蘇教版教材中“金屬鈉性質”的實驗改進

王澄+孫宇紅

摘要：基于教材的分析研究提出問題，為了得到預期的鮮明的實驗現(xiàn)象，使學生很好地感知金屬鈉的性質，完成三維教學目標，對《金屬鈉的性質與應用》中的三個課本實驗進行了改進。在學生實踐中不斷完善實驗方案.利用易得的實驗裝置、簡單的實驗操作進行分組實驗。

關鍵詞：課本實驗；改進方案；實踐；反思

文章編號：1008-0546（2014）11-0094-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.11.037

一、問題的提出

蘇教版《化學1》專題2第二單元第一節(jié)《金屬鈉的性質與應用》主要設計了三個學生實驗，目的是幫助學生通過典型的化學實驗事實來認識物質及其變化的本質和規(guī)律。教材編排實驗的順序遵循了學生的認知規(guī)律，體現(xiàn)化學學科特點，注重知識的內(nèi)在建構，為學生的探究學習和自主學習搭建了良好的平臺。[1]但完全按照教材中的實驗方案進行實踐，觀察到的實驗現(xiàn)象與預期存在偏差，實驗效果并不理想。

實驗1：課本實驗方案預期學生觀察到鈉單質呈銀白色，體會鈉質軟的性質；觀察到空氣中鈉塊顏色變暗的事實，體會鈉單質和氧氣反應。由于實驗操作的對象是高一新生，實驗技能和實驗信息的捕捉能力都不是很強，而鈉與空氣反應又很迅速，所以金屬鈉銀白色的光澤不容易感知。學生通常需要反復切多次才能捕捉到銀白色。沒有銀白色的感知，學生無法體會鈉塊表面變暗的變化過程。不僅浪費金屬鈉，也不利于化學高效課堂的創(chuàng)設。

實驗2：課本實驗方案預期學生觀察到金屬鈉受熱熔化，為解釋鈉和水反應時的“鈉球”做鋪墊；燃燒，生成淡黃色固體。實驗研究時發(fā)現(xiàn)，取綠豆大小的鈉加熱，石棉網(wǎng)上生成的是黑色固體物質，觀察不到黃色；取黃豆大小的鈉塊，加熱時液態(tài)鈉容易滾動和飛濺，造成安全隱患。

實驗3：課本實驗方案預期學生觀察到金屬鈉浮在水面上，熔化成小球，四處游動，鈉球消失，酚酞變紅。能判斷產(chǎn)物是氫氧化鈉，另一產(chǎn)物是氫氣，寫出化學反應方程式。學生根據(jù)此方案實驗時生成的氣體無法收集。在教學過程中，教師只能從元素守恒的角度猜測氣體是氧氣還是氫氣，然后從氧化還原角度分析是氧氣還是氫氣，無法讓學生直觀感受到生成的氣體是氫氣。

基于對教材的理解和分析，根據(jù)平時的教學實踐、文獻研究和學生的不斷嘗試，筆者對三個課本實驗方案進行了改進和創(chuàng)新。

二、實驗改進

1. 改進實驗1

（1）研究過程

如何隔絕空氣使鈉塊保持銀白色？學術雜志上刊登了許多老師的研究過程，例如：用布包住直導管取鈉塊，用石蠟密封，實驗準備過程由教師完成。然后用導管中的鈉塊提供給學生進行學生實驗。[2]但實踐上述設計后發(fā)現(xiàn)，教師完成石蠟密封導管工作量非常大，用玻璃棒推鈉塊時石蠟易變形膠著，導致在推出鈉塊的過程中，有同學不慎將玻璃棒弄斷。在此基礎上筆者將實驗1改進為：直接讓學生用玻璃管取鈉塊，這一改進大大減少了實驗的準備工作，而且取的鈉塊也很容易推出，更重要的是用玻璃管取鈉塊的過程正是讓學生感知金屬鈉質軟的學習契機。但是在教學實踐中，筆者發(fā)現(xiàn)分組實驗時學生手握玻璃管的姿勢千奇百怪，導致某些同學將手割破，也有同學將玻璃管從桌面上滾落。為了學生的安全，筆者最終選擇了前端截平的漏斗。

