如何優(yōu)化實驗室氧氣制取實驗

摘?要：本文介紹了實驗室氧氣制取實驗存在的問題以及相應(yīng)的解決對策，包括實驗準備階段、實驗開展階段、實驗反思。

關(guān)鍵詞：氧氣制取;實驗;優(yōu)化

《義務(wù)教育化學(xué)課程標準》明確規(guī)定，“氧氣的制取和性質(zhì)”為學(xué)生必須完成的8個基礎(chǔ)實驗之一。因此，該實驗的重要性不言而喻。它是初中生接觸的第一個系統(tǒng)的化學(xué)實驗，是學(xué)生化學(xué)實驗的開始，也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)化學(xué)實驗意識的開始。

但是，不可否認，這個實驗仍存在不少問題。第一，初中生的心理特征呈現(xiàn)出對化學(xué)實驗有強烈好奇心，但由于同伴合作和多感官協(xié)調(diào)，實驗課堂容易出現(xiàn)雜亂無章的狀態(tài)。第二，由于高錳酸鉀具有強氧化性和強腐蝕性，皮膚接觸后會被灼傷呈棕黑色。遇水變藍紫色、極難清洗，接觸的毛巾、衣服、臺面都會被腐蝕產(chǎn)生黑點。實驗后，實驗室會呈現(xiàn)臟亂、難清理，學(xué)生做實驗的體驗較差，給學(xué)生留下化學(xué)實驗很臟、很亂、很危險的第一印象，影響學(xué)生的科學(xué)實驗熱情。第三，應(yīng)試實驗，導(dǎo)致化學(xué)實驗教學(xué)有效性大大降低。老師的實驗操作技能比較薄弱，實驗課堂的設(shè)計比較簡單。

如何優(yōu)化“氧氣的制取和性質(zhì)”實驗課，需要備課組、任課老師、實驗員、學(xué)生多方面配合，下面是我們學(xué)校在實驗教學(xué)中的一些做法。

一、 準備階段

（一）任課老師

以備課組的形式提早一周向?qū)嶒瀱T提供《演示實驗通知單》《學(xué)生實驗通知單》，包括實驗器材、實驗試劑、器材演示圖等，尤其是實驗課的具體排課表，提出實驗申請。待實驗員將所有實驗器材準備好后，備課組所有老師來實驗室，做預(yù)實驗，并確保實驗成功，同時對實驗中學(xué)生容易出現(xiàn)的問題、重難點心中有數(shù)，并進一步確認和核對實驗器材，及時跟實驗員溝通需求。

由于高錳酸鉀屬于易制毒易制爆的雙重管控危險化學(xué)藥品，需要雙人雙鎖、定量取用，同時做好?；妨飨虮淼怯洝⑽；饭倬W(wǎng)報備。因此我們在保證實驗?zāi)芡瓿傻那疤嵯?，盡量控制用量，對學(xué)生的高錳酸鉀使用量需要有明確指令。通過前期預(yù)實驗，我們確定高錳酸鉀的用量，4～5勺藥匙約6～8g，反應(yīng)能收集3個集氣瓶（2小1大）的氧氣，用于完成3個性質(zhì)驗證的實驗，因而課堂中我們跟學(xué)生溝通加高錳酸鉀4～5勺即可。

（二）實驗員

根據(jù)前期實驗反饋，實驗員需要及時準備實驗儀器、實驗試劑，做好實驗布置，同時提出實驗注意事項。

1. 儀器的準備

（1）玻璃彎管

由于高錳酸鉀制取氧氣實驗采用的是排水法，排水法用小角度（小于90度）長進短出的玻璃導(dǎo)管比較方便。選擇常用的與乳膠管匹配的5～6mm的玻璃長管，先確定合適長度，用銼刀切割，然后雙手用巧力掰斷。玻璃導(dǎo)管彎制技術(shù)，常用方法是點燃酒精噴燈，通過加熱至熔融狀態(tài)，徒手彎制，需要注意技巧，保證彎管處玻璃中空。同時將玻璃導(dǎo)管兩頭進行加熱，使其光滑，不扎手。剛剛燒制的玻璃彎管放置在石棉網(wǎng)上冷卻。

（2）橡膠塞打孔

①選擇合適孔徑的針錦銼。②將橡膠塞用夾子固定好，調(diào)整螺母，使橡膠塞位置居中，小面積的那面朝電鉆。③打開電源開關(guān)，一手向外拉手持開關(guān)，電鉆慢慢推進，打穿后，可以退回來，反復(fù)幾次即可。④用玻璃管試孔，可以通過沾水減少摩擦使其穿過。如果太緊可以再次擴孔。

（3）集氣瓶的準備

備課組計劃讓學(xué)生完成性質(zhì)研究三個實驗，包括熄滅木條復(fù)燃，木炭在氧氣中的燃燒試驗，鐵絲在氧氣中的燃燒試驗，故需要三個集氣瓶（兩小一大）?？紤]到鐵絲燃燒試驗需要含量較高、純度較大的氧氣，故選擇大集氣瓶，且讓學(xué)生用于第二瓶收集。

