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教研论文

浅谈初中化学新课程实验的改进研究

化学是一门以实验为基础的学科,化学实验以其本身的综合性、严密性、探索性成为科学探究的重要方式,而科学探究是义务教育阶段化学课程的重要内容,对发展学生的科学素养具有不可替代的作用。因而新课标人教版九年级《化学》教材与原人教版初中《化学》旧教材相比,明显加强了化学实验探究,把以前很多的教师演示实验改为学生“活动与探究”,并增加了不少的新实验。调查表明,新教材的“活动与探究”普遍受到学生的喜爱和认可。但是这种实验探究模式却增大了化学教师教学难度和实验风险。同一个问题,设计不同的实验去解决,同一个实验,运用不同的方法去完成,其效果、难度、风险可能截然不同。因此对新教材中的某些实验进行改进与创新是十分必要的。

 

一、实验改进的原则

实验改进和创新设计一般应体现以下几个方面的原则:

1.体现创新性原则

要培养学生的创新能力,必须要重视创新精神的培养。而培养学生的创新精神应该先从诱导学生的创新意识、激发学生的创新热情着手。在同样能达到实验目的前提下,把实验改进得既新颖,又有趣味性和挑战性。例如:可把“指示剂制备”的活动探究改进为“寻找比石蕊更理想的指示剂”,让学生搜集各种颜色的花、果、叶,尝试寻找比石蕊的变色效果更理想的指示剂。潜移默化地培养学生勇于进行科学探索,敢于挑战教科书及权威的创新意识。

2.体现以人为本的原则

新课程标准注重以人为本、爱护环境。在教学中我们应重视和提倡实验的绿色化。对于新教材中的容易造成教室空气污染和造成学生身体伤害的实验应毫不犹豫加以改进。使化学实验更人性化,让学生在通过实验加深理解化学概念和原理的同时还认识到化学也可能给环境带来污染。但我们可以通过各种途径和方法去减少、防止或消除污染。例如:“质量守恒定律”一节书中,镁条燃烧的实验探究,除了造成实验室内浓烟污染外,强光对学生的眼睛也会造成伤害。故可改用铜粉代替镁条放在坩锅内用排灯加热,或改为演示亦可。

3.体现安全性原则

在当前的生产过程中,安全事故频发,安全隐患增多,人们在大力提高经济效益的同时往往忽视了安全这个原则。为此,应把安全教育贯穿于化学实验教学的始终。一切学生实验都应把安全放在第一位,凡是危险性较大的实验都应加以改进,以培养学生的安全意识。例:“质量守恒定律”一节中的“白磷燃烧”实验,以及用“双氧水和二氧化锰制取O2的实验,装置都易发生爆炸,建议改为教师或受过培训的学生演示。并切实注意药品的份量。

4.体现探索性原则

中学化学教材中许多重要的化学反应均可由实验事实直接说明,但可能是由于中学教材的篇幅或中学教材的特殊性或是现象不明显等各种原因,教材只对其作了事实介绍。例如,氢氧化钠能跟二氧化碳反应的性质。教材中并没有实验事实,只把结论告诉学生。如果教师能匠心独具地创设一些问题情景,刺激学生产生探索的欲望,鼓励学生发散思维,进行思考,讨论,分析,并诱导他们设计出如“喷泉实验”或“水倒吸实验”或“气球膨胀实验”等。这样既能活跃课堂气氛,又能通过实验探究加深对Naoh的化学性质的理解,还能增加学生的探索体验。这样一举三得,是单纯记忆化学性质所无法比拟的。

 

二、实验改进的内容

在使用新教材的三年实践中,笔者深感教材内容的弹性很大,给了任课教师一个充分施展自己才能的广阔空间。因此以自己对新课程标准、新课程观念的理解出发,试着对教材里的一些实验进行改进和设计。

 

1.铝箔燃烧的实验改进

人教版九年级《化学》教材(下简称教材)上册30[实验24]“铝箔燃烧”按教材图示进行实验很难成功或现象不明显。建议把“铝箔”改为“铝粉”。

(1)实验改进的操作:

