“與化學(xué)一起狂歡”——２００８年美國國家化學(xué)周實驗活動簡介

王娟娟　陳　凱

文章編號：1005－6629(2009)03－0059－03中圖分類號：G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

美國國家化學(xué)周是美國一年一度的科技普及活動，美國化學(xué)會的這項活動主要目的不只是希望化學(xué)周能成為調(diào)動美國化學(xué)會各地方性組織積極性的一種有效機制，希望通過組織地方性的實驗活動激勵美國化學(xué)會會員，更重要的希望借此使公眾對化學(xué)的印象有一個積極的轉(zhuǎn)變[1]。每年十月份國家化學(xué)周活動都成為各國化學(xué)會關(guān)注的焦點，而2008年為了慶祝北京奧運，也體現(xiàn)出化學(xué)與奧運項目、奧運器材及運動員營養(yǎng)的廣泛聯(lián)系，2008年美國國家化學(xué)周的主題就是——與化學(xué)一起狂歡（Have a ball with chemistry!）[2]。本文介紹2008年美國國家化學(xué)周實驗活動，以期能給我國的中學(xué)化學(xué)實驗活動提供一些參考。

12008年美國國家化學(xué)周化學(xué)實驗活動簡介

豐富多彩、形式多樣的實驗活動一直是美國國家化學(xué)周活動的亮點，每年化學(xué)周的實驗活動都緊扣年度主題，以其原料簡單易得，實驗操作簡單和趣味性強而深受化學(xué)教育工作者的關(guān)注。今年實驗活動以運動項目及器材中的科學(xué)原理為設(shè)計原則，從不同角度出發(fā)揭示了各種奧林匹克運動項目的神秘面紗，加深了民眾對運動了解的，更揭示了化學(xué)在人類發(fā)展中的重要作用[3]。 表1所列的就是以2008年主題“與化學(xué)一起狂歡”開展的主要實驗活動。

為了讓大家更好地了解08年化學(xué)周實驗活動的特性，本文選取了兩個案例為大家詳細(xì)介紹。

實驗活動一、含氯消毒劑對微生物的作用

為了保障游泳運動員的衛(wèi)生，游泳池必須消毒，氯是最常用的消毒劑之一。這個實驗就是利用生活素材，設(shè)計一個借消毒劑對酵母菌作用以模擬游泳池中殺菌過程的實驗方案。

實驗用品：聚苯乙烯大塑料杯、溫水、200-400mL的容器、15cm的帶塞試管、蠟筆、1.25mL茶匙和15mL大湯匙、直徑9英寸的氣球、刻度尺；含氯消毒劑（如“84消毒液”）、食鹽、洗手液、液體皂、發(fā)酵粉NaHCO3、糖、干酵母粉。

活動要求：本活動要求分組進(jìn)行。每個組必須搭建自己的裝置和選擇某種化學(xué)藥品（具備一定消毒功能的藥品，以下稱“待測物”）

實驗步驟：（1）在塑料杯中倒入半杯溫水，將杯子放在較大容器中防止翻倒。

（2）將氣球略吹鼓脹，用蠟筆在氣球直徑最寬處劃線做記號。對著氣球反復(fù)吹氣放氣，增強氣球的彈性。

（3）給兩支試管標(biāo)號,試管1為標(biāo)準(zhǔn)參照，試管2中加入一定待測物。分別在兩支試管中加入15mL熱水、1.25mL(茶匙量取)糖和1.25mL(茶匙量取)酵母。塞上塞子，振蕩20s使得裝入的物質(zhì)混合均勻。取下塞子，將試管1和2放在熱水浴中。

（4）將2.5mL（茶匙量取）一種待檢物（表格2中列出的）裝入試管2中，塞上塞子，振蕩20s。取下塞子后將試管放在熱水浴中加熱。

（5）將氣球套在試管口上，用刻度尺沿著之前氣球上的標(biāo)記量出周長，再將試管放入熱水浴中。此時開始觀察試管中氣泡的數(shù)量和相對大小。注意在這個實驗中酵母的量可以改變，如果試管1中的氣泡較少的話，可適當(dāng)增加步驟3中酵母的量。

