STEAM視域下高中化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)研究

基金項(xiàng)目：本文系2019年度泉州市基礎(chǔ)教育課程教學(xué)研究立項(xiàng)課題“STEM視域下高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探究”（課題批準(zhǔn)號(hào)QJYKT2019-045）階段性研究成果

摘要：實(shí)驗(yàn)課程是高中階段化學(xué)課程的重要組成部分，在幫助學(xué)生理解和掌握相關(guān)化學(xué)理論知識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生探究能力、知識(shí)應(yīng)用能力、動(dòng)手實(shí)踐能力方面有不可或缺的作用。因此，加強(qiáng)對(duì)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視十分必要。焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)是高中化學(xué)的常見(jiàn)實(shí)驗(yàn)之一，既往在進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)操作時(shí)多存在有操作煩瑣、現(xiàn)象不明顯等不足之處，不利于學(xué)生觀察。本文就以STEAM理念為基礎(chǔ)，對(duì)焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新優(yōu)化方式進(jìn)行探究，以達(dá)到更好的實(shí)驗(yàn)效果。

關(guān)鍵詞：STEAM理念；高中化學(xué)；創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1992-7711（2021）01-0125

將STEAM教育運(yùn)用于高中化學(xué)教學(xué)中，不僅能夠引導(dǎo)學(xué)生更深入地學(xué)習(xí)知識(shí)，提升學(xué)生的課堂參與度，同時(shí)還有利于提升學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力?；诖耍敬窝芯恐芯鸵許TEAM教育為基礎(chǔ)，探究高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新策略。

一、問(wèn)題的提出

焰色反應(yīng)為高中化學(xué)的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展能夠幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)知識(shí)與日常生活的緊密關(guān)聯(lián)，同時(shí)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)藝術(shù)美感有十分重要的作用。但既往課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)中多存在一定的不足和問(wèn)題。筆者通過(guò)查閱文獻(xiàn)的方式對(duì)多種改進(jìn)方法進(jìn)行總結(jié)分析，并嘗試進(jìn)行了鋁箔法、噴霧瓶法、試紙法等多種實(shí)驗(yàn)方法，并對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，然后自主設(shè)計(jì)了噴霧瓶法來(lái)開(kāi)展焰色反應(yīng)。以STEAM理念為基礎(chǔ)，進(jìn)行跨學(xué)科融合學(xué)習(xí)，通過(guò)自制彩色火焰打火機(jī)、焰色反應(yīng)圖譜裝置等方式來(lái)創(chuàng)新優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，從而引導(dǎo)學(xué)生更好地體驗(yàn)焰色反應(yīng)帶來(lái)的化學(xué)藝術(shù)之美。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.實(shí)驗(yàn)原理

焰色反應(yīng)即某些金屬或其化合物進(jìn)行無(wú)色火焰灼燒時(shí)所呈現(xiàn)的特殊顏色火焰的現(xiàn)象。教材中的實(shí)驗(yàn)方法是以鎳鉻合金或鉑等金屬絲承載金屬，然后置于酒精燈火焰上灼燒，從而形成特征顏色。本實(shí)驗(yàn)以自主研制的彩色火焰打火機(jī)、焰色反應(yīng)圖譜裝置、特定配比噴霧瓶等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.實(shí)驗(yàn)用品