實(shí)驗(yàn)改進(jìn)提高初中化學(xué)教材實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果

姚亮發(fā)+張賢金+吳新建

摘要：為提升實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能，通過對人教版初中化學(xué)教材中“二氧化碳熄滅蠟燭火焰”、“氫氣與氧氣混合引起爆炸”、“鐵絲在氧氣中燃燒”三個(gè)實(shí)驗(yàn)的探究和改進(jìn)，提高了實(shí)驗(yàn)的成功率和教學(xué)效果，且能節(jié)約藥品，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的趣味性、簡易性和探究性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

關(guān)鍵詞：蠟燭燃燒；氫氧爆鳴；鐵絲燃燒；趣味實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

文章編號：1005–6629（2016）12–0056–03 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，初中化學(xué)又是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的啟蒙階段，要讓學(xué)生對化學(xué)學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣并喜歡學(xué)習(xí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是開展化學(xué)課程教學(xué)的重要手段。教師若能結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容，對部分實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究和改進(jìn)，不僅可以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，還可以培養(yǎng)學(xué)生的探究精神和創(chuàng)新素養(yǎng)。

1 二氧化碳熄滅蠟燭火焰實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

1.1 改進(jìn)背景

人教版九年級化學(xué)上冊教材第六單元課題3“二氧化碳和一氧化碳”中二氧化碳使蠟燭火焰熄滅的實(shí)驗(yàn)（見圖1），操作時(shí)因?yàn)槭艿綒饬骰騼A倒不當(dāng)?shù)纫蛩氐挠绊?，燃著的蠟燭往往沒有從下往上依次熄滅，有時(shí)可能出現(xiàn)兩支燃著的蠟燭都不熄滅、上面燃著的蠟燭先熄滅、兩支燃著的蠟燭幾乎同時(shí)熄滅等三種異常情況。

1.2 改進(jìn)思路

許多同仁通過對傾倒二氧化碳熄滅蠟燭火焰實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[1]來提高該實(shí)驗(yàn)的成功率。這些實(shí)驗(yàn)改進(jìn)主要是在燒杯中添加硬紙板作為擋板或在燒杯中添加漏斗（見圖2），改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)雖然克服了原教材實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的一些問題，但依然存在部分缺陷，不能完全令人信服。筆者改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)裝置，做到了直觀性更強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)更簡單，操作者向裝置中傾倒二氧化碳就像倒水一樣，不會直接倒在高的蠟燭火焰上，并且保證二氧化碳能從底部漲上來，使燃著的蠟燭從下往上依次熄滅。

1.3 實(shí)驗(yàn)裝置

裝置為一個(gè)長9cm，寬5cm，高7cm，底為9cm×5cm的玻璃盒，在盒中固定一片長7cm，寬5cm的玻璃片，玻璃片上部超出玻璃盒高1cm，離底部1cm，離左邊7cm，右邊2cm，將玻璃盒分成兩部分，空間大的部分放蠟燭，空間小的部分用于傾倒二氧化碳，因?yàn)椴Ａ炔ＡШ懈?cm，可防止二氧化碳直接傾倒在高的蠟燭上，造成高的蠟燭先熄滅的現(xiàn)象，同時(shí)二氧化碳從玻璃片下的空隙中流入，更能證明二氧化碳的密度比空氣大，使燃著蠟燭從下往上依次熄滅（見圖3）。

1.4 實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象

用集氣瓶收集好一瓶二氧化碳?xì)怏w。在玻璃盒的一邊放兩支高低不同的蠟燭，點(diǎn)燃玻璃盒內(nèi)的蠟燭。

把二氧化碳?xì)怏w從中間玻璃片的一側(cè)緩緩倒入。燃著蠟燭的火焰由下而上依次熄滅。

筆者用該裝置多次重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，調(diào)換高低蠟燭的順序，隨著二氧化碳?xì)獾牡谷耄贾灎T的火焰都能由下而上依次熄滅，且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，實(shí)驗(yàn)成功率高。