（6）30min后，記下氣球的周長。在表格2中記下相應(yīng)的信息。

（7）選取表格2中另一種待檢物質(zhì)，重復(fù)上述實驗步驟，并記錄相應(yīng)信息。

這個活動是利用了常見的干酵母——一種處于休眠狀態(tài)的小的菌類，來模擬生長在游泳池中的細(xì)菌和藻類。酵母菌能分解糖產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，使套在試管口的氣球變大。通過測量使用不同化學(xué)物質(zhì)時氣球的最大周長，來比較這些物質(zhì)的殺菌效果。最終結(jié)果發(fā)現(xiàn)在試管中加入含氯的消毒劑產(chǎn)生的二氧化碳比標(biāo)準(zhǔn)參照試管要少，說明含氯消毒劑殺死了一些酵母菌，具有較強的殺菌效果。中學(xué)化學(xué)教師和授課學(xué)生一向缺乏對消毒殺菌的感官認(rèn)識，而這個實驗活動中所用到物品生活氣息濃厚，操作簡便，通過聯(lián)系生物科學(xué)知識，幫助學(xué)生了解含氯漂白劑的殺菌原理，有利于學(xué)生增進(jìn)對高一必修1化學(xué)教材含氯化合物的理解。

實驗活動二、運動飲料中的電解質(zhì)

為了補充運動中出汗流失的電解質(zhì)，運動飲料中通常都會添加一些電解質(zhì)離子如Na+、K+。本實驗的目的就是用下列用品設(shè)計一個檢驗出飲料中電解質(zhì)的量。

實驗用品：直徑2-4mm的吸水晶體、佳得樂（或者其他運動飲料）、瓶裝礦泉水、蒸餾水、自來水、大塑料杯（每個樣品一個）、量杯、濾網(wǎng)、記號筆

實驗步驟：（1）在每個裝樣品的塑料杯上貼上標(biāo)簽；將每種液體樣品的名稱填在表格中。通過觀察配料表盡可能地記下樣品中的成分。

（2）在每個杯子中放入10塊吸水的晶體，確保每個杯子中的晶體大小相近，且分布均勻。

（3）在每個杯子中加入150mL待測液體。靜置幾個小時或一晚。

（4）把濾網(wǎng)架在量杯上，把杯中的待測物往上倒。待液體全部流入量杯后，把濾網(wǎng)中的吸水晶體再放回原杯子中。記錄下量杯中收集到液體的體積后，把液體倒入下水道。

（5）用150mL減去收集在量杯中液體的體積，得出被吸水晶體吸收的水的體積。

（6）每個樣品都要按4、5步再次測定。

（7）將數(shù)據(jù)填入表3中，分析結(jié)果。

這個實驗中使用的吸水晶體是含鈉聚丙烯酰胺，由于它包含了能吸引極性水分子的離子，所以它能反復(fù)吸水，最多能達(dá)自身重量的幾十至幾百倍。聚丙烯酰胺用途很廣泛，比如尿不濕中用的就是這種材料。當(dāng)運動飲料和含鈉聚丙烯酰胺接觸時，飲料中的離子和高分子材料中的離子相互競爭水分子。飲料中的離子越多，高分子材料所能吸收的水分子就越少。這樣，高分子材料在高濃度的離子溶液中就膨脹得越小[5]。

分析實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，純凈水中的吸水晶體膨脹的最大，運動飲料和礦泉水中的則膨脹得最小。而自來水中晶體膨脹的大小和采集的自來水樣品有關(guān)。

22008年美國國家化學(xué)周實驗活動點評

由表1分析可見不同的實驗體現(xiàn)了不同的應(yīng)用層次，適合不同年級的學(xué)生包括中小學(xué)生開展活動，也體現(xiàn)了化學(xué)周活動的大眾性特點。

將化學(xué)周活動中的化學(xué)主題實驗應(yīng)用于新課程的課堂教學(xué)和課外探究，都是非常有意義的?？偨Y(jié)起來，化學(xué)實驗活動體現(xiàn)了以下特點。

