二氧化碳性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新及教學(xué)過程設(shè)計

賁雪梅

【摘 要】化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，對實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新尤為重要，將實(shí)驗(yàn)簡單化、微型化、綠色化以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的明顯化，都需要教師對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。那么，如何有效開展實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新課并恰到好處地融入化學(xué)課堂教學(xué)中，已成為教師必須研究的問題。

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新實(shí)驗(yàn);化學(xué)教學(xué);二氧化碳性質(zhì)

實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)化學(xué)、幫助學(xué)生獲得新化學(xué)知識的重要途徑。由于學(xué)生們的自身原因和一些外因，需要對課本上的有些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一定改進(jìn)和創(chuàng)新，通過實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)造性活動，激發(fā)學(xué)生對化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)興趣，可強(qiáng)化學(xué)生的科學(xué)探究意識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新思維能力。把改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)再融入教學(xué)中，能更好地幫助學(xué)生理解化學(xué)、學(xué)好化學(xué)，更容易接受一些新知識。接下來，談?wù)勅嗣窠逃婢拍昙壔瘜W(xué)的第六單元二氧化碳性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新以及在融合教學(xué)中的教學(xué)過程設(shè)計。

一、實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

教材中的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)雖然很經(jīng)典，但從教師的操作來看，發(fā)現(xiàn)階梯蠟燭的熄滅，大部分都是上層蠟燭先熄滅，實(shí)驗(yàn)成功率不高，在驗(yàn)證二氧化碳與水反應(yīng)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)時，實(shí)驗(yàn)步驟較多，需要的二氧化碳量也比較大。因此，大家都在對二氧化碳的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)，改進(jìn)的方法很多，如圖一這套裝置的優(yōu)點(diǎn)如下：集多個性質(zhì)實(shí)驗(yàn)于一體，操作簡單，耗時之短，現(xiàn)象明顯，能提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率，適合演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們也可以參與完成;其缺點(diǎn)是：所需藥品量大，不適合學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。為了符合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綠色化、微型化，我改制了一套微型裝置，如圖二，我把二氧化碳的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計在導(dǎo)管中完成，裝置圖是由一根直角導(dǎo)管和一根T型導(dǎo)管組成，直角導(dǎo)管的一側(cè)長度需控制在25厘米左右，不易過短，否則，在反應(yīng)過程中鹽酸會沖出直角導(dǎo)管導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，藥品應(yīng)選擇顆粒比較碎小的石灰石，可借助漏斗裝入導(dǎo)管中，裝入的石灰石的高度宜為五到六厘米，然后，用銅絲圈堵住下端管口，要想制取二氧化碳?xì)怏w，只需把裝有石灰石的導(dǎo)管那側(cè)插入盛有鹽酸的試管中，鹽酸的高度與石灰石的高度差不多;在直角導(dǎo)管的另一端連接上T型導(dǎo)管，二氧化碳的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)都會在這根小T型導(dǎo)管中分步完成。這套裝置的優(yōu)點(diǎn)為：

1.操作簡單，現(xiàn)象明顯，成功率高;

2.將二氧化碳的多個性質(zhì)實(shí)驗(yàn)結(jié)合為一體，簡化實(shí)驗(yàn)步驟，可隨時制取二氧化碳，提高了實(shí)驗(yàn)效率;

3.節(jié)約藥品，實(shí)驗(yàn)耗時短，更適合學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，特別是用導(dǎo)管做實(shí)驗(yàn)，更體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的微型化，集多種實(shí)驗(yàn)于一體。

初中化學(xué)的科學(xué)探究目標(biāo)應(yīng)該是學(xué)生的研究過程，學(xué)生在研究過程中的體會對核心素養(yǎng)所起的作用非常重要，因此，我改進(jìn)了能讓學(xué)生更好參與探究的微型化實(shí)驗(yàn)，這就是我創(chuàng)新的目的。

二、改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的融合過程設(shè)計

“二氧化碳的性質(zhì)”是初中化學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)，本節(jié)課即是對學(xué)過的氧氣的制取和性質(zhì)加以鞏固，也為后面即將研究的氫氣的制備和性質(zhì)鋪平了道路，具有承前啟后的作用，上好這節(jié)實(shí)驗(yàn)課并把改好的實(shí)驗(yàn)恰到好處地穿插在本課的教學(xué)中，不僅能幫助學(xué)生很好地掌握知識，還能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。本節(jié)課的教學(xué)過程設(shè)計如下：

環(huán)節(jié)-1：創(chuàng)設(shè)情境，引入課題

我首先利用“清水變牛奶”（即：向裝有二氧化碳的塑料瓶中倒入“清水”）這個小魔術(shù)引入主題，吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。學(xué)生們能快速回憶出二氧化碳與石灰水反應(yīng)的性質(zhì)。