2. 試劑的準備

（1）配置澄清石灰水

前期實驗發(fā)現(xiàn)，澄清石灰水在呼出氣體的集氣瓶中不變渾濁，分析原因確定是上學(xué)期剩下的石灰水，時間長了溶液中氫氧化鈣因與空氣中二氧化碳反應(yīng)而導(dǎo)致含量變少了，故需要現(xiàn)配現(xiàn)用。取2g氫氧化鈣，加至1000mL蒸餾水，攪拌過夜溶解配置過飽和溶液，過濾，分裝。

（2）鐵絲準備

本實驗要驗證鐵絲在氧氣中燃燒試驗，故要準備鐵絲。采用新的石棉網(wǎng)上的細鐵絲，將其取下，讓學(xué)生均勻繞在火柴上，10圈左右。點燃酒精燈，用坩堝鉗夾住火柴點燃，待燃燒后伸進裝滿氧氣的集氣瓶，觀察實驗現(xiàn)象。

3. 注意事項

（1）統(tǒng)一的實驗器材擺放

之前由于沒有統(tǒng)一的實驗器材擺放標準，且不同老師要求不一，學(xué)生在實驗后隨意擺放器材，導(dǎo)致下一個班級實驗前桌面雜亂，無法很快確認器材是否沒問題，且實驗體驗較差。

后來，實驗員在黑板上寫實驗器材擺放圖。該現(xiàn)象有所緩解，一個班級有近1/3同學(xué)能正確擺放。通過觀察，我們發(fā)現(xiàn)，首先，黑板中字跡較小，后面同學(xué)看不清。其次，黑板上的部分實驗器材名稱學(xué)生沒辦法跟實物進行準確一一對應(yīng)。最后，有些同學(xué)覺得看黑板擺放，比較麻煩，干脆隨便亂擺。

現(xiàn)在，實驗員取出一套實驗器材，根據(jù)要求擺放，同時拍照，做成PPT，下面?zhèn)渥嶒炂鞑拿Q。實驗前，學(xué)生根據(jù)黑板PPT的實驗器材擺放圖來確認實驗器材是否完整，有無破損，并及時跟老師反饋。實驗結(jié)束后，學(xué)生根據(jù)黑板PPT的實驗器材擺放圖整理桌面，同時確保桌面無水漬、無垃圾，并讓老師檢查確認。

圖1?實驗器材擺放圖（PPT）

圖2?垃圾分類（PPT）

實驗后，我們發(fā)現(xiàn)PPT這方法簡單、易執(zhí)行、效果明顯，近80%學(xué)生能根據(jù)PPT的圖片，獨立快速、明確地進行擺放器材。同時，器材名稱的標注也進一步鞏固了學(xué)生的實驗基礎(chǔ)知識。最重要的是，由于統(tǒng)一的器材擺放要求，實驗室呈現(xiàn)整潔、規(guī)范的狀態(tài)，對于學(xué)生的實驗習(xí)慣養(yǎng)成有很好的作用。

（2）垃圾分類

現(xiàn)在全國進行垃圾分類，而高錳酸鉀的燃燒廢渣屬于“三廢”，需要回收，暫存在危化品室，最后統(tǒng)一請專業(yè)環(huán)保部門回收。火柴梗也作為有害物品進行回收。針對本實驗，講臺上放置3個1000mL大燒杯，分別回收廢渣、火柴梗、棉花，講臺上垃圾桶回收餐巾紙，紙盒內(nèi)回收玻璃碎片。讓學(xué)生將垃圾進行分類回收，讓垃圾分類的意識也貫徹在實驗課堂中。

（3）紙巾和抹布

學(xué)生自帶紙巾，用于擦拭桌上的高錳酸鉀沾水后的溶液，而水池的抹布僅用于擦拭集氣瓶放入水槽后手上桌上的水漬。紙巾和抹布的功能區(qū)分，有效地避免抹布沾染高錳酸鉀，導(dǎo)致水池、地面到處都是，高錳酸鉀有腐蝕性，易形成黑斑，極難清洗。

（4）試管不清洗

高錳酸鉀加熱時腐蝕試管使其變黑，不容易清洗，需要草酸等溶液浸泡一段時間才能脫色。如果按照常規(guī)實驗安排，要求學(xué)生清洗試管，會帶來若干問題。一，強腐蝕性的高錳酸鉀接觸后，會腐蝕皮膚產(chǎn)生黑點，這些黑點只有等到新皮膚長出后才會自然脫落，會需要好幾天，而這黑點會成為學(xué)生的困擾。二，學(xué)生在水池清洗試管，會將液體濺的到處都是，水池、地面、臺面、抹布，越洗越臟。三，試管不清洗，一方面對于后續(xù)班級實驗沒有太大干擾，另一方面由于不清洗節(jié)約大量水資源。因此，本實驗的試管要求學(xué)生全程不沾水不清洗。