2.1活動內(nèi)容聯(lián)系奧運盛會，體現(xiàn)運動主題

四年一度的奧運會，不僅是運動的盛事，也是科技的盛事。北京奧運會就提出了“科技奧運”的口號，化學(xué)作為一門自然學(xué)科，也在北京奧運中表現(xiàn)了積極的推動作用。

本次美國國家化學(xué)周活動的實驗活動將運動鞋材料、運動員起居飲食、參賽破記錄的運動法寶等作為設(shè)計主題，給大眾呈現(xiàn)出一片體育運動中凸顯的科技新視野。

2.2活動用品簡單易得

本文介紹的兩個實驗中所用到的酵母、實驗、洗手液、發(fā)酵粉和飲料都是取自于生活。美國國家化學(xué)周活動的原料大多是取日常生活中的最常見的物品，趣味性強，包含著與公眾日常生活息息相關(guān)的化學(xué)知識、原理和方法，這正是公眾了解和走近化學(xué)的一個重要的途徑。在化學(xué)實驗中使用來自于生活的材料，也有助于降低實驗成本，不會產(chǎn)生污染物，很多材料還能循環(huán)使用，符合節(jié)能減排的要求，也貼近北京奧運會提出的“綠色奧運”的主題。建議國內(nèi)中小學(xué)將本次化學(xué)周活動融入教學(xué)，以回顧北京奧運為契機，以科學(xué)活動為手段，以宣傳科普和環(huán)保為目的，相信可以取得較好的效果。

2.3活動原理簡單，操作簡便

縱觀每年的美國國家化學(xué)周的實驗活動，共同特點就在于原理簡單，操作簡便。今年也不例外。本次化學(xué)周實驗，都與國內(nèi)中學(xué)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)，如“餐中的卡路里”實驗基于化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，“聚氨酯泡沫”活動基于中學(xué)的酯化反應(yīng)。活動二“測定電解質(zhì)的含量”雖然形式新穎，所用高聚物對中學(xué)生也稍顯陌生，但本質(zhì)是利用了水分子具有極性的特點，學(xué)生進(jìn)行活動的時候就不難理解。

2.4體現(xiàn)學(xué)科綜合滲透

化學(xué)周實驗活動包含物質(zhì)科學(xué)多方面知識，不只限于化學(xué)學(xué)科，還滲透了物理、生物知識，均體現(xiàn)了科學(xué)在體育運動中的積極作用。

3總結(jié)

美國化學(xué)會經(jīng)過精心設(shè)計和組織推出了一系列的有趣的科技實驗活動，通過簡單的科學(xué)活動吸取越來越多的國民的參與，有利于達(dá)到教育國民、普及科技常識的基本目標(biāo)。其創(chuàng)新的理念和創(chuàng)新的內(nèi)容是其能夠長久不衰的主要原因。我們關(guān)注美國國家化學(xué)周，其實也希望國內(nèi)化學(xué)教育工作者能汲取其中養(yǎng)分，并應(yīng)用于我國的學(xué)校教學(xué)活動，組織學(xué)生參與這些活動，開闊其視野，鍛煉其動手能力，更重要的是幫助學(xué)生通過這些活動重新認(rèn)識化學(xué)、理解化學(xué)帶給人類的積極的作用[6]。

參考文獻(xiàn)：

[1]張四方，陳波，江家發(fā)．“讓化學(xué)走向公眾”--美國國家化學(xué)周活動簡介[J]．化學(xué)教學(xué)，2006，(3)：49-51.

[2]Erica K. Jacobsen．Having a Ball with Chemistry[J]．Journal of Chemical Education，2008，85（10）：1309.

[3]Janice Hall Tomasik．The Chemistry of Sports[J]．Journal of Chemical Education，2008，85（10）：1334.

[4]http://www.terrificscience.org/ncw/index.jsp.

[5]鮮華，邵陽，陳凱．“超級吸收劑”實驗簡介[J]．中小學(xué)實驗與裝備，2007，(6)：25-26.

[6]陳志剛，姚海寧．加拿大2003年國家化學(xué)周的實驗活動[J]．化學(xué)教學(xué)，2004，(9)：31-32.