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黑龙江宁安市初中化学实验教学中的创新与改进
发布者: 李春玲  (发布时间: 2015-12-7 14:51:06

 

宁安教师进修学校 化学教研员 李春玲


一、理念指导 提升素养

一个对学生负责的化学老师会克服初中化学实验教学过程中这样或那样的客观原因去尽量演示实验或组织学生亲自实验操作,把书本知识形象具体化,从而培养学生的实践动手能力,使学生对所学知识加深印象,激发学生学习化学的兴趣。然而教师们如能把科学发展观的理念融入到实验教学中,在完成基本的实验教学后,对一些实验再进行大胆的改进与创新,不仅能促进教学水平的提高,提升自身的教师专业素养,还能拓宽学生的视野,增强探究实验的乐趣,使学生更热衷于实验探究,对学生科学思维能力的培养及可持续发展起到积极的推进作用。

二、研读教材 明察秋毫

在实验创新与改进过程中我们首要做的是纵观教材上下册,采取:

(一)调查问卷法

做了相关的调研,如:在人教版教材使用的过程中,你对实验创新与改进方面存在哪些困惑?你认为衡量一个实验的改进与创新是否有实效的标准有哪些?有的教师认为在教学中需要补充一些实验;有的教师认为初中化学教材内容比较简单,涉及的实验不是很多,可以不断创新的实验也不多 ,如果教材中的实验没有污染,操作简单,便于观察又安全的话,是不需要改进的,在实验方面进行改进创新,如果仅仅是一个人全部完成的话,会存在一定困难。需要教师们集思广益,在交流与合作中找到一些新方法、新仪器、新药品。大部分教师认为在不游离教材符合教材原有实验科学性的基础上,操作简单易行,省时省力,成本低,安全环保,现象明显,这样的实验,是有效的改进创新实验。

(二)反思研究法

经教师反思认为人教版教材有困惑的一些实验:

1、对环境有污染的实验:空气中氧气含量的测定实验(白烟)、硫磺在空气中的燃烧(二氧化硫); 氨分子的扩散;二氧化碳的制取(盐酸与石灰石反应副产物气体的产生);燃烧条件的探究(白烟);金属与盐酸的反应(反应放热,挥发出氯化氢气体)等,这些实验最好是在通风厨中进行,或在通风设施好的实验室中进行,但受硬件所限,农村中学往往达不到实验要求的环境条件。

2、效果不够明显的(不易成功)实验

木炭吸附性、粉尘爆炸、铁丝在氧气中的燃烧、空气中氧气含量的测定实验、木炭还原氧化铜等、在过氧化氢溶液和二氧化锰混合物制氧气时,由于生成水的干扰,收集到的氧气无法轻易让带火星木条复燃。人教版教材几经改版,仍保留这些实验,(本人看法)意图在于创新和改进实验重在发挥教师主动性和积极性,或许设计者考虑到教师创新改进的弹性空间,让一线教师百花开放,百家争鸣,围绕着实验的原理、方案、装置、理念等等进行大胆的创新与改进,从而潜移默化地培养学生的创新意识。

 (一)、教材中实验效果不够理想的实验改进(含仪器改进)

【案例一.1】过氧化氢即时制氧燃铁丝的实验创新

                          来源 宁安江南中学  李洪涛

1、该实验不易成功的原因:

