新课程《实验化学》让师生不断闪现创新灵感

新课程《实验化学》让师生不断闪现创新灵感
 
 摘要：苏教版《实验化学》内容丰富，对提高学生的学习兴趣和动手能力有很大的帮助。不仅如此它还给教师和学生的创新提供了很多平台，教学中让师生充满了创新的灵感。本文列举了教学过程中的一些创新做法，供大家参考。
 关键词：实验化学、创新灵感
 著名化学家戴安邦教授曾反复强调：“加强化学实验，无论如何都不过分”。化学实验不仅是研究化学科学的重要方法，也是化学教学的重要手段。目前我们实施的新课程也更加重视实验教学。苏教版《实验化学》教材实验内容很丰富，对提高学生的学习兴趣和动手能力有很大的帮助，不仅如此它还留有余地，给教师和学生的创新提供了很多平台。师生的实验教学热情都很高，在教学当中不断闪现创新的灵感，教学效果很好。当然目前许多学校的实际情况是：实验试剂、实验仪器、实验装置等不配套，缺少必要的实验用品，使师生在教学过程中遇到许多困难。因此，实验教学中师生必须以创新的意识处理这些难题。困难并不可怕，只要师生一起用心研究，利用现有的条件，集中大家的智慧，注重创新，不仅疑难问题可以得到解决，而且产生许多创新的灵感，大大丰富了实验教学。现将我们的一些做法总结如下：
一、创设对比，验证原理
 《实验化学》中乙醇的脱水实验是用浓硫酸作催化剂，用烧瓶、温度计、酒精灯作为主要的反应仪器进行实验，如下图1所示，这套仪器及实验原理也是老教材唯一的制备方法，它的缺点是：产生乙烯的温度只能在170℃左右，反应温度难以控制，若反应温度过高即发生炭化；若温度过低则产生乙醚，产率不高；用这种方法生成的乙烯点燃时看不到明显的黑烟，并且气量不稳定，完成性质实验时，通常实验时间长，一般从加热混合物到完成性质实验，需要12分钟左右，这样课堂教学时间很不紧凑，课堂效益不高。在《化学反应原理》中乙醇的脱水实验是用五氧化二磷作为反应的催化剂，用大试管、酒精灯作为主要的反应仪器进行实验，如下图2所示，该实验方法乙烯的产率较高，实验中试剂用量少，效果明显。为了更好地说明两者差异，教师向学生提出“如何通过实验证明不同催化剂的催化效果？”学生通过积极思考，分析讨论，得出“可在后者试管内增加一支温度计，比较两者反应温度的差异”，如图3所示。但马上有学生指出，这样其它条件并不相同，应当将两者都改为烧瓶或都改为试管，且浓硫酸的用量也要相同。根据这样的改进，通过对比实验发现，用无水乙醇和五氧化二磷来制备乙烯气体，只要加热到80℃即开始产生乙烯，若反应温度高于90℃反应将更加剧烈。后者的优点：反应温度较低，只要80℃以上，并且没有炭化现象；性质实验效果明显，产生的乙烯气量大，性质实验时，反应时间短，从加热反应混合物到结束性质实验，一般只需5分钟左右。从而说明“不同催化剂的催化效率的高低”。实验后又有学生提出“是否用相同的乙醇量制取并测量乙烯的体积来比较产量，既可比较相同种类催化剂不同用量与催化效果的关系，又可比较不同种类催化剂的催化效果。”这个想法很好，通过创设对比实验，验证了反应原理中的理论。许多学生们兴致勃勃，马上设计出如下表格进行实验，并经过实验比较也发现总体是浓硫酸的催化产率较低，产率在20-40%左右；用五氧化二磷作催化剂产率在50-60%左右，产率也大大提高。通过这样的实验的教学使学生很好地理解了《化学反应原理》中条件与速率的关系，催化剂的催化效果与种类、用量的关系，学生实验的兴趣大增。
 
乙醇的体积 P2O5用量 乙烯的体积1 产率1 乙醇的体积 浓硫酸用量 乙烯体积2 产率2
4mL(95%) 1gP2O5   4mL(95%) 8mL浓H2SO4  
4mL(95%) 2gP2O5   4mL(95%) 10mL浓H2SO4  
4mL(95%) 3gP2O5   4mL(95%) 12mL浓H2SO4  
4mL(95%) 4gP2O5   4mL(95%) 14mL浓H2SO4  
4mL(95%) 5gP2O5   4mL(95%) 16mL浓H2SO4  
 二、活用原理，优化方式
 在《纸层析法分离铁离子和铜离子》的实验中，将为了更好地观察出铁离子和铜离子的色斑，分离后的滤纸进行氨熏时，若按照书本中将滤纸条放在装氨水的试剂瓶口上方，我们尝试过需要时间比较长，显色效果并不理想。教师让学生来分析一下不理想的原因，发现是氨气挥发扩散使得与滤纸接触处的氨气浓度不大，因而显色效果不好。又将如何改进呢？后来师生共同探讨，改为在大试管中加入2mL浓氨水，将滤纸伸入试管内，塞上塞子，这样在密封的试管内的氨气浓度大，显色的速度很快，效果很明显。
 《硫酸亚铁铵的制备》实验中，用铁屑与稀硫酸反应可制得硫酸亚铁溶液，在这个制备过程中，所需铁屑与稀硫酸反应在加热条件下，反应需要1个多小时的时间，学生就想到在《化学反应原理》中经常要进行“加快铁屑与稀硫酸反应速率的方法”的讨论，在此处恰好可用于实际应用。学生马上提出可通过加热、加铜粉或加硫酸铜溶液来提高反应速度。后来学生亲自实验后觉得速率的确加快了。教学中通过这样类似的分析讨论，可促使学生提高化学原理在实验中的应用能力。
 又如在火柴头中硫元素的检验中，检验燃烧产物是否有二氧化硫气体检验时，除书本中两套装置外，教师还可提议“书本中的装置效果较好，能否自己动手设计一些不同的装置？”。这时学生会积极想办法，得出很多套不同的装置，然后大家进行展示比较，推出一种很方便的装置如下图4所示：用滤纸吸附一些酸性高锰酸钾溶液粘在烧杯底部，将火柴头点燃后的气体用玻璃片盖住收集在烧杯内，这样高锰酸钾溶液的用量很少，只要一根火柴效果就很明显。学生在改进中尝到了甜头，实验的积极性高涨，教学效果明显提高。
 