用坩埚钳夹住一小团棉花,在装有铝粉的蒸发皿上一转,使棉花团沾上铝粉,点燃棉花,立即伸入盛满氧气的集气瓶中。

(2)改进后的优点:

极易发生反应,成功率100%,实验现象十分明显。产生耀眼白光和大量白烟(见照片)。燃烧完后瓶口留下白色粉末。

(3)注意事项:

A、棉花团不要太大,沾的铝粉不要太多,否则反应太剧烈;

b、瓶底最好装有少量水,以防瓶破裂;

C、增加把点燃棉花放入氧气中燃烧的对比实验,以证实耀眼强光确实由铝燃烧所致。

 

2.守恒定律的有关实验改进

教材上册88页的“活动与探究”中方案一实验选用白磷,有毒,易燃,易爆,不安全,不适合于学生实验。建议改用氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液反应的实验代替锥形瓶内装Cuso4溶液,胶头滴管内装NaOH溶液。

改进后的优点: 操作简便快捷,效果明显且安全。

方案二将铁钉浸入硫酸铜溶液中,要求观察到溶液颜色不再改变时再称量,这样可能要等半节课,浪费时间。建议改为把四根铁钉(或铁粉)放入小试管中,再塞上胶塞(形成密闭容器)。

改进后的优点:  节约时间,褪色现象明显。

教材91页“活动与探究”中,利用镁燃烧后产物的质量与镁的质量比较的对比实验,有两个变量,教师不好解释,学生不易理解。另外,镁燃烧除了造成实验室内浓烟污染外,强光还会对学生眼睛造成伤害。应改用单一变量的实验,建议改用铜粉代替。

 

3.碳还原氧化铜的实验改进

教材上册107[实验6-2]碳还原氧化铜的实验。实验中常会碰到:清石灰水不易变浑浊,石灰水很容易倒吸造成试管破裂,试管内黑色粉末很难变红色等问题。针对上述存在问题建议进行下列改进:

(1)实验改进的操作:

A、碳和氧化铜的混合质量比以12为宜;

B、事先把碳和氧化铜充分拌匀,并加入少量浆糊和几滴水再拌匀,用玻璃棒小心地涂在试管内壁,晾干或烘干备用;

C、同时加热两套装置一套用清石灰水验证CO2,另一套不需用石灰水验证CO2

D、当石灰水变浊后,立即撤去装石灰水的试管,并继续加热至下课前,才观察固体的变色现象。

(2)改进后的优点:

A清石灰水较易变浑浊;

B、黑色固体变红色明显,无须把粉末倒在纸上观察;

C、同时加热两套装置,可避免因石灰水倒吸造成试管破裂时,影响课堂教学进度。

(3)注意事项:

A、碳和氧化铜混合时一定要充分拌匀。

B、涂上试管内壁里的碳和氧化铜混合物,应适当多一点,同时在课前一定要干燥好

C、加热用的酒精灯最好改为酒精排灯。

 

4.一氧化碳的可燃性和还原性的实验改进

教材上册117~118[实验67] [实验69],一氧化碳的可燃性和还原性的实验,教师往往会遇到[实验67]杯壁石灰水珠不见浑浊,[实验69]试管中清石灰水不变浑浊,以及心理上害怕一氧化碳的逸出会使自己中毒等。针对上述存在问题,建议教师对实验进行下列改进。

(1)实验改进的操作:

A、用烧瓶装浓硫酸(浓硫酸的量约为烧瓶体积的1/3),用分液漏斗装甲酸,这样CO排放的量就可由甲酸的流速控制;

b、通入co一会儿就进行尾气的点燃处理,当蓝色火焰喷出时,用干燥的烧杯罩住火焰,片刻翻转过来,加入少量澄清石灰水振荡,以此检验CO的燃烧产物;

c、加热浓H2so4的温度不宜过高(80为宜),否则会产生SO3,导致试管内的清石灰水不变浑浊,还会使甲酸分解生成甲醛;

