胡綺妙
(廣州市第十六中學 廣東廣州 510080)
實驗是化學教學的靈魂。在教學中,教師除了要重視演示實驗、學生分組實驗外,還應該重視以“趣、簡、省、巧、新”為特點的迷你趣味實驗的開發(fā)和利用。與其他實驗相比,迷你趣味實驗具有取材容易、制作簡單、現(xiàn)象明顯、生動有趣、貼近生活等鮮明的特點,對初中生而言, 這類實驗更加能夠起到吸引注意力、激發(fā)興趣、調(diào)動學習積極性的作用。
在探索迷你趣味實驗的設計過程中,筆者結(jié)合人教版九年級化學教材的使用進行了有益嘗試,也取得相應效果,現(xiàn)例舉如下,以期拋磚引玉,體味迷你趣味實驗為初中化學課堂增添色彩。
例1:體味大氣壓強的存在
上冊27 頁 【實驗2-1】“測定空氣里氧氣的含量”,在講解該實驗原理時,建議補充做2 個簡單有趣的小實驗:
如圖1,該迷你實驗形象地說明看似空無一物的空氣其實是真實的存在的!
如圖2:找一段粗細合適的玻璃管與塑料洗瓶(或洗耳球)的尖嘴配套,組成裝置。先擠壓洗瓶,后松開手,紅墨水會沿著玻璃管產(chǎn)生倒吸,現(xiàn)象明顯,快速簡單。這樣,可以幫助學生輕松地理解:當瓶內(nèi)氣體減少(即壓強減少)時,連接密閉裝置的玻璃管就會產(chǎn)生水倒吸的現(xiàn)象[1]。
圖1 大氣壓承托紙片直角玻璃管
圖2 紅墨水形成倒吸的實驗
例2:自制簡易“秤”證明二氧化碳密度大于空氣
CO2密度大于空氣,使用天平稱量能夠進行比較。如果能夠設計一個有一定的觀賞性的簡單實驗進行說明,將起到事半功倍的作用。筆者設計了一個簡易“秤”來稱,一勞永逸,同行們看過演示的效果都拍案叫絕。
如圖3:先把兩個透明的一次性杯子用細棉線系在大吸管(最好是麥當勞粗吸管)兩端,大吸管中間連接線,系在一個帶吸盤的硬管(兒童玩具槍配套的吸盤正合適)上,這就制成一個靈敏“天平”(若演示時出現(xiàn)兩端不平衡的情況,可用往塑料杯中投入紙屑調(diào)平),演示時可直接用吸盤沾水粘在黑板上。然后把收集好的CO2倒入,可看到非常明顯的傾斜,即完成了實驗。不瞞你說,當學生看到你拿出來的用生活物品打造的“秤”,已經(jīng)興趣十足,同時對老師的奇妙設計顯出十分佩服的表情!