(1)铁丝不洁净,表面有铁锈或油漆等,无法燃烧或油漆燃烧而不是铁丝燃烧。

(2)氧气需预先收集,在做铁丝燃烧实验时已经逸出一部分,造成氧气的量不足。

(3)由于药品含有杂质或使用过氧化氢制氧气,生成的氧气含有较多的水蒸气,是收集的氧气浓度低。

(4)铁丝没有绕成螺旋状或绕的螺旋过多(密集,燃烧持续时间过短)或过少(与氧气的的接触面积小,不能燃烧)。

(5)将铁丝上的火柴点燃后,放入集气瓶的时间过早(火柴燃烧消耗部分氧气)或过晚(不能点燃铁丝),现象是铁丝均不能燃烧。

(6)没有由上至下缓慢插入燃烧的铁丝,而是直接插入到集气瓶底部,造成反应放出的热量使上层没有参加反应的氧气逸出。

2、对该实验进行改进的原因

(1)、铁丝燃烧是学生最叹为观止的实验,是初中化学实验教学中的亮点。

(2)、选用过氧化氢制氧的优点是:实验简单易行、原料易得、无污染,可改成家庭实验。用氯酸钾或高锰酸钾实验复杂,耗时长、造价高。

(3)铁丝燃烧实验中,需要铁丝缠绕成螺旋状在火柴上,不能过早或过晚伸入到瓶中,深入瓶中的位置要缓慢的由上至下等,要求多即操作较复杂,成功率低。

(4)、由于氧气量少,铁丝燃烧持续时间短,学生总有意犹未尽的感觉。

3、改进的实验方案

(1).将点滴管的前端细管固定在集气瓶壁,将10余根长约30cm的细铁丝缠绕到一起,一端固定到一个密度较大的固体上,另一端缠绕一根火柴棍,火柴头向上放入集气瓶,并使火柴头高度略低于集气瓶口。

(2).向集气瓶中放入两药匙二氧化锰。

(3).用毛玻璃片盖住大部分的集气瓶口,用50ml针管向集气瓶中注入3%的过氧化氢溶液。

(4).验满并进行点燃实验。

(5).持续向集气瓶中注入过氧化氢溶液,以保证氧气的供应充足。

改进的意义

1.实验所用仪器、药品等在生活中易采集,可延伸到学生在课后也能自己完成实验,对初学化学的学生可保持实验兴趣持久高涨。

2.实验改进后,装置合二为一(收集氧气和铁丝燃烧同在一瓶中),实验的过程紧凑,易于操作,成功率高。

3.氧气持续供给,使得实验现象持续时间长,实验效果明显。

4.实验将O2 的性质和制法融为一体,尤其是对实验教学中过氧化氢溶液制氧的实验给予重视。

5.该装置用来做碳、铝、硫、磷等物质的燃烧,由于氧气量充足,效果同样要比教材实验好。

想法:铁丝燃烧实验所用的氧气如能经过干燥燃烧现象会更明显。所以尝试用废弃饮料瓶改装,装置分上下两层,下层为制氧装置,上层为干燥装置,加氧化钙干燥气体,本想法正在试验中。

【案例一.2】空气中氧气含量的测定

 来源 宁安三中 付洪林

1、原实验存在:

(1)现象不明显:原因是水是无色的,玻璃仪器也是无色的,倒流时眼示刻度不是很明显。        

(2)不易成功:原因

①实验开始时,没有夹或没夹紧止水夹,红磷燃烧时瓶内部分空气受热从导管逸出,会导致结果偏大于1/5。      

 ②插入燃烧匙时,瓶塞子塞得太慢,使得瓶中空气受热膨胀,部分空气溢出,会导致结果偏大于1/5。

  ③没有冷却到室温就打开弹簧夹。瓶内热的气体占有一定体积,使进入瓶内的水的体积减少,实验结果会偏小于1∕5

④红磷的量不足,瓶内氧气没有消耗完,实验结果会偏小于1∕5

⑤装置没有密闭,如塞子未塞紧、燃烧匙与橡皮塞之间有缝隙等,使外界空气进入瓶内,实验结果会偏小于1∕5

(3)引起污染:在装置外用燃着的酒精灯将红磷点燃产生大量白烟,扩散到空气中产生污染。

2、实验仪器:水槽、废旧量筒、橡皮塞(铁丝)、胶头滴管、

金属三角托匙、酒精灯、火柴、滤纸、白磷和水。

3、仪器组装:将三角托匙放入量筒中,然后再将量筒坐于盛有一定量水的水槽中,调整水位至量筒2刻度处,旋紧带铁丝的胶塞(组装完毕)。此时筒内空气体积为45ml

4、实验操作

按上述组装(如图所示)。取下胶塞,内端铁丝预热10-15秒,倒置于桌面,用镊子夹取白磷(黄豆大小)。用滤纸吸干表面的水分。然后将白磷放在筒内托匙上,再将胶塞旋紧筒口,略旋胶塞将白磷点燃。冷却至室温,经观察,水面上升约五分之一。

5、改进后:

(1)、装置选材:利用废弃仪器改进而成,体现节约及废物再利用以及绿色环保。

(2)、装置从简:由教材中的两部分合为改进后的一体,即合二为一。

(3)、热源及热量提供体现节能:加热时间短或在阳光充足时不用酒精灯而利用放大镜将其密封点燃。

(4)、减排:实验前在空气中利用酒精灯将红菱点燃,在空气中燃烧造成污染,改进后再密闭装置内点燃,避免了空气污染。

(5)、现象明显:原教材烧杯中的水是无色的,改进后滴加红墨水以衬托观察感

(6)、步骤从简:教材中是冷却到室温打开止水夹,改进后为自然冷却进水,无需止水夹。

(7)、提高实验测量的准确度:改进后是在密闭装置内旋转点燃,与原教材实验比,不需考虑胶塞过慢导致出现远大于或小于五分之一的问题。

改进意义:本实验改进后实验过程始终在密闭容器中进行,从原理,实验方案设计,实验装置设计(利用带有体积刻度的量筒作为装置之一),实验操作等方面进行了优化。符合化学学科特点,能充分合理反映客观事实和认知规律。

【案例一.3】对“粉尘爆炸实验”的改进

                           来源 宁安市第三中学   刘爱民

  1、原实验存在: 人教版九年级化学上册第七单元《燃料及其利用  课题1 燃烧和灭火》中关于粉尘爆炸的实验,如按照教材的做法进行根本不能成功,并且看不到面粉急剧燃烧的过程。分析原实验的不足之处 ,我认为主要是由于原实验中所用金属罐过小,用来盛放面粉的眼药水瓶太小,鼓气时不仅不利于面粉大量扬起,还会使蜡烛熄灭,这就是原实验不能成功的主要原因。同时,教材中使用金属罐缺乏可视性,不能让学生直观看到面粉燃烧的全过程。考虑到上述因素,对此我经过多次地反复实验,完成了该实验的设计和制作,本实验主要使用了玻璃钟罩和漏斗,玻璃钟罩透明,可视性好,漏斗管可装入较多面粉,鼓气时都能扬起,易被点燃。实验具体改进如下:

2、实验仪器及试剂

玻璃钟罩、单孔橡皮塞、导气管、漏斗、铁架台、铁夹、洗耳球、胶皮管、药匙、火柴、面粉、蜡烛、硬纸盖。

3、仪器组装说明

将导气管旋入单孔橡皮塞中一小部分,将导气管与胶皮管连接好后,将橡皮塞塞到玻璃钟罩上,旋紧,然后将漏斗从钟罩内旋进橡皮塞,将钟罩底部向上固定在铁架台上,再将蜡烛固定在钟罩内,盖上硬纸盖,最后将洗耳球尖嘴旋入胶皮管。(组装完毕)。              

4、实验操作说明

按上述组装。实验时取下硬纸盖,向漏斗中加入适量的面料,让面粉充满漏斗管(以便能使大量的面粉被鼓起),将蜡烛点燃,盖上硬纸盖,挤压洗耳球鼓气。

5、注意事项

本实验使用面粉一定要在实验前充分干燥,并在教学中建议在装入面粉前先进行充气实验(对比),以证实纸盖掀起系燃烧爆炸所致,不是因充气造成。

6装置改进的意义

改进后的实验用密闭较好的钟罩作反应容器,用漏斗作为盛放面粉的容器,操作简单,不仅成功率很高,实验现象明显,还能观察到钟罩内面粉燃烧时产生的火焰,改进后的装置可反复使用,并与学生的生活认知发生碰撞,消除面粉不是易燃物的错误认识,提高学生的学习兴趣。

【案例一.4】木炭的吸附作用实验的改进

                         来源 宁安三中 蔡滨泽

原实验存在:使用大量的木炭,造成浪费。需要时间长,不能在学习木炭吸附性环节直接得出结论,预先作此试验,学生没有亲历,实效性不强。实验时存在木炭浮于水面与红墨水接触不够充分和木炭屑易使水变黑等现象不明显的缺点。

实验仪器及试剂 : 铁架台、玻璃棒、试管或锥形瓶、胶头滴管、注射器。

红墨水、水、木炭或活性炭

实验操作:

1、在盛有150ml水的小锥形瓶里,加入2—4滴红墨水,使水变成浅红色(此时效果最好)。

2、取一个注射器,用滤纸剪两个和注射器内径大小的小圆,分别盖住注射器的低端,并用水润湿。

3、然后在其中一个注射器中加入二分之一容积木炭。

4、分别在两个注射器中加入两毫升的红墨水,用玻璃棒搅拌活性炭的注射器,静置几秒钟。

5、将两个注射器中的液体压出,压到两个干净的试管中。观察、比较。

实验优点和改进意义:(1)实验装置简单、操作方便、注射器为废旧一次性注射器、滤纸一张可以剪10到14张小圆、减少药品用量;(2)节省时间,书上的实验几十分钟现象也不是很明显,而改进后只需,2-3分钟的时间;(3)用玻璃棒搅拌,克服了原实验木炭浮于水面与红墨水接触不够充分和木炭屑易使水变黑等现象不明显的缺点;(4)设计对比试验,形成鲜明的对比,增强了教学的直观性,避免了学生认为是滤纸把颜色滤掉了的错觉;(4)既可作课堂演示实验,也可作学生的家庭实验,有利于推广和应用。符合环保理念。

(二)、教材中受实验室条件限制不够环保的实验

【案例二.1】燃烧的条件-水下白磷燃烧实验改进

来源 东京城中学 李荣涛

1原实验存在:

  (1): 白磷燃烧产生大量的白烟会污染空气,因此,教材要求实验在通风橱中或抽风设备下进行,然而很多学校不具备这样的条件

(2):白磷在水下燃烧实验中,受热融化在烧杯底部不断游动,教师在演示时不得不费力捕捉白磷,影响教学效果。

(3):给水下的白磷通入的氧气需要提前准备好,或在实验时一边制氧气一边将氧气通入水中,这样操作起来就较为繁琐。

2、实验仪器:仪器及药品: 带孔塑料板:自制铜支架(用铜丝制:底部围成三角形,上部用铜丝围绕成中间凹一些的小圆盘)  白磷 热水 滤纸等   3、实验操作:

(1)取一个大烧杯,注入开水,用镊子将铜支架放入盛有热水的烧杯底部中间,再将少量白磷放入铜支架上,将一单孔塑料板放在烧杯上,用一只大试管垂直倒扣在水中的白磷上,发现水中的白磷也燃烧起来。

 (2)、等白烟完全消失后再取出大试管。

4、 改进实验的优点

(1)将水中白磷放在铜支架上,试管倒扣在白磷上时白磷能完全露出水面与空气充分接触,及时燃烧,现象明显。

(2)实验简单,易于操作,安全性强        

本实验在原有教材的基础上主要从仪器(循环使用)上进行了改进(如自制铜支架、单塑料板),在保证成功率高的基础上将环保理念放在首位,整个实验装置力求密闭,让污染减小到最低程度。增强学生的环保意识,而且力求操作简单,可以做学生的分组实验。

【案例二.2】氨分子的扩散的改进实验

1、原实验存在:需要的药品用量大,特别是有氨水,造成污染,危害师生健康。学要时间较长,不利于做学生实验。实验现象不是很明显。

2、实验目的:通过学生微观实验,让学生对氨分子扩散实验探究得出分子具有运动的性质。

实验用品:一次性透明塑料水杯,滤纸条,浓氨水,酚酞试液。

实验步骤:在此实验中,用两只透明一次性塑料杯,一只内侧上面沾一小块滤纸,另一只内部沾一块滤纸,外部沾一块滤纸。在第一支塑料杯滴一滴氨水,在第二只塑料杯两片滤纸滴两滴酚酞。

实验优点(1)原实验需要的氨水用量大,而本实验设计进一步体现了“绿色化学”新课程理念,用量少只需要两滴氨水和几滴酚酞。实验过程中避免了氨气对学生的刺激,将污染降低到最低。(2)把实验微型化,用塑料杯代替大烧杯、用滤纸代替小烧杯,完成探究实验,节省了药品,实验材料易得,既廉价又可反复使用。(3)实验装置简单、操作简便、实验现象明显、观赏性强、实验用时短,利于实验结论得出,可提高课堂教学效率。(4)激发学生学习兴趣,可用于教师的演示实验和学生实验。

改进意义:从环保的理念出发,引入了减量、减废的微型化学实验。引导学生对污染环境的化学实验或存在安全隐患的实验装置进行改革、创新使其成为绿色化学实验,。潜移默化地培养学生的绿色化学意识,树立绿色化学观念,处处体现“绿色化学”的思想。


辅导教师81已在2015-12-29 15:27:28推荐!