D、加热用的酒精灯最好改为酒精排灯。

(2)改进后的优点:

a、有效地防止CO逸出,避免演示者中毒。

b、用酒精排灯加热,可加快COCuO的反应速率。

c、在处理尾气的同时,还能验证CO的可燃性及燃烧产物。

d、在验证CO燃烧产物时,采用把烧杯翻转过来加入石灰水振荡的方法,比用杯壁附有石灰水的烧杯罩在火焰上方的方法,效果要好得多。

(3)注意事项:

a、加热甲酸的温度不能过高;

b、甲酸的流速要严格控制;

c、最好请一位受过培训的学生协助演示;

d、最好用小毛巾包裹住罩在火焰上的烧杯,以免烫伤手。

 

5.白磷水下燃烧的实验改进

教材上册124页“活动与探究”白磷燃烧的有关学生实验不安全,而且白磷在热水中呈熔融状态,遇强氧气流后满烧杯底跑,不易操作。建议改为把白磷放入装有热水的大试管底。

(1)改进后的优点

白磷被固点在试管底部,不易游动,更易与氧气充分接触,成功率100%

(2)注意事项

A.白磷的体积不宜过大(绿豆大为宜),以免浓烟和火星飞出试管外;

B.氧气流速要适中,若用双氧水与二氧化锰混合制取氧气,双氧水的浓度应选3%左右,并且用分液漏斗控制流速,以免试管中的热水喷出。

 

6.甲烷制备的实验改进

教材上册134[实验73],甲烷的性质实验,教师必须制备甲烷。实验室通常采用无水乙酸钠和碱石灰混合共热制备甲烷,但往往会存在加热时间长、甲烷产率低,反应过程有大量水产生导致试管易断裂等问题。建议改用无水乙酸钠和氢氧化钠、生石灰共热制备甲烷。

(1)较理想的原料质量比

无水乙酸钠:氢氧化钠:生石灰=21.51.2

(2)改进后的优点

a、反应速率快、甲烷产率高、大大缩短实验所需时间,而且效果明显;

b、试管不易断裂(因为加入的生石灰起到保护试管的作用)

[注:市售碱石灰的主要成分为氢氧化钙(80%以上),含少量氢氧化钠(16%)和水]

 

三、改进实验对教学的影响

1.对学生实验心理的影响

化学是一门以实验为基础的学科,初三学生初次接触化学,面对变幻莫测的化学实验,学生普遍存在又爱又怕的实验心理。一是喜爱实验现象新奇、刺激。二是惧怕药品有毒、有腐蚀性,怕发生爆炸等。因而化学实验对化学教学的影响,可以用“胜也萧何,败也萧何”来形容。如果化学教师实验经常失败或事故频发或干脆不做实验,只强调记忆,那么学生逐渐会对化学学习失去兴趣,并因较多死记硬背的东西而产生厌学心理。但如果化学教师能进行实验的改进与创新,确保每个实验都顺利完成,并很好地演绎教材中的有关内容,还能让学生一起参与对实验的改进研究,可以使学生通过参与改进实验活动,体验到探究的乐趣和挑战教材的满足感,从而形成良好的学习动机。

2.对学生实验能力的影响

实践证明,教师对实验重视的程度,教师的实验探究精神,以及教师实验的成功率等,都会影响学生的实验意欲及实验能力。多年的实验操作考核成绩跟踪显示,学生的化学实验操作能力的强弱,操作考核的成绩高低,与该教师在实验教学中的表现密切相关。

3.对学生学习成绩的影响

在实验教学的过程中,我们常鼓励学生对教材的某些实验提出改进意见及阐述改进理由。例,在质量守恒定律一节中,我们通过让学生参与对白磷燃烧的实验改进和调整,使学生从中获益良多。我们发现不少学生对待实验的态度认真了,严谨了,科学探究精神和合作精神增强了,课堂上的发言积极了,课后提出的问题多了,对化学学科的兴趣浓了,在作业中的新思路、新解法也屡见不鲜。这些学生对考试中的实验探究题普遍感到得心应手。从这些方面来说,通过改进实验,提高实验的效果,对学生的影响是明显的,但这种影响不是立竿见影的,而是潜而默化的。

 

 

(本文获中山市2006年中学化学优秀论文一等奖)