例3:點燃氫氣的爆炸實驗
用一次性紙杯(或塑料杯)做氫氣爆鳴實驗,實驗成功率可達100%,安全,現(xiàn)象明顯,而且可讓學生上臺演示該實驗。
圖4 氫氣爆鳴實驗的改進
如圖4, 在桌面倒放一礦泉水瓶蓋,放入一粒黃豆大小的鋅粒,倒入濃度較大的鹽酸(以蓋過鋅粒為宜), 迅速倒扣紙杯(或塑料杯),杯底戳一小口(剛好能堵黃豆大的棉花為宜)。約1 分鐘后,讓一學生輕拔走棉花后,用燃著的小木條點燃,爆鳴聲大,有時還可看到火焰,帶給觀察者視覺和聽覺上強烈的感受,趣味性很強。
例4: 降低溫度至著火點以下燃燒自然熄滅的實驗設計
對于“燃燒和滅火”這一節(jié)內(nèi)容,學生對隔絕空氣可以滅火的原理很容易理解,但是對“降低溫度至可燃物著火點以下可以滅火” 的原理缺乏感性認識,總持懷疑態(tài)度。為了解決這一問題,使學生真正理解這種滅火原理,可以設計如下實驗來說明[2]。
如圖5: 點燃小鋁盒中的酒精;用坩堝鉗把小鋁盒放在冰水面上,學生這時可以看到由于溫度的降低而使火焰慢慢變小直至熄滅。為了使觀察到的現(xiàn)象更全面,把小鋁盒拿出來,重新點燃,殘留在小鋁盒中的乙醇在空氣中再次燃燒起來。如此可以反復操作,現(xiàn)象明顯,效果非常好。至此學生對降低溫度可以滅火深信不疑,同時也加深了對滅火原理的理解。
例5:氨分子的擴散實驗
上冊49 頁【探究】“分子運動現(xiàn)象”,涉及到有刺激性氣味的氨氣,適宜采用微型化實驗[3]——減少藥品的用量。
如圖6,沒了膠囊的藥品鋁箔板的凹槽,或飲料瓶的瓶蓋可用來代替小燒杯,半截的礦泉水瓶代替大燒杯,氨水和酚酞溶液各滴入一滴即可。另外,實驗后,向氨水中滴加適量的稀鹽酸來中和,這樣的簡單處理能輕松地實現(xiàn)綠色化。
改進后在投影儀墊上一硬紙板進行演示,展示時還可以方便地端起硬紙板,拿給坐在教室后面的學生看、聞氣味,演示的效果很好。
例6:木炭的吸附性實驗的改進
上冊107 頁 【實驗6-1】“木炭的吸附性實驗”,按該方案來實驗,所需時間長,現(xiàn)象不明顯,效果不佳。若投入木炭塊狀過大,脫色不明顯;若木炭過碎,脫色顯著,但造成溶液呈現(xiàn)黑色混濁,不便觀察。筆者設計的這2 個實驗,耗時小,操作簡單,褪色效果明顯。
圖5 降溫可以滅火原理演示
圖6 分子不斷運動實驗的改進
如圖7,用U 形管事先填好炭粒,兩端用脫脂棉塞好,從A 端倒入紅墨水,從B 端出來的是無色的水,快速明顯,不足之處是炭粒用量大,二次使用時要更換棉花。所以,圖8 更加綠色化。
如圖8, 試管C 中先加入紅墨水,再加入1 藥匙的碳粉,可見試管C 內(nèi)液體黑色渾濁,此時,塞入一團棉花,用玻璃棒壓至試管底部(即試管D 的效果),上層立刻顯示無色,實驗效果快速明顯,學生往往驚呼神奇。
例7:濃硫酸吸水放熱
先用火柴頭點取濃硫酸, 放置在空氣中30 秒即可引燃火柴(天氣過于潮濕時只看到冒煙)。然后用溫度計的水銀球部位蘸取濃硫酸,觀察溫度計讀數(shù)的變化,1min 左右溫度可以升14℃~16℃。該迷你實驗簡單容易又趣味橫生,學生的印象深刻。
例8:壓強對氣體溶解度的影響
下冊38 頁【討論】“有關氣體溶解度的討論”。筆者曾設計一個簡單的“水中跳蚤”[4]的迷你趣味實驗來說明。實驗的教學過程如下:
圖7 木炭吸附實驗的改進1
圖8 木炭吸附實驗的改進2
教師 學生拿出一袋葡萄干,請學生品嘗 品嘗葡萄干找出幾粒較大的葡萄干,放入一只大玻璃杯中,打開一罐聽裝雪碧,喝了一口 哄堂大笑將雪碧倒入玻璃杯,觀察現(xiàn)象:葡萄干在雪碧中上下運動,持續(xù)了很長時間 好奇、驚訝
該實驗的原理是壓強對氣體溶解度的影響,筆者設置這個貼近生活的場景, 給學生留下深刻的印象!它利用學生熟悉的生活用品而不是陌生的實驗儀器,充分展示了化學的魅力, 激發(fā)學生極大的興趣?!居懻摗繖谀咳绻軌蛟黾舆@類迷你趣味實驗,能極大地調(diào)動學生上課的積極性。
例9:說明“可用的淡水資源不足”
上冊68 頁【學完本課題你應該知道】“1.地球上的水儲量是豐富的,但可供利用的淡水資源是有限的”。這個知識點的落實可以使用模擬實驗來說明,如圖9:
圖9 地球淡水資源不足的模擬實驗
該模擬實驗是筆者在參加國培計劃(2013)骨干教師培訓時,由徐州西苑中學特級教師李德前老師介紹的, 經(jīng)實踐后覺得效果很好。該迷你實驗簡單、直觀、形象的顯示:在地球這個大水缸里人類可以利用的水只有1 滴!