 三、精心组装，弥补空白
 《硝酸钾晶体的制备》、《硫酸亚铁铵的制备》、《阿斯匹林的制备》等实验中都用到减压过滤装置，但我校只有很早时的几只布氏漏斗和抽滤瓶，没有抽气泵，教师给学生分析了抽气泵的工作原理后，建议学生组装一个替代品。教师带学生到实验室寻找器材，学生在实验室内找到如下图5的洗气装置，又发现上面部分塞子刚好与启普发生器图6中的球形漏斗相配套，大家觉得组装成图7的样子，离成功已不远了。组装起来后学生试了试，结合抽滤原理发现这样水流还不能带动气流，应当将球形漏斗中的导管截掉，这个工作也不好处理，后来大家小心谨慎地将那根导管截掉，变成图8的样子，抽滤装置总算大功告成。将A口接自来水笼头，B管接抽滤瓶的支管，这样抽气泵的替代品就成功了。通过发挥集体的力量，尝试创新成功，大家都很激动，马上进行实验，发觉效果不错。
 
 四、分散集中，提高效益
 《课题 1  海带中碘元素的分离及检验》实验中，若按书中每一个学生取5g干燥海带放入坩埚中，在通风处加热灼烧使海带灰化，然后进行过滤、萃取、分液操作。这样几个操作“大动作”，在一堂课完成相当困难，在实验时间安排上不利，若分开成两堂课又不太合适。另外在加热灼烧使海带灰化时学生加热时间长，还会造成整个实验室内乌烟瘴气，影响到后面的操作。我们决定由教师将海带进行集中灼烧，这样烧起来快，且充分灰化。然后将灰分发给每一个学生，进行后续操作，经过这样的改进，使整个实验变得相当紧凑，效率明显提高。
 又如在纸层析法分离实验中，学生完成Fe3+和Cu2+的分离实验后，觉得意犹未尽，很想再进行其他的尝试，如分离墨水中各种染料等。在这种情况，教师很想满足学生的心愿，但觉得再集中在课堂进行，课时上不紧凑。教师决定发给学生一些必要的用品如条形滤纸、粉笔和必要的试剂，让学生因地制宜，利用课余时间，学生分散进行，满足大家的愿望。又如学了有关干电池的实验原理后，我们将拓展课题《干电池模拟实验》改为《废旧电池再利用实验》，让学生利用废旧电池和家用化肥氯化铵，将废旧电池打个小孔，再灌入面粉和少量化肥调成的糊状物，再用胶带封好口，用导线接上小电珠，灯泡就可发光了。通过指导，学生在课堂外自己动手完成了许多想做的实验，学生之间还相互展示的实验效果，并产生许多意想不到的收获。有些学生在做《废旧电池再利用实验》时，还尝试了不同的电解质如：家用食醋、小苏打、食盐等，家中的电解质都作试了试，也用非电解质蔗糖、白酒等非电解质试了试，经过这样的动手实验，对于电解质和非电解质的知识巩固和应用，其效果是教师所意想不到的，这就是学生创新的成果。
 五、多种媒体、直观可信
 有许多实验，限于条件，只能由教师演示，无学生人手一套，但在教室里后面的学生无法清晰看到。如电子天平的操作方法学习时，我校只有几台演示用的电子天平，教师在讲台上讲它的使用时，很多学生不能看清，这样课堂教学效果大打折扣。为此在每一步操作时利用实物投影将操作过程放大到屏幕上，这样每一步操作学生都直观可见，学生感到学习的效果很好。这样仪器缺少时“不能人人动手，但可人人参与”。又如《镀锌铁皮镀锌层厚度的测定》实验在演示过程中，Zn片上的气泡产生速度的先快后慢的变化，后面学生不易观察到，教师可利用实物投影将此现象放大到大屏幕上，使效果显著。
 有些实验操作不稳定或者准备工作太长，可以由教师操作或由学生操作时事先拍成视频，在课堂上播放给学生看，因为是教师或学生亲自动手，比用模拟实验真实可信。
 总之，《实验化学》教学时，教师可启发思路，由学生分析，小组互动，选择最方便、最明显、最有效操作器材、实验方案或更有效的教学方式；也可以是通过生生互动、师生互动，反思分析，抓住特点；或者利用学生自己设计方法，改进实验仪器等。经过这样创新不断的实验教学，效益很高。因为我们这批教师是第一次使用这教材，所以创新思维的力度还不大，我想只要师生勤加思考，多加研究，会不断地闪现创新的灵感，通过积累改进，化学实验的趣味性和有效性一定会更好。
参考文献：
中华人民共和国教育部,《中学化学新课程标准》。
 王祖浩，《普通高中课程标准实验教科书·化学反应原理》,南京:江苏教育出版社,2006。
   王祖浩，《普通高中课程标准实验教科书·实验化学》,南京:江苏教育出版社,2006。

新课程《实验化学》让师生不断闪现创新灵感相关范文