粉筆上綻放的奇葩

陶理祥

摘 要：校本課程是國家課程的延伸、拓展和補(bǔ)充。粉筆上綻放的奇葩從實(shí)驗(yàn)的趣味性、安全性、微型化和綠色化等不同角度創(chuàng)造性地對(duì)《趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)》中的系列實(shí)驗(yàn)進(jìn)行二次開發(fā)，體現(xiàn)了新課程的理念。同時(shí)對(duì)校本選修課程在開發(fā)與實(shí)施中存在的問題提出了自己的思考與意見，對(duì)校本課程的開發(fā)與實(shí)施起到推動(dòng)的作用。

關(guān)鍵詞：趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)；二次開發(fā)；趣味性；微型化；安全性；綠色化

燃燒的粉筆、焰色反應(yīng)、鋁熱反應(yīng)和火山噴發(fā)是校本課程《趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)》中幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的趣味實(shí)驗(yàn)，筆者在《趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程實(shí)踐過程中巧借粉筆對(duì)此系列實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了二次開發(fā)，使它們成為一體化的實(shí)驗(yàn)。

一、趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)的二次開發(fā)設(shè)計(jì)

1.實(shí)驗(yàn)儀器準(zhǔn)備

4支白色粉筆（編號(hào)1、2、3、4）、試管、滴管、小刀、三角架、蒸發(fā)皿、粗棉線若干、玻璃棒、表面皿。

2.實(shí)驗(yàn)藥品準(zhǔn)備

酒精、濃硫酸、高錳酸鉀晶體、硝酸鍶晶體、氯化鈉晶體、氯化鋇晶體、氯化銅晶體、氯化鈣晶體、鋁粉、氧化鐵粉末、重鉻酸銨晶體。

3.實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)

（1）用小刀在編號(hào)1、2兩支粉筆上等距離各鑿三個(gè)小坑，在編號(hào)3的粉筆上刻出V形凹槽，將編號(hào)4的粉筆掏成一端中空，備用；

（2）取少量高錳酸鉀晶體于表面皿中，用滴管吸取少量濃硫酸滴在高錳酸鉀晶體上，用玻璃棒將二者攪拌均勻，備用；

（3）按實(shí)驗(yàn)的要求連接好裝置；

（4）用滴管吸取酒精將4支粉筆和連接的粗棉線潤濕，然后在編號(hào)1、2兩支粉筆的小坑上分別放入少量的硝酸鍶晶體、氯化鈉晶體、氯化鋇晶體、氯化銅晶體、氯化鈣晶體。在編號(hào)3粉筆凹槽內(nèi)放入已混合均勻的鋁粉和三氧化二鉻粉末，在編號(hào)4中空的粉筆內(nèi)裝入重鉻酸銨晶體；

（5）用玻璃棒蘸取攪拌均勻的高錳酸鉀和濃硫酸混合物，靠在編號(hào)1的粉筆上并輕輕摩擦，觀察現(xiàn)象。

4.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察

當(dāng)將玻璃棒靠在編號(hào)1粉筆上時(shí)，粉筆劇烈燃燒，粉筆上的硝酸鍶晶體、氯化鈉晶體、氯化鋇晶體分別放出美麗的焰色，然后靠粉筆間浸有酒精的棉線依次觸發(fā)編號(hào)2、3、4的粉筆燃燒，再次觸發(fā)粉筆2上的焰色反應(yīng)、粉筆3上的鋁熱反應(yīng)、粉筆4上的火山噴發(fā)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象蔚為壯觀，趣味橫生。

二、趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)二次開發(fā)的奇葩特點(diǎn)

《趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)》在課程實(shí)踐中以進(jìn)一步提高學(xué)生化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)為宗旨，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，尊重和促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能，進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)踐能力。在實(shí)踐時(shí)筆者對(duì)課程中系列實(shí)驗(yàn)進(jìn)行二次開發(fā)，著重突出以下特點(diǎn)：

1.實(shí)驗(yàn)強(qiáng)趣味性

燃燒的粉筆、焰色反應(yīng)、鋁熱反應(yīng)和火山噴發(fā)等系列實(shí)驗(yàn)開發(fā)是以粉筆為載體，以連接在粉筆間浸有酒精的棉線燃燒來引發(fā)后續(xù)反應(yīng)連續(xù)發(fā)生的一體化實(shí)驗(yàn)。第一支粉筆燃燒是利用高錳酸鉀與濃硫酸混合作用于酒精放熱觸發(fā)，學(xué)生看到老師只是用玻璃棒在編號(hào)1的粉筆一碰，魔幻般地使粉筆就燃燒起來，學(xué)生都驚嘆不已。同時(shí)在粉筆上的各種晶體發(fā)生焰色反應(yīng)，那五彩繽紛的焰色給實(shí)驗(yàn)平添了亮麗的色彩。學(xué)生置身于如此絢爛的火、焰、煙美妙景致中，被實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的現(xiàn)象所感染。但隨之在編號(hào)3粉筆上發(fā)生的鋁熱反應(yīng)瞬間完成所產(chǎn)生的強(qiáng)烈震撼效果：直刺眼球的耀眼強(qiáng)光和四處飛濺的火星，令人難以置信在粉筆上僅少量的鋁熱劑反應(yīng)竟能達(dá)到如此強(qiáng)烈的程度。由編號(hào)4粉筆引發(fā)的火山噴發(fā)實(shí)驗(yàn)?zāi)M再現(xiàn)了火山噴發(fā)時(shí)的場景，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程一次觸發(fā)，后續(xù)反應(yīng)相繼發(fā)生，原本每一個(gè)實(shí)驗(yàn)獨(dú)立進(jìn)行都充滿趣味甚至帶有神秘的色彩。

