小蘇打和白醋的變化

湖北省武漢市光谷第一小學(xué)(430074) 張文婭

1 實(shí)驗(yàn)器材

(1)改進(jìn)前：敞口玻璃杯1個(gè)、玻璃片、蠟燭、細(xì)木條(見圖1)。

(2)改進(jìn)后：多功能集放氣裝置(包含：尾巴氣球1個(gè)、導(dǎo)氣管1根、濾片1個(gè)、調(diào)速開關(guān)1個(gè))、溫度傳感器、分層蠟燭臺、錐形瓶(見圖2)。

圖1 改進(jìn)前的實(shí)驗(yàn)裝置

圖2 改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置

2 實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路

2.1 實(shí)驗(yàn)原理

小蘇打和白醋混合發(fā)生化學(xué)變化,反應(yīng)產(chǎn)生大量二氧化碳?xì)怏w,使液體溫度降低。二氧化碳?xì)怏w不支持燃燒,二氧化碳?xì)怏w比空氣重。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路

本課主要對產(chǎn)生氣體這一化學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行探究,所以本課實(shí)驗(yàn)要抓住產(chǎn)生氣體的關(guān)鍵,但使用教材中的裝置時(shí)學(xué)生出現(xiàn)了一些問題,具體內(nèi)容見表1。

在幾個(gè)班的教學(xué)中,學(xué)生幾乎出現(xiàn)了同樣的問題,所以筆者嘗試將原有裝置進(jìn)行優(yōu)化改造。

表1 使用教材中的裝置時(shí)學(xué)生出現(xiàn)的問題

3 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新改進(jìn)要點(diǎn)

使用學(xué)生熟悉的物品(氣球和輸液裝置)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),通過精心設(shè)計(jì),讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加具體、可視、可控,讓集氣、放氣操作更加方便。創(chuàng)新點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾方面。

3.1 集氣裝置優(yōu)勢

(1)產(chǎn)生氣體的現(xiàn)象更明顯,氣體可視化;(2)劇烈反應(yīng),錐形瓶內(nèi)氣泡不會外溢;(3)氣球可將反應(yīng)產(chǎn)生的大量氣體全部貯存;(4)避免外部空氣混入。

3.2 放氣裝置優(yōu)勢

(1)調(diào)速開關(guān)把控集氣裝置的開、關(guān),提升整個(gè)裝置的密閉性;(2)調(diào)速旋鈕控制每次檢驗(yàn)時(shí)的氣體用量,隨用隨取。

3.3 分層蠟燭臺優(yōu)勢

(1)燭臺外部燒杯使檢驗(yàn)時(shí)的二氧化碳?xì)怏w更加集中,提升實(shí)驗(yàn)效率;(2)蠟燭從下往上依次熄滅,產(chǎn)生的氣體比空氣重的現(xiàn)象更明顯。

3.4 溫度傳感器優(yōu)勢

數(shù)字化監(jiān)測溫度,數(shù)據(jù)和實(shí)際結(jié)合更有說服力。

4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)

4.1 科學(xué)知識

小蘇打和白醋會發(fā)生化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生新的物質(zhì)。二氧化碳是具有特殊性質(zhì)的一種氣體。

4.2 科學(xué)探究

能用感官全面觀察小蘇打和白醋,能使用改進(jìn)后的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

4.3 科學(xué)態(tài)度

讓學(xué)生懂得只有用足夠的證據(jù)才能做出正確的判斷,知道得出科學(xué)結(jié)論需要經(jīng)過嚴(yán)密的邏輯推理。

4.4 科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境

通過使用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置認(rèn)識到變化是有規(guī)律的,規(guī)律是可以被我們認(rèn)識的。

5 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

5.1 小蘇打和白醋混合

在認(rèn)識和了解創(chuàng)新裝置的基礎(chǔ)上,使用多功能集放氣裝置收集小蘇打和白醋混合產(chǎn)生的氣體,借助溫度傳感器觀察溫度變化。

5.2 檢驗(yàn)氣體

使用新裝置來檢驗(yàn)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體,得出該氣體不支持燃燒且比空氣重的特性。

5.3 拓展對比

多功能集放氣裝置支持多種檢驗(yàn)方式,該裝置可套在可樂瓶口,將可樂中的氣體與本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的氣體進(jìn)行對比。