由上述的幾例迷你趣味實驗的使用,我們可以體味到它的幾個顯著特點:趣、簡、省、巧、新。
合理地選取一些與日常生活緊密聯(lián)系的實際內(nèi)容設計成系列趣味化實驗,不僅顯得不拘一格,還能給學生帶來新鮮感而顯趣味性。同時,體現(xiàn)了實驗形式的多樣性和實驗者的創(chuàng)新精神。如,例1 和例2,這兩個實驗巧妙地使用一些日常生活中的物品做實驗,趣味性強、學生愛看,簡化了實驗的操作過程,既使學生明白了道理,還增強了實驗的親和力,使學生感到“化學就在身邊”,化學像魔術一樣有趣。
綠色化是實驗迷你化、趣味化的重要內(nèi)容之一,主要通過推行微型實驗凸顯這一理念。微型實驗以新穎精巧的儀器設計、靈活自由的儀器組裝激發(fā)了學生的好奇心,調(diào)動了學生的實驗興趣,增強了學生的實驗積極性和創(chuàng)造欲望。如,例6,提起化學儀器,我們總會想起燒瓶、燒杯、試管等這些常見儀器,而這個微型實驗巧妙的運用生活中廢棄品,小巧玲瓏,學生很喜歡! 它體現(xiàn)了微型實驗的兩個基本特征:儀器的微型化和試劑的微量化,且反應現(xiàn)象明顯[3]。同時,達到了節(jié)約時間、易于開展,能夠?qū)崿F(xiàn)學生人人動手實驗的作用[1]。
另外,演示過程中形式的改變也起到了趣味化的作用。如,例3 和例4,經(jīng)改進后,可以讓一部分好勝心強,動手能力強的學生輪流參與演示,這樣既降低學生對實驗的陌生感,同時創(chuàng)設了互動、和諧的教學氣氛。
對于一個理論知識,如果能夠有意識地設計一個新穎的實驗或?qū)嶒炋骄窟^程, 讓學生去感知和體驗,可以逐漸訓練學生解決實際問題的思路和方法。重要的是能拉近學生與實驗的距離,降低化學實驗的神秘感,營造輕松愉悅的課堂氣氛,甚至能激發(fā)學生的創(chuàng)新意識,如,例7-例9。
可見,迷你趣味實驗設計從教學實際出發(fā),以新穎的面貌出現(xiàn),學生印象深刻,有助于理解知識。筆者認為,迷你趣味實驗的“趣、簡、省、巧、新”,與時俱進,不斷創(chuàng)新,以簡求勝,高質(zhì)量地發(fā)揮實驗的功能,為課堂增添了色彩。
[1]胡綺妙.高一化學教學中特殊實驗道具的使用[J].實驗教學與儀器,2010,(6)
[2]朱恩.中學化學實驗微型化的探索[J].教學儀器與實驗,2007,(11)
[3]王震宇.例談改進化學實驗的幾點體會 [J].化學教學,2008,(03)
[4]彰化師范大學化學系.中學化學示范實驗,http:/ /163.23.211.3 ,2007(6)