分組、演示同精彩

周廣+李德前

摘要：利用生活中廢棄的塑料瓶等物品，設(shè)計(jì)出多個(gè)探究微粒運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)；改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯、操作方便、結(jié)論流暢、綠色環(huán)保；有利于學(xué)生自我探究，從而培養(yǎng)學(xué)生的生態(tài)意識(shí)和實(shí)踐創(chuàng)新能力，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：探究微粒運(yùn)動(dòng)；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)；塑料瓶

文章編號(hào)：1008-0546（2017）02-0082-02 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.02.027

新課程標(biāo)準(zhǔn)提倡教師或?qū)嶒?yàn)管理人員使用低成本的實(shí)驗(yàn)器材，鼓勵(lì)化學(xué)教師指導(dǎo)學(xué)生利用生活中常見用品和廢棄物制成簡(jiǎn)易的實(shí)驗(yàn)儀器，這樣既有助于解決農(nóng)村偏遠(yuǎn)學(xué)校實(shí)驗(yàn)儀器的短缺問題，又可以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力和環(huán)保意識(shí)[1]。我們?cè)陂L(zhǎng)期的教學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)，教師經(jīng)常利用生活中廢棄物品替代和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，能很好地培養(yǎng)學(xué)生的生態(tài)意識(shí)和實(shí)踐創(chuàng)新能力，這也正是我們培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的一條重要途徑。

作為課堂演示實(shí)驗(yàn)往往要求可觀性要強(qiáng)，面對(duì)教室內(nèi)幾十雙求知的眼睛，教師要將演示的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象放大和持續(xù)延長(zhǎng)，保證每個(gè)學(xué)生都獲得公平的觀察機(jī)會(huì)。怎樣才能做到在使用一定量的藥品前提下實(shí)現(xiàn)綠色化實(shí)驗(yàn)同時(shí)將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象放大延續(xù)呢？下面我們就談?wù)勛约旱囊稽c(diǎn)成功體會(huì)和做法，以便和同行們進(jìn)行交流研討。

一、問題的由來

九年級(jí)化學(xué)教科書（滬教版）第3章第1節(jié)探究微粒運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)如下圖。

在教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)該探究實(shí)驗(yàn)如果作為演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可觀范圍太小，如設(shè)計(jì)為學(xué)生分組時(shí)，需要消耗大量的藥品，浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，氨氣在教室內(nèi)泄漏較多，影響學(xué)生身心健康，有悖綠色環(huán)保理念，而且該實(shí)驗(yàn)需要時(shí)間太長(zhǎng)（2-3分鐘）紅色現(xiàn)象才明顯，過多地占用課堂有效教學(xué)時(shí)間。為此我們利用生活的廢棄塑料瓶對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如下改進(jìn)。

二、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

1. 改進(jìn)方案Ⅰ

（一）制作材料

5L或10L的廢棄塑料油瓶一個(gè)和配套的瓶蓋兩個(gè)，膠頭滴管一支，廢棄的5mL醫(yī)用注射器（消毒清洗后再用）一支，塑料膠棒，剪刀，寬塑料透明膠帶。

（二）制作方法

（1）將塑料油桶用洗潔精洗凈除去油污，晾干備用，將廢棄注射器用醫(yī)用酒精或3%-5%的過氧化氫溶液消毒后備用。

（2）將注射器針頭插入塑料瓶底部，然后加熱塑料膠棒使其熔化，利用熔化的塑料膠棒將注射器針頭的塑料部分固定密封在塑料油桶的底部。

（3）將膠頭滴管下端在酒精燈上加熱、然后迅速插入其中的一個(gè)瓶蓋中，如果膠頭滴管和瓶蓋結(jié)合不緊密，可再用熔化的塑料膠棒將其進(jìn)一步密封、固定。

（三）操作方法

（1）實(shí)驗(yàn)前教師可以請(qǐng)學(xué)生用毛筆蘸有酚酞試液在一張A4紙上自由創(chuàng)作，如作畫、寫字等。

（2）將學(xué)生作品放入塑料油桶中如上圖2所示，再用寬的透明膠帶纏繞一圈將其剪開處密封（注膠帶纏繞時(shí)一定要平整，不可有褶皺，否則密封性不好）。

（3）用注射器吸取0.1mL濃氨水慢慢注入塑料瓶中，學(xué)生很快就可以看到自己的作品以紅色的印記顯示出來。

（四）拓展應(yīng)用

為了進(jìn)一步深化知識(shí)，升華學(xué)生的興趣，我們可將吸有少量濃鹽酸的膠頭滴管迅速替換原瓶蓋，擰緊，如上圖3所示，然后將膠頭滴管中的濃鹽酸滴入瓶中，我們可以觀察到塑料瓶中立即充滿大量的白煙（即空瓶生煙的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)），慢慢地A4紙上的紅色印記逐漸消失，過一會(huì)兒，如果我們?cè)儆米⑸淦髯⑷霛獍彼?，A4紙上又可重現(xiàn)紅色的印記。由此分析該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以很好地幫助學(xué)生深化理解微粒的性質(zhì)。

2. 改進(jìn)方案Ⅱ

實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)習(xí)的靈魂，是點(diǎn)燃學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的最佳載體。如教師課堂教學(xué)中利用此裝置演示實(shí)驗(yàn)，此時(shí)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望已被點(diǎn)起，接下來，我們就可以給學(xué)生創(chuàng)造自主探究學(xué)習(xí)的舞臺(tái)，將上述的大塑料瓶換成小塑料瓶如下圖4所示開展分組實(shí)驗(yàn)，探究新知。

