快空气的流动速度,增加了试管里的     

空气量,就会看到钠继续剧烈燃烧,形成黄色的火焰,燃烧后生成了黄色的过氧化钠,燃烧现象明显,生成黄色固体,效果非常好。

【改进优点】1.此实验改进的优点在于仪器易得、操作简单。2.现象超级明显,黄色火焰,生成的过氧化钠呈现完美的菊花黄色。3.由于有碎试管片作为载体盛放钠,硬     图5 钠在空气中燃烧

质玻璃管被保护起来,所以不会损坏玻璃管,节省了资源。

五、确保实验安全,注重学生环保意识的培养

中学化学涉及一些易燃、易爆、腐蚀性强及有毒气体逸出的实验。在实验教学中,确保师生安全,防止中毒及保护环境是实验改进的重要内容。可以从改进装置、增加防护措施等方面加以研究。可把有毒气体的制备、收集、性质检验、尾气处理等组成一套封闭的、可控的装置。

案例4高中化学苏教版必修1第92页[实验3]将一小块铜片放入试管中,然后加入2m浓硫酸,用如图6所示的实验装置进行实验,观察实验现象。

【实验缺陷】本节课的一个重点就是浓硫酸与铜反应表现出的氧化性,因此实验的成功与否很关键。由于反应需要加热,而且需要检验产生的二氧化硫气体,实验步骤多。在组装此实验装置时,因为过于繁琐,课堂上花费的时间过长,且实物投影总不能把装置中的所有现象完整地投影出来,效果不太好。

 

图6 浓硫酸与铜反应                 图7 改进后浓酸酸与铜反应

【实验改进】经过摸索,我把原有的装置进行了改进(如图7)。装置很简单,橡胶塞中插入一根光滑的铜丝,铜丝末端弯曲成螺旋状。再用一枚图钉把一条滤纸固定好。把气球扎紧在支管上,用于收集尾气,防止污染空气。实验时,首先加入少许浓硫酸,再把滤纸用品红溶液润湿,塞紧橡胶塞,移动铜丝直至螺旋部分完全进入液面以下,观察常温下是否反应。然后用试管夹夹紧试管在酒精灯上加热,观察实验现象。

【改进优点】1.设计可移动的铜丝是一大亮点。通过铜丝的上下移动,可以使反应随时停止,从而避免产生更多污染性气体二氧化硫。2.装置变得简易,且操作方便,现象明显,学生的学习兴趣更加浓厚,同时激起了学生的创新意识,学习效果明显增强。3.加热后可以拿着装置在同学间走动,近距离观察反应后的各种现象。

案例5高中化学苏教版必修1第42页[实验4]用坩埚钳夹住一束铜丝,将铜丝一端放在酒精灯火焰上灼烧,灼热后立刻放入盛有氯气的集气瓶中,观察发生的现象。

【实验缺陷】1.氯气有毒,制备和演示实验均有大量氯气泄漏,造成身体不适和环境污染。2.演示实验有大量烟尘生成,同样污染环境。课堂难以继续进行。3.实验室制氯气需要加热,反应较难控制,浓盐酸大量挥发,原料利用率不高,成本较大。4.用集气瓶做燃烧实验,氯气用量大,并且集气瓶易炸裂。

【实验改进】用橡胶导管把具支试管的支管和一个小漏斗连接起来即可。装置如图8

【实验步骤】1.在具支试管中加入适量漂白粉,在烧杯中加入氢氧化钠溶液吸收尾气。

2.用洗瓶向具支试管中加入适量的浓盐酸(如图9)。然后用无孔的橡胶塞塞好试管,防止氯气泄露。

3.事先找一个合适的弹孔橡胶塞,中间插入一根玻璃棒,在玻璃棒上缠绕一根螺旋状的铜丝。把(图10)装置的铜丝在酒精灯上加热至红热状态,迅速取下原橡胶塞,并插入红热铜丝的橡胶塞,(图11)观察现象。

                           

图8                                    图 9   

            

       图10                                  图11                                 

【改进优点】1.装置小巧简单,制备氯气不需加热。制备和收集于一体,只用具支试管、烧杯、漏斗、铁架台。2.反应在密闭环境下进行,多余氯气及烟尘全部被烧碱溶液吸收,无污染。3.原料廉价易得并且用量少(少量浓盐酸和两药匙漂白粉)4.现象同样明显,操作简单,安全可靠。5.具有实用性,普及型。

【注意事项】1.试管干燥与否关系不大,为了不让药品粉末粘到试管壁,最好选择干燥试管。

2.试管内漂白粉与盐酸不易充分接触,所以加漂白粉时中间夹点棉花

3.用洗瓶加浓盐酸的好处是用量好控制,迅速及时,氯气基本不会泄漏。

六、多媒体不能完全取代演示实验

化学是以实验为基础的学科,大量实验要求教师演示、学生再去操作。现在教学条件大为改善,但一些学校仍不能保证演示实验。主要有两方面原因:一是演示实验费时费力,经常由于药品、操作等原因导致实验失败;二是部分教师自己动手能力差。随着计算机的普及,多媒体设备已经进入了我们的课堂,有些教师信息技术掌握娴熟,但实验操作能力较弱,于是,不少教师热衷于用多媒体演示代替动手操作。把实验教学变成了看电影,学生完全处于被动地位,又怎能获得完整的化学知识呢?

总之,中学化学演示实验的改进是为了提高实验的可操作性、可观性。若要使其在化学教学中的服务功能更强,作用更大,效果更好,演示实验的改进就必须从实际出发,逐步变成装置简单、操作方便、现象明显、科学严谨、安全、环保的理想实验。

 

 

 

参考文献:

[1] 刘坤龙,李蓉,李建萍.对高中化学新教材演示实验创新的思考 [J].中学化学教与学,2011,(9):51-52.

[2] 余文智,钮丽红,王明洲.中学化学实验的改进 [J].中学化学教与学,2011,(5):49-51.

[3] 温伟,郭晓红.焰色反应实验新设计 [J].中学化学教学参考,2011,(8):49.

[4]刘文芳.氯气性质实验的创新整合设计 [J].中学化学教学参考,2011,(12):42.

 

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