經(jīng)過筆者的實(shí)踐探索與研究，以平時(shí)教學(xué)的書寫工具粉筆作為實(shí)驗(yàn)時(shí)的載體，實(shí)現(xiàn)了對(duì)幾個(gè)實(shí)驗(yàn)的一體化操作，使得實(shí)驗(yàn)的趣味性、觀賞性、娛樂性和知識(shí)性集于一體，實(shí)驗(yàn)從火、焰、光、煙和形象逼真的現(xiàn)象營造了一副完美的畫卷，讓觀賞的學(xué)生被一副副賞心悅目和富有魔術(shù)魅力的趣味實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所打動(dòng)，內(nèi)心受到強(qiáng)烈震撼的學(xué)生從新的視角重新審視和認(rèn)識(shí)了化學(xué)，激發(fā)起學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，并樹立為人類文明和社會(huì)進(jìn)步而努力學(xué)習(xí)化學(xué)的責(zé)任感和使命感。

2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)微型化

焰色反應(yīng)常見的操作方法是用潔凈的鉑絲蘸取待測物于酒精燈外焰上灼燒，再次測定其他物質(zhì)的焰色時(shí)應(yīng)用鹽酸清洗鉑絲，然后置于火焰上灼燒至鉑絲焰色與酒精焰色相同時(shí)，再蘸取待測物灼燒。改在粉筆上進(jìn)行焰色反應(yīng)時(shí)不但可以避免重復(fù)的操作，而且可以同時(shí)觀察的各種物質(zhì)的焰色，改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)的操作，優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，與原實(shí)驗(yàn)操作相似也是一種微型化的實(shí)驗(yàn)過程。鋁熱反應(yīng)和火山噴發(fā)在進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)時(shí)藥品用量比較大，采用本方法后可大大節(jié)約實(shí)驗(yàn)藥品的用量。雖然藥品用量減少了，但實(shí)驗(yàn)的趣味性絲毫沒有減弱。在粉筆上進(jìn)行鋁熱反應(yīng)時(shí)鋁熱劑用量大大減少，實(shí)驗(yàn)時(shí)仍可看到耀眼的強(qiáng)光、火星四射和一股白煙迅速升起，同樣收到如期的效果。而火山噴發(fā)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行微型化設(shè)計(jì)也是對(duì)網(wǎng)絡(luò)視頻中的各種實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行了改進(jìn)，將重鉻酸銨置于中空的粉筆中，無需高錳酸鉀和甘油混合物的引發(fā)，依靠粉筆上酒精的燃燒引發(fā)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生的墨綠色的三氧化二鉻粉末像火山灰從中空的粉筆中噴發(fā)出來并伴有明亮的火星，生成的三氧化二鉻粉末可以代替氧化鐵與鋁粉作用進(jìn)行鋁熱反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)物的再利用，同時(shí)也彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)室藥品缺乏的不足。

3.實(shí)驗(yàn)高安全性

鋁熱反應(yīng)采用常規(guī)的操作方法存在較大的安全隱患，劑量較大的鋁熱反應(yīng)不適合在家里或房間里做該實(shí)驗(yàn)，否則容易造成事故。用氧化鐵作為金屬氧化物與鋁粉配制鋁熱劑，嚴(yán)格控制反應(yīng)物量的大?。划?dāng)用氯酸鉀作氧化劑時(shí)，切不可加大劑量，否則會(huì)引起物理爆炸和化學(xué)爆炸，在點(diǎn)燃反應(yīng)物之前，先撤離周圍人員，并保持一段距離。反應(yīng)時(shí)會(huì)有900℃～1500℃的高溫的金屬熔融物噴出，這時(shí)要隔離周圍人員，不得靠近。反應(yīng)結(jié)束后，不可用水澆滅，要等其自然冷卻。采用在粉筆上進(jìn)行鋁熱反應(yīng)不僅實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的微型化設(shè)計(jì)，大大減少了實(shí)驗(yàn)藥品的用量，避免了不必要的浪費(fèi)，同時(shí)反應(yīng)的劇烈程度減緩了，鋁熱反應(yīng)依靠粉筆上的酒精引發(fā)，節(jié)約了金屬鎂的用量，避免了鎂燃燒釋放的強(qiáng)光對(duì)觀賞者眼睛的刺激，降低了實(shí)驗(yàn)的不安全因素。如果用火山噴發(fā)生成的三氧化二鉻代替氧化鐵與鋁粉作為鋁熱劑進(jìn)行鋁熱反應(yīng)，反應(yīng)的劇烈程度又會(huì)再次得到減緩，學(xué)生可以近距離地觀察實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的趣味性得到了淋漓盡致的發(fā)揮，安全性得到了保證?；鹕絿姲l(fā)改在中空的粉筆中進(jìn)行，利用實(shí)驗(yàn)室的廢棄物損壞的漏斗形成圓錐形的山體更加形象地勾勒出火山噴發(fā)時(shí)的外形，不需要高錳酸鉀和甘油劇烈反應(yīng)放熱引發(fā)實(shí)驗(yàn)等措施，均使實(shí)驗(yàn)安全性得以提高。