二、 實驗開展階段

（一）進實驗室

學(xué)生在體育委員和老師的帶領(lǐng)下，排隊到達實驗室門口，靜音等候。老師同意后，有序進入教室，站在位置上，全程無聲，嚴格聽從老師指令。化學(xué)實驗本身就是具有危險性的實驗，需要學(xué)生思想上的重視，安全意識常記心中。所以實驗課上，老師要格外控制課堂紀律，對隨意說話、不聽指令、危險操作的學(xué)生要嚴肅批評，讓學(xué)生樹立規(guī)范實驗的意識。

（二）實驗要點的講解

正所謂“百聞不如一見，目見不如實驗”，學(xué)生在進行實驗教學(xué)前，老師要通過教室內(nèi)的演示實驗為學(xué)生詳細講解實驗的流程、注意事項以及突發(fā)情況等。

本節(jié)實驗課主要是氣體的制取，操作步驟用七個字總結(jié)：查、裝、定、收、移、熄（諧音：“茶莊定點收利息”）。任課老師在黑板上寫出七個關(guān)鍵字，并在實驗前跟學(xué)生再復(fù)習(xí)一次實驗流程，交代實驗中的注意事項、重難點、之前班級遇到的問題。這是學(xué)生第一次的化學(xué)實驗，老師課前的詳細實驗要點講解，能讓學(xué)生做到心中有數(shù)，再開展實驗。如果出現(xiàn)忘記做什么，看黑板板書后再自行進行。老師先講解，然后學(xué)生開展實驗，避免老師中途想起要再講點什么，中途讓學(xué)生停下來。后續(xù)學(xué)生實驗中，老師可以針對個別學(xué)生遇到的情況，進行一對一針對性指導(dǎo)。

（三）經(jīng)驗溝通

實驗員全程跟進第一堂實驗課，確保所有的試劑、器材能正常使用，有問題及時更換。裝置的氣密性有很多學(xué)生會做不出來，原因不一，有的是橡膠塞沒塞緊，有的是手溫太低，有的是本身裝備原因，這時候需要老師在邊上指導(dǎo)學(xué)生一一排查，并讓學(xué)生自己總結(jié)原因。老師應(yīng)該與實驗員多溝通，課堂中遇到的問題是否存在比較好的解決方式，或者通過前期的準備和提醒直接規(guī)避。實驗員和老師們通過微信工作群，及時分享實驗中的問題和經(jīng)驗。

（四）實驗課的整理

本年級最后一個班的實驗課，實驗員會提早跟任課老師溝通，占用約5分鐘時間，指導(dǎo)學(xué)生將所有實驗器材、實驗試劑分類歸置，放回化學(xué)準備間。同時讓學(xué)生清空自己桌面，教室恢復(fù)原狀。

三、 實驗的反思

如何優(yōu)化氧氣制取實驗，最大的關(guān)鍵點就在于前期的準備工作。充分的前期準備，讓學(xué)生能有明確的實驗指令，比如如何開展實驗、擺放實驗器材、垃圾分類等。這種情況下，學(xué)生能快速、準確地完成所有實驗。在一節(jié)課中，幾乎所有學(xué)生都能完成制取氧氣實驗，近80%學(xué)生能完成3個性質(zhì)驗證實驗，其中2/3學(xué)生能觀察到理想的實驗現(xiàn)象。部分老師由于課程設(shè)置緊湊，還有近5分鐘跟學(xué)生們交流實驗中遇到的問題和分析原因。

“氧氣的制取與性質(zhì)”實驗，作為初中學(xué)生的化學(xué)實驗第一課，它的是否成功對于學(xué)生的化學(xué)實驗意識有著舉足輕重的作用。學(xué)生初入化學(xué)實驗室，心理上有所期待、同時也是有所畏懼，害怕做不出來，怕爆炸，怕有危險。老師來化學(xué)實驗室，也會有所擔(dān)憂，學(xué)生太過激動，意外事件的發(fā)生，課堂紀律的混亂。而充足的實驗前期準備，讓學(xué)生能夠緊緊跟著老師步伐，完成實驗。最后絕大多數(shù)學(xué)生的實驗成功，能極大地提升學(xué)生自信心，激發(fā)科學(xué)實驗熱情，讓他們獲得自主、合作、探究的學(xué)習(xí)態(tài)度。

參考文獻：

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

[2]夏蘭.多層次開放實驗體系的教學(xué)實踐——以“氧氣的制取與性質(zhì)”為例[J].新課程（中學(xué)），2018（12）.

[3]孫娟燕.初中化學(xué)實驗教學(xué)凸顯的問題及應(yīng)對策略——以“制取氧氣”實驗為例[J].福建基礎(chǔ)教育研究，2017（8）.

作者簡介：

童茜茜，浙江省杭州市，浙江省杭州市采荷中學(xué)。