（一）制作材料

250mL的硬質(zhì)塑料瓶一個(gè)和配套的瓶蓋兩個(gè)，膠頭滴管一支，廢棄的5mL醫(yī)用注射器（消毒清洗后再用）一支，塑料膠棒，剪刀，棉花、30cm的細(xì)線一根。

（二）制作方法

（1）將硬質(zhì)塑料瓶沖洗干凈，晾干備用，將廢棄注射器消毒后備用。

（2）將注射器針頭插入硬質(zhì)塑料瓶底部，然后利用塑料膠棒將注射器針頭的塑料部分固定密封在硬質(zhì)塑料瓶的底部。

（3）將膠頭滴管下端在酒精燈上加熱、然后迅速插入其中的一個(gè)瓶蓋中，如果膠頭滴管和瓶蓋結(jié)合不緊密，可再用熔化的塑料膠棒將其進(jìn)一步密封、固定。

（4）用細(xì)棉線每間隔2cm系住一小團(tuán)棉花，約系3-5團(tuán)棉花球即可。

（三）操作方法

（1）將本教具放置在水平桌面上，向塑料瓶中加入3-5mL的蒸餾水，振蕩、觀察。

（2）將一根系有棉花團(tuán)的細(xì)線連同棉花團(tuán)用酚酞試液潤(rùn)濕。

（3）將潤(rùn)濕的棉花團(tuán)從瓶口放入，旋緊瓶塞使棉花團(tuán)懸掛在塑料瓶中。

（4）用注射器吸取0.1mL的濃氨水，從瓶底的針頭處慢慢注入，觀察對(duì)比分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象即可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

（5）為了增添實(shí)驗(yàn)的趣味性、知識(shí)性，充分展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的魅力，幫助學(xué)生深化理解運(yùn)用知識(shí)，可將該實(shí)驗(yàn)裝置稍加改進(jìn)如圖5所示，膠頭滴管中吸有少量的濃鹽酸（0.1mL即可），然后將其滴入瓶中，即可觀察到瓶中立刻產(chǎn)生大量白煙，變紅的棉花團(tuán)逐漸褪色。此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步思考，將學(xué)生的思維推向深處，從而促其深度學(xué)習(xí)。

3.拓展應(yīng)用

如在注射器內(nèi)吸有NaOH溶液，瓶中預(yù)先滴入幾滴酚酞試液，膠頭滴管內(nèi)吸取稀鹽酸，就可以演示酸堿中和反應(yīng)原理。如果進(jìn)一步借助數(shù)字化手持技術(shù)，預(yù)先在塑料桶瓶壁植入并固定溫度傳感器，還可以測(cè)量中和反應(yīng)過程中溫度的變化，當(dāng)然改進(jìn)后的裝置也可用于探究金屬與酸反應(yīng)的溫度變化，進(jìn)而探究金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱。在高中階段該實(shí)驗(yàn)裝置還可以用于做氯氣或二氧化氮與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)后的生成物可以很方便地用塑料瓶底部的注射器吸取出，便于進(jìn)一步做探究反應(yīng)后生成物的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)和成分的測(cè)定實(shí)驗(yàn)。

三、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

（1）這兩套教具制作器材來源于生活中的廢棄物品，該實(shí)驗(yàn)裝置使用后清洗比較方便，可多次循環(huán)使用。

（2）使用改進(jìn)后的裝置做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟操作簡(jiǎn)化，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象較原實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)且非常明顯，吸引學(xué)生的眼球，可以很好地滿足學(xué)生觀察欲望。

（3）改進(jìn)后的裝置可以有效地節(jié)約藥品，氨氣無泄漏，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，不會(huì)影響到學(xué)生們的身心健康，符合實(shí)驗(yàn)的綠色化理念，可更多地給學(xué)生提供動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)。

（4）用改進(jìn)后的裝置實(shí)驗(yàn)可以提高課堂教學(xué)效果，該實(shí)驗(yàn)可以清楚地體現(xiàn)氨分子的運(yùn)動(dòng)過程且實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間較短， 適用于演示和分組實(shí)驗(yàn)探究微粒的運(yùn)動(dòng)性[2]。

四、結(jié)束語(yǔ)

以上所述只是我們?cè)诮虒W(xué)中一些淺顯的收獲，我們一線的化學(xué)教師要學(xué)會(huì)創(chuàng)造性地使用教材，對(duì)于教材中的實(shí)驗(yàn)，我們要依據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)情靈活改進(jìn)或創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，以達(dá)到實(shí)驗(yàn)的最佳效果，根據(jù)實(shí)驗(yàn)本身的特點(diǎn)，我們可以從生活中尋找瓶瓶罐罐做實(shí)驗(yàn)，很多教師利用塑料瓶、注射器、小藥瓶或廢棄日光燈管等創(chuàng)新改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)使學(xué)生感受到化學(xué)更加貼近生活、化學(xué)就在身邊，他們樂意學(xué)習(xí)身邊的化學(xué)，學(xué)生在使用或自制實(shí)驗(yàn)的同時(shí)也能培養(yǎng)生態(tài)環(huán)保意識(shí)和實(shí)踐創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國(guó)教育部制定. 義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012

[2] 周廣.在實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)中強(qiáng)化學(xué)科人文素養(yǎng)[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2016（4）：12-14