創(chuàng)新化學(xué)實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生興趣

■吳良根

化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)既是化學(xué)學(xué)習(xí)的內(nèi)容，也是學(xué)好化學(xué)的方法與手段。九年級(jí)屬于化學(xué)學(xué)科的入門階段，雖然教材中涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，但簡(jiǎn)單易記。于是，很多化學(xué)教師忽略了讓學(xué)生在體驗(yàn)中構(gòu)建化學(xué)知識(shí)的重要性，甚至秉持“做實(shí)驗(yàn)不如講實(shí)驗(yàn)，講實(shí)驗(yàn)不如背實(shí)驗(yàn)”的觀念，強(qiáng)迫學(xué)生記現(xiàn)象、記結(jié)論、記化學(xué)用語(yǔ)。這種做法雖然可能在短期內(nèi)收獲不錯(cuò)的應(yīng)試效果，但長(zhǎng)此以往，就會(huì)令學(xué)生失去對(duì)化學(xué)學(xué)科的興趣。因此，化學(xué)教師在教學(xué)中，要注意改進(jìn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)新探究性實(shí)驗(yàn)，促使學(xué)生在體驗(yàn)中學(xué)習(xí)原理，在活動(dòng)中構(gòu)建體系，在應(yīng)用中鞏固知識(shí)。下面，筆者就以“奇妙的二氧化碳”一課為例，談?wù)勅绾胃倪M(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)新課堂教學(xué)。

教學(xué)片段一：二氧化碳的滅火實(shí)驗(yàn)

【教材實(shí)驗(yàn)】在一個(gè)大燒杯中放置兩支燃燒著的高度不一的蠟燭，然后將一瓶二氧化碳?xì)怏w沿?zé)谳p輕倒入燒杯中（圖1）。下面的蠟燭比上面的蠟燭先熄滅，證明二氧化碳的密度比空氣大，且二氧化碳不能燃燒，也不支持燃燒。

圖1

【思考】在按照?qǐng)D1操作實(shí)驗(yàn)時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)上面的蠟燭先熄滅的情況，這是因?yàn)椴僮髡卟簧鲗⒍趸枷鹊乖谏厦嫦灎T的火焰上了；還有可能出現(xiàn)兩支蠟燭都不熄滅的情況，原因是燒杯體積較大而集氣瓶較小，致使倒入的二氧化碳不能覆蓋住蠟燭的火焰。這樣就會(huì)造成由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不能得出應(yīng)有實(shí)驗(yàn)結(jié)論的狀況。

【改進(jìn)實(shí)驗(yàn)】在一個(gè)透明的、長(zhǎng)方形的玻璃容器內(nèi)，放置五支高度不一的已點(diǎn)燃的蠟燭（圖2）。將運(yùn)送二氧化碳?xì)怏w的玻璃導(dǎo)管通入容器，且導(dǎo)管離最高的蠟燭最近（中間有一個(gè)擋板）。同時(shí)，在最低的蠟燭處放一個(gè)能檢測(cè)二氧化碳?xì)怏w含量的傳感器。觀察到的現(xiàn)象是：隨著二氧化碳?xì)怏w的通入，最低的蠟燭先熄滅，然后其他蠟燭從低到高依次熄滅；傳感器顯示二氧化碳的濃度逐漸升高。等蠟燭全部熄滅后，拿出二氧化碳傳感器，然后用坩堝鉗夾持一段燃燒著的鎂條伸入到容器中。觀察到的現(xiàn)象是：鎂條在容器內(nèi)劇烈燃燒，發(fā)出白光，放出大量的熱；同時(shí)，容器壁上出現(xiàn)小黑點(diǎn)。

圖2

【反思】實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后，蠟燭增多了，學(xué)生會(huì)感到實(shí)驗(yàn)更加有趣。實(shí)驗(yàn)還增加了二氧化碳傳感器，能讓學(xué)生明顯感到集氣瓶中的二氧化碳在傾倒時(shí)，像水一樣進(jìn)入容器，先淹沒最低的蠟燭。實(shí)驗(yàn)中最令學(xué)生關(guān)注的是：雖然最高的蠟燭離通入二氧化碳的導(dǎo)管最近，但離導(dǎo)管最遠(yuǎn)的，也是最低的蠟燭，是最先熄滅的；然后，其他蠟燭從右向左、從低到高相繼熄滅。二氧化碳的密度大于空氣，不能燃燒也不支持燃燒的性質(zhì)得到充分體現(xiàn)。

接下來(lái)的鎂條燃燒實(shí)驗(yàn)，既充分利用了容器內(nèi)的二氧化碳?xì)怏w，又讓學(xué)生知道，雖然二氧化碳是一種常用的滅火劑，但有的物質(zhì)，如鎂，卻可以在二氧化碳中燃燒，因此，選擇滅火劑還是要根據(jù)燃燒物的具體情況而定。

教學(xué)片段二：二氧化碳與水反應(yīng)的研究

【教材實(shí)驗(yàn)】打開汽水瓶蓋，用一個(gè)帶有導(dǎo)管的橡皮塞塞緊瓶口。由于瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小，所以溶解在飲料中的二氧化碳就會(huì)外逸，通過(guò)導(dǎo)管進(jìn)入水中，并與水發(fā)生化學(xué)作用，生成令紫色石蕊試液呈現(xiàn)紅色的物質(zhì)——碳酸。（圖3）然后，將試管放在酒精燈上加熱，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，碳酸是一種不穩(wěn)定的物質(zhì)，稍微加熱就會(huì)分解成二氧化碳和水。二氧化碳從水中逸出后，石蕊試液重新變成紫色。