（2）改進方案

【實驗器材】鈉塊、前段截平的普通漏斗、細玻璃棒、濾紙

【實驗過程】將普通漏斗的漏斗頸對著鈉塊按下去，就可以將鈉塊壓進玻璃管內(nèi)。將玻璃管內(nèi)的煤油倒出，可觀察到，玻璃管內(nèi)的鈉柱為銀白色金屬。充分觀察后，用玻璃棒將鈉塊推出，表面迅速變暗。

（3）創(chuàng)新之處

改進后的學生實驗易操作、安全性高、可觀察性強。對比導管，改良過的漏斗受力面積大，能安全省力地壓入鈉塊，觀察時漏斗容易在桌面上放置，不易滾動（如圖1所示）。對實驗操作者的技能要求也不高，適用于高一的新生。漏斗頸和煤油創(chuàng)造一個隔絕空氣的環(huán)境，保證學生能長時間觀察鈉的顏色，在充分感知到金屬鈉呈銀白色的前提下，很好地觀察到鈉塊露置在空氣中顏色的變化。該試驗的改進不僅讓學生感受到鈉質軟的性質，更便于學生持續(xù)、反復觀察銀白色的實驗現(xiàn)象，用對比的觀點分析鈉與氧氣的反應。漏斗取鈉塊的過程也極大地刺激了學生的感官，激發(fā)學生探究鈉的興趣；金屬鈉與其他生活中常見金屬的差異也能引發(fā)學生的認知沖突；金屬鈉露置在空氣中迅速變暗也為鈉和氧氣的反應提供實驗事實。

2. 改進實驗2

（1）研究過程

石棉網(wǎng)成分復雜，加熱時升溫慢，導致產(chǎn)物過氧化鈉不純。筆者嘗試了蒸發(fā)皿和不銹鋼勺，但最終選擇了易拉罐底。從時效性考慮，蒸發(fā)皿中鈉塊熔化需要約30秒，而易拉罐中鈉塊熔化只需要5秒，大大節(jié)約了學生實驗的時間；更重要的是蒸發(fā)皿在鈉塊燃燒時容易破裂，損耗最高的一次26組分組實驗中蒸發(fā)皿破了9個。從可觀察性考慮，不銹鋼勺中淡黃色固體確實很明顯，但是也出現(xiàn)黑色的四氧化三鐵干擾實驗現(xiàn)象。從取材角度看，易拉罐是生活中極為常見的物品，材料易得易推廣。

（2）改進方案

【實驗器材】鈉、鑷子、易拉罐、酒精燈、坩堝鉗、火柴

【實驗過程】用剪刀將易拉罐剪開，留下底部的凹槽。取鈉塊放在凹槽內(nèi)，用坩堝鉗夾住易拉罐底，放在酒精燈上燃燒。鈉塊先熔化，然后燃燒生成淡黃色的固體（如圖2所示）。實驗現(xiàn)象明顯，操作簡單，學生完成度高。

（3）創(chuàng)新之處

改進后的實驗裝置簡單、操作方便，實驗迅速、現(xiàn)象鮮明，能反復觀察、直接感知，取材生活、材料易得。在學習的過程中，學生能體會到化學學科的特點，很好地轉變學生學習方式；從學生準備易拉罐開始到取底完成實驗的過程，極大地激發(fā)學生學習興趣；直觀鮮明的實驗現(xiàn)象也為學生認知鈉在空氣中燃燒的知識提供了實驗事實；經(jīng)過動手實驗不僅完成了知識與技能目標，還很好地落實過程和方法、情感態(tài)度與價值觀的學習目標。endprint