環(huán)節(jié)-2：小組合作，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

在環(huán)節(jié)-2中，讓學(xué)生以小組合作的方式，分組完成課本上的3個經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，通過親歷實(shí)驗(yàn)調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極主動性，同時，可培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和實(shí)驗(yàn)觀察能力，在實(shí)驗(yàn)中，我會引導(dǎo)學(xué)生利用對比分析的方法，分析和歸納實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的現(xiàn)象，得到二氧化碳的性質(zhì)，從而培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)分析能力。學(xué)生們通過實(shí)驗(yàn)得到二氧化碳性質(zhì)的同時，也會遇到一些困惑：（1）在梯形蠟燭實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)二氧化碳倒入集氣瓶中時，上方的蠟燭經(jīng)常先熄滅，實(shí)驗(yàn)難以成功;（2）實(shí)驗(yàn)步驟比較繁雜，實(shí)驗(yàn)中所需的二氧化碳量比較大，浪費(fèi)藥品。讓學(xué)生通過親自實(shí)踐，激發(fā)他們優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新意識，關(guān)于這些問題，我會采用引導(dǎo)的方式，不斷發(fā)散學(xué)生的思維進(jìn)行分析，讓他們在輕松、活躍的學(xué)習(xí)氣氛中找到解決方案：（1）換個口徑小的儀器來傾倒二氧化碳?xì)怏w;（2）換個容積較小的儀器來做二氧化碳能否與水反應(yīng)的對比試驗(yàn)?？勺屝〗M進(jìn)行熱烈的討論，將課堂引入創(chuàng)造性活動中，每個組都會畫出各自具體的改進(jìn)方案，再進(jìn)行小組之間的相互評估，然后，每組使用桌面上所給的儀器及藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)各自所設(shè)想的實(shí)驗(yàn)方案是否合理，并進(jìn)行自我評價。有的實(shí)驗(yàn)會改進(jìn)成功，有的實(shí)驗(yàn)則會改進(jìn)失敗，但學(xué)生們在這個活動中受益匪淺，提高了他們的實(shí)驗(yàn)操作能力和創(chuàng)造力，培養(yǎng)了創(chuàng)新思維能力和自我評價能力，有的同學(xué)可能還會提出這樣的設(shè)想：能否將二氧化碳的這幾個性質(zhì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計在單一的儀器中完成？

環(huán)節(jié)-3：創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，深入探索，感受微型化實(shí)驗(yàn)的魅力

我拿出兩根玻璃導(dǎo)管（直角導(dǎo)管和T型導(dǎo)管），設(shè)問：你們能利用這兩根導(dǎo)管，結(jié)合化“零”為“整”的思想組裝出一套邊制取邊探究二氧化碳性質(zhì)的微型裝置嗎？這個問題巧妙地引出了環(huán)節(jié)-3，課堂再次進(jìn)入創(chuàng)造性活動中，在活動中，我會采用引導(dǎo)的方式，通過師生合作引出我所改進(jìn)的微型裝置，接著，我會讓學(xué)生們利用這套微型裝置，親自經(jīng)歷下面三個探究實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)探究1，利用紫色石蕊試紙，探索二氧化碳的密度大小及其能否與水反應(yīng)的性質(zhì)。學(xué)生們將紫色石蕊試紙的兩端潤濕，中間保持干燥并放入T型導(dǎo)管中，然后，把裝有石灰石部分的導(dǎo)管放入盛有鹽酸的試管中，同學(xué)們會看到，只有下端的石蕊變紅了，此時，再讓學(xué)生用塞子堵住下端管口，又會發(fā)現(xiàn)上端的石蕊慢慢也變紅了，而中間部分一直不變色，通過這個對比實(shí)驗(yàn)學(xué)生們得出了兩個結(jié)論：1.二氧化碳的密度比空氣大;2.使石蕊變色的物質(zhì)既不是二氧化碳也不是水，而是由二氧化碳與水反應(yīng)形成的碳酸。再觀察剛才的石蕊試紙，我們可以看到紅色部分變回了紫色，表明碳酸不穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)探究2，二氧化碳是否可燃、能否助燃。學(xué)生們將燃著的木條放在上端口，發(fā)現(xiàn)火焰熄滅，二氧化碳無法點(diǎn)燃，得出二氧化碳不可燃、不助燃的性質(zhì)。探究3，二氧化碳能否與石灰水反應(yīng)。同學(xué)們先堵住上端口，在下端口采用盛有石灰水的燒杯，石灰水出現(xiàn)了渾濁的現(xiàn)象，說明二氧化碳能與澄清石灰水中的氫氧化鈣反應(yīng)。經(jīng)過這個環(huán)節(jié)，學(xué)生們感受到了微型化實(shí)驗(yàn)的魅力，對實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新興趣也會提高，創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神得到了增強(qiáng)，創(chuàng)新思維得以拓展。

本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計以學(xué)生為主體、以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)、以課本原始實(shí)驗(yàn)為起點(diǎn)，通過親自實(shí)踐，激發(fā)了學(xué)生優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新意識。傳統(tǒng)的教材實(shí)驗(yàn)與改進(jìn)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，不僅可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神，還可以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的精神，通過學(xué)生親自實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問題和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)等一系列活動，培養(yǎng)了學(xué)生的動手實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力。本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計適應(yīng)了素質(zhì)教育的需求，學(xué)生們也可以很好地掌握二氧化碳的性質(zhì)。哈佛大學(xué)心理學(xué)教授布魯納認(rèn)為：最精湛的教學(xué)藝術(shù)，最高的原則是讓學(xué)生自己提出問題。根據(jù)學(xué)生自己所提出的問題以及設(shè)想，不斷優(yōu)化、簡化和微型化實(shí)驗(yàn)，可讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中進(jìn)行設(shè)計、在設(shè)計中學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，提高他們的創(chuàng)新能力和科學(xué)探究能力。

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