4.突出綠色化學(xué)理念

二次開發(fā)的實(shí)驗(yàn)粉筆上綻放的奇葩采用微型化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，符合綠色化學(xué)的理念，減少試劑用量也降低了實(shí)驗(yàn)的費(fèi)用；降低了實(shí)驗(yàn)室的廢氣排放，減少了實(shí)驗(yàn)污染；縮短了實(shí)驗(yàn)的時(shí)間且大大提高了實(shí)驗(yàn)的安全性。二次開發(fā)也實(shí)現(xiàn)了對(duì)廢物的再利用，如，三氧化二鉻是火山噴發(fā)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物，在本實(shí)驗(yàn)中可以繼續(xù)再利用，不但可以充分利用化學(xué)資源，減少了浪費(fèi)，而且也為學(xué)生開展進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)探究提供了重要素材。在開發(fā)時(shí)避免使用揮發(fā)性強(qiáng)、有毒、易燃、易爆的有機(jī)物，同時(shí)也盡量減少強(qiáng)氧化劑的使用劑量，使實(shí)驗(yàn)在安全、綠色環(huán)保、高效的前提下進(jìn)行，樹立學(xué)生綠色環(huán)保的意識(shí)。

三、趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)二次開發(fā)的反思

1.趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)與必修課的沖突

趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)系列實(shí)驗(yàn)二次開發(fā)意在進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，提高化學(xué)的學(xué)科素養(yǎng)。學(xué)生在趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂上熱情與積極性很高，但由于應(yīng)試教育學(xué)生肩負(fù)沉重的課業(yè)負(fù)擔(dān)，使得選修課的教學(xué)僅停留在課堂的40分鐘內(nèi)，雖然學(xué)生的熱情與積極性在課堂上得到了充分的發(fā)揮，但是作為教學(xué)主體的學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)在課堂之外的研究與實(shí)踐活動(dòng)則戛然而止，學(xué)生課后無閑暇時(shí)間進(jìn)行趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)的思考與研究。教師布置的一些課后任務(wù)和家庭小實(shí)驗(yàn)，多數(shù)學(xué)生只是簡單地、草草地準(zhǔn)備或完成，達(dá)不到預(yù)期的效果。課程在實(shí)施過程中往往由于諸多因素，本應(yīng)正常開設(shè)的選修課被挪作他用，選修課程開設(shè)的課時(shí)得不到保證，挫傷了師生對(duì)趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)選修課的積極性與熱情，這與新課程的課程理念是背道而馳的。上述諸多因素都阻礙了學(xué)生在趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力進(jìn)一步提高。

2.趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)的開展受客觀條件制約

由于實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件的限制：實(shí)驗(yàn)藥品比較陳舊、許多藥品已經(jīng)失效或殘缺；實(shí)驗(yàn)的儀器經(jīng)多年的使用或長期放置已經(jīng)破損或老化；實(shí)驗(yàn)儀器未進(jìn)行及時(shí)的更換，加上校本選修課程的授課多安排在同一時(shí)段，與化學(xué)實(shí)驗(yàn)相關(guān)的選修課程多集中一起，盡管我們提倡用身邊或生活中的用品來替代，但還是不能解決問題，諸多因素導(dǎo)致了許多學(xué)生實(shí)驗(yàn)不能如期進(jìn)行，而只能由教師進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，實(shí)際的教學(xué)活動(dòng)的效果與理想狀況相去甚遠(yuǎn)。

總之，課程是育人的關(guān)鍵，加快選修課程建設(shè)，轉(zhuǎn)變育人模式，把更多的課程選擇權(quán)交給學(xué)生，把更多的課程開發(fā)權(quán)交給教師，把更多的課程設(shè)置權(quán)交給學(xué)校，促進(jìn)高中多樣化、特色化，實(shí)現(xiàn)學(xué)生在共同基礎(chǔ)上有個(gè)性地發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位 浙江省平湖當(dāng)湖高級(jí)中學(xué)）

編輯 謝尾合