圖3

【思考】教材實(shí)驗(yàn)只是讓學(xué)生先記住酸溶液能使紫色石蕊試液變紅的結(jié)論，然后完成了一個(gè)驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)而已。由于紫色與紅色比較接近，因此操作者一般要將原石蕊試液的顏色與變色后的溶液進(jìn)行對(duì)比，有時(shí)為了對(duì)比效果明顯，還要在試劑瓶后襯一張白紙。

【改進(jìn)實(shí)驗(yàn)】用吸水性較好且有一定柔韌性的紙折出若干朵小花，將其完全浸入石蕊試液中，取出晾干后，再浸入石蕊試液中……重復(fù)這一步驟，直到紙花變成明顯的紫色為止。

步驟一：向第一朵紙花噴水，向第二朵紙花噴鹽酸溶液，向第三朵紙花噴硫酸溶液，向第四朵紙花噴醋酸溶液。觀察到的現(xiàn)象是：噴水的紙花不變色，而噴鹽酸、硫酸和醋酸溶液的紙花變成了紅色。這說(shuō)明石蕊試液遇水不變色，遇酸性溶液則變成紅色。

步驟二：將第五朵紙花放入集滿二氧化碳的集氣瓶中，紙花不變色。這說(shuō)明二氧化碳不能使石蕊變色。

步驟三：向第六朵紙花噴水，使其濕潤(rùn)，然后將其放入集滿二氧化碳的集氣瓶中，紙花變成紅色。這說(shuō)明此時(shí)有酸存在——二氧化碳與水反應(yīng)，生成了碳酸。

步驟四：取出步驟一和步驟三中已經(jīng)變色的紙花，分別放在酒精燈上加熱。步驟一中變紅的紙花不變色，而步驟三中的紙花變?yōu)樽仙?。這說(shuō)明步驟三中生成的碳酸不穩(wěn)定，遇熱就會(huì)分解。

【反思】改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)與原實(shí)驗(yàn)相比，內(nèi)容更加豐富。用紙花呈現(xiàn)變色現(xiàn)象，趣味性強(qiáng)。不同顏色的花朵放在一起，實(shí)驗(yàn)效果更加明顯。更重要的是，紫色石蕊遇酸性溶液變?yōu)榧t色的結(jié)論是學(xué)生通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)得到的，這比單純地讓學(xué)生記一個(gè)結(jié)論的教學(xué)效果更好。

教學(xué)片段三：二氧化碳與澄清石灰水反應(yīng)的研究

【教材實(shí)驗(yàn)】將發(fā)生裝置中的二氧化碳?xì)怏w用玻璃導(dǎo)管通入裝有少量澄清石灰水的試管中，石灰水變得渾濁。化學(xué)上常用這個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)二氧化碳?xì)怏w。

【思考】該實(shí)驗(yàn)操作較為簡(jiǎn)單，也僅僅為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，趣味性不強(qiáng)，并且在操作過(guò)程中，二氧化碳容易過(guò)量，石灰水一下子又變澄清了。遇到這種情況，教師還要花時(shí)間去講解為何石灰水會(huì)“先變渾后變清”。由于認(rèn)知局限，即使聽了教師講解，學(xué)生往往還是十分茫然。

【改進(jìn)實(shí)驗(yàn)】用圓底燒瓶收集一瓶二氧化碳?xì)怏w后，立即塞上一個(gè)雙孔的橡皮塞。在雙孔橡皮塞的一個(gè)小孔內(nèi)，插入一根帶止水夾的導(dǎo)管；在另一個(gè)小孔內(nèi)，插入一根吸入新配制的澄清石灰水的滴管。將導(dǎo)管插入盛有新配制的澄清石灰水的燒杯中，將圓底燒瓶固定在鐵架臺(tái)上。用手?jǐn)D壓滴管的膠頭，將澄清石灰水?dāng)D入燒瓶?jī)?nèi)，然后打開止水夾。觀察到的現(xiàn)象是：燒杯中的澄清石灰水順導(dǎo)管逆向流入燒瓶?jī)?nèi)，形成乳白色的噴泉。（圖4）

圖4

【反思】改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)先將滴管內(nèi)的澄清石灰水?dāng)D入燒瓶?jī)?nèi)。澄清石灰水與燒瓶?jī)?nèi)的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，燒瓶?jī)?nèi)壓力變小。燒杯中的澄清石灰水沿著導(dǎo)管被吸入燒瓶?jī)?nèi)，進(jìn)一步與燒瓶?jī)?nèi)的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，生成白色渾濁物，形成乳白色的噴泉。這一實(shí)驗(yàn)不僅能說(shuō)明二氧化碳可以與石灰水反應(yīng)，而且具有很強(qiáng)的視覺沖擊力，可以極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，該實(shí)驗(yàn)也不會(huì)因二氧化碳過(guò)量而為教學(xué)帶來(lái)干擾。

通過(guò)以上教學(xué)片段，我們可以得知，優(yōu)化和改進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)原理更科學(xué)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯、實(shí)驗(yàn)結(jié)論更可靠，是實(shí)現(xiàn)高效化學(xué)課堂的重要因素。初中學(xué)生剛開始學(xué)習(xí)化學(xué)，教師如果能夠設(shè)計(jì)出更多的優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)，就能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，保持他們學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情。這對(duì)學(xué)生在化學(xué)方面的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。