1.5 改進(jìn)后優(yōu)點(diǎn)

該裝置用玻璃片隔開，能有效地防止二氧化碳?xì)怏w倒在高的蠟燭火焰上，使高的蠟燭火焰先熄滅；玻璃片下留有空隙，使二氧化碳像水一樣從玻璃片下的空隙中流入，能直觀地證明二氧化碳的密度比空氣大；該裝置需要的二氧化碳?xì)怏w的量比教材中的實(shí)驗(yàn)更少，且操作更簡單，實(shí)驗(yàn)成功率更高。

需要說明的是，如要用大燒杯做該實(shí)驗(yàn)，可剪一張大小合適的硬板紙?zhí)娲Ａ?，能大大提高?shí)驗(yàn)成功率。

2 氫氣和氧氣混合爆炸實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

2.1 改進(jìn)背景

人教版九年級化學(xué)教材上冊第四單元課題3“水的組成”中講到：混有一定量的空氣或氧氣的氫氣遇明火會發(fā)生爆炸，由于學(xué)生缺少感性認(rèn)識而對此理解不深。筆者查閱了相關(guān)文獻(xiàn)，有關(guān)氫氣與氧氣（或空氣）混合引起爆炸實(shí)驗(yàn)已有不少同仁進(jìn)行改進(jìn)，如氫氣爆炸實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[2]（見圖4）、氫氣與空氣混合氣爆炸實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[3]（見圖5），這些改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)裝置具有可操作性、直觀性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，都能使學(xué)生感受到氫氣不純遇明火會引起爆炸，但趣味性相對較弱。

2.2 改進(jìn)思路

通過實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，設(shè)計(jì)一個(gè)方便、安全、有趣味性且實(shí)驗(yàn)成功率高的實(shí)驗(yàn)，用該實(shí)驗(yàn)裝置既能證明混有一定量的空氣或氧氣的氫氣遇明火會發(fā)生爆炸，又能提高實(shí)驗(yàn)成功率，節(jié)約藥品。

2.3 實(shí)驗(yàn)裝置

錐形瓶（250mL）、分液漏斗、雙孔塞、Y形管、導(dǎo)氣管，裝有肥皂水的水槽（見圖6）。

2.4 實(shí)驗(yàn)步驟與現(xiàn)象

檢查裝置氣密性，加固體藥品，連接實(shí)驗(yàn)裝置，將導(dǎo)管通入裝有肥皂水的水槽中。

在分液漏斗①中加入15%的過氧化氫溶液，在分液漏斗②中加入10%的稀鹽酸溶液，分別打開兩分液漏斗，將生成的氣體混合后通入肥皂水中，控制兩液體滴入速度，使兩邊產(chǎn)生氣體的速度大致相等。

當(dāng)水槽中產(chǎn)生的泡沫達(dá)到一定量后，先取少量泡沫進(jìn)行檢驗(yàn)，控制好量后用左手掌舀起適量的泡沫，手移離水槽一段距離，右手點(diǎn)燃小木條，將小木條靠近左手上的泡沫，混合氣即被點(diǎn)燃，瞬間聽到尖銳的爆鳴聲，同時(shí)產(chǎn)生一團(tuán)明亮的火焰，而手卻毫發(fā)無損。

2.5 改進(jìn)后優(yōu)點(diǎn)

該實(shí)驗(yàn)最大的優(yōu)點(diǎn)是雖在手上點(diǎn)燃、引爆混合氣，但有驚無險(xiǎn)，趣味性強(qiáng)，可帶給學(xué)生視覺等感官的沖擊，引發(fā)學(xué)生的好奇心和興奮感，讓學(xué)生在快樂中學(xué)習(xí)，使學(xué)生記憶深刻；且該實(shí)驗(yàn)操作簡單，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯；通過觀察泡沫產(chǎn)生的量，用分液漏斗控制產(chǎn)生氣體的速度，只需要少量的泡沫就能聽到大的響聲，節(jié)約了藥品；該實(shí)驗(yàn)可連續(xù)產(chǎn)生爆鳴氣，只要有泡沫就可以反復(fù)操作，且實(shí)驗(yàn)安全、成功率高。