6 實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程

實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)后,教學(xué)過程也必須進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整,否則改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置在一開始就限制了學(xué)生的思路,在觀察實(shí)驗(yàn)時(shí)學(xué)生只會注意到氣球膨脹,而忽略了伴隨的其他變化。改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程設(shè)計(jì)如下。

6.1 實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入,聚焦氣泡

6.1.1 小蘇打和白醋的混合初步體驗(yàn)

教師演示實(shí)驗(yàn)：用玻璃杯將大量小蘇打和白醋(學(xué)生不知)混合,反應(yīng)劇烈,大量泡沫(氣泡)溢出,激發(fā)學(xué)生認(rèn)識這兩種物質(zhì)的興趣和初步的證據(jù)意識。

6.1.2 引出小蘇打和白醋

(1)觀察小蘇打和白醋;(2)學(xué)生觀察小蘇打和白醋,記錄它們各自的特點(diǎn);(3)學(xué)生匯報(bào),描述特點(diǎn);(4)教師提問：將小蘇打和白醋混合會出現(xiàn)什么變化?

6.1.3 小蘇打和白醋混合

(1)教師提問：除了氣泡,還有其他變化嗎?(2)教師利用“特制”的實(shí)驗(yàn)器材來混合小蘇打和白醋,將會有更多的發(fā)現(xiàn);(3)教師微課介紹實(shí)驗(yàn)器材及實(shí)驗(yàn)步驟：①實(shí)驗(yàn)器材：錐形瓶、溫度傳感器、多功能集放氣裝置。②實(shí)驗(yàn)步驟：關(guān)閉調(diào)速器開關(guān);把裝有小蘇打的氣球套在錐形瓶上;將小蘇打倒入錐形瓶。(4)學(xué)生實(shí)驗(yàn),觀察記錄并進(jìn)行匯報(bào)。6.1.4 判斷產(chǎn)生的氣體

學(xué)生針對問題,提出猜想,結(jié)合教師提供的氣體性質(zhì)表,自行討論實(shí)驗(yàn)方案,見表3。學(xué)生交流匯報(bào)實(shí)驗(yàn)方案。教師微課展示實(shí)驗(yàn)器材及操作步驟。

表3 實(shí)驗(yàn)方案

(1)驗(yàn)證產(chǎn)生的氣體是否支持燃燒：往集氣瓶里插入正在燃燒的細(xì)竹條,與空集氣瓶實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對比。(2)驗(yàn)證該氣體的輕重：點(diǎn)燃蠟燭,將導(dǎo)管口伸入分層蠟燭臺口內(nèi),導(dǎo)管口不要對著燭焰,打開調(diào)速開關(guān)。 (3)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn),交流匯報(bào)并得出結(jié)論：以上2個(gè)實(shí)驗(yàn)說明這種氣體不同于空氣,它不支持燃燒且比空氣重。 (4)歸納總結(jié),拓展提升?？茖W(xué)家經(jīng)過大量的研究,已經(jīng)確定：小蘇打和白醋混合后產(chǎn)生的氣體就是二氧化碳。小蘇打和白醋混合后產(chǎn)生了新物質(zhì),這樣的變化屬于化學(xué)變化。

7 實(shí)驗(yàn)效果評價(jià)

(1)實(shí)驗(yàn)效率提升：教科書提供的實(shí)驗(yàn)材料簡單,學(xué)生操作安全。但是教學(xué)預(yù)設(shè)和實(shí)際生成之間總有一些差距,實(shí)際操作遇到的問題很容易打亂學(xué)生的探究思路,影響實(shí)驗(yàn)效率。改進(jìn)后的裝置整體優(yōu)化,學(xué)生可以全身心的參與到實(shí)驗(yàn)過程中,大大提升了實(shí)驗(yàn)效率。(2)思維方式提升：本課第三部分“判斷產(chǎn)生了什么氣體”是一個(gè)很重要的驗(yàn)證活動(dòng),也是培養(yǎng)學(xué)生思維發(fā)展的極好時(shí)機(jī)。改進(jìn)后的裝置可以給學(xué)生的多種探究方式提供支持,極大地訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)證思維。

改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)器材還在繼續(xù)探索,繼續(xù)優(yōu)化提升。量 “生”定制的器材,將助力更加高效的課堂。