3 鐵絲在氧氣中燃燒的改進(jìn)

3.1 改進(jìn)背景

人教版九年級化學(xué)教材上冊第二單元課題2“氧氣”實(shí)驗(yàn)2-4鐵絲在氧氣中燃燒的操作如是描述：取一根鐵絲，在下端系一根火柴，點(diǎn)燃火柴，待火柴快燃盡時(shí)，插入充滿氧氣的集氣瓶中，觀察現(xiàn)象。按照教材中的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，火柴的長短和插入集氣瓶的時(shí)機(jī)是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵因素：火柴太長、插入太早，會消耗掉部分氧氣，火柴太短、插入太遲，溫度還沒有達(dá)到鐵絲的著火點(diǎn)，鐵絲往往不能劇烈燃燒（難見到火星四射），常是火柴亮一下，鐵絲卻沒動靜；或者鐵絲雖然已被引燃，但反應(yīng)不劇烈，燃燒一下又熄滅等等。不少教師反映用此方法在課堂上演示的失敗率不低。

3.2 改進(jìn)思路

鐵絲在氧氣中燃燒實(shí)驗(yàn)也有不少好的改進(jìn)方案，如增加鐵的比表面積法[4]和燃紙檢驗(yàn)法[5]等，通過對這些改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的探究，筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)操作簡單、有趣味性、有探究性（可引導(dǎo)學(xué)生開展探究活動）、且成功率高的實(shí)驗(yàn)，該改進(jìn)實(shí)驗(yàn)可以作為教材外實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和效果。

3.3 實(shí)驗(yàn)裝置

取一個(gè)塑料小藥瓶，在瓶蓋上用縫衣針鉆幾個(gè)小孔，在藥瓶內(nèi)裝1g左右的鐵粉，再擰緊瓶蓋。

3.4 實(shí)驗(yàn)步驟與現(xiàn)象

點(diǎn)燃酒精燈。將裝有鐵粉的小瓶子倒拿，并輕輕地振搖，將鐵粉像撒胡椒粉那樣均勻地撒在酒精燈火焰上。

當(dāng)鐵粉和酒精燈火焰一接觸，鐵粉就在空氣中劇烈燃燒，火星四射，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象非常明顯（見圖7）。做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，最好能戴上防護(hù)鏡。

3.5 改進(jìn)后優(yōu)點(diǎn)

該改進(jìn)實(shí)驗(yàn)在空氣中就可以完成，操作簡單，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，尤其是火星四射現(xiàn)象非常明顯，可反復(fù)實(shí)驗(yàn)，趣味性強(qiáng)，還容易引導(dǎo)學(xué)生由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象開展相關(guān)討論。而教材中的實(shí)驗(yàn)如鐵絲插入時(shí)機(jī)把握不好，鐵絲就不燃燒，且集氣瓶中的氧氣只能使用一次，若要重做實(shí)驗(yàn)，還得重新制取、收集氧氣，浪費(fèi)時(shí)間。

4 小結(jié)

綜上所述，為了改進(jìn)、提升初中化學(xué)教材實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能，教育工作者應(yīng)要有創(chuàng)新意識，善于思考、勤于動手，通過對教材實(shí)驗(yàn)的探究，力求為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)增添趣味性、簡易性、探究性和可行性。在該過程中去了解、學(xué)習(xí)、探究各類趣味實(shí)驗(yàn)的常見方法，使我們的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)等活動更好地為當(dāng)今的課改服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

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[5]葉燕珠，吳新建，張賢金等.初中化學(xué)趣味實(shí)驗(yàn)及相關(guān)探究課題[J].化學(xué)教學(xué)，2015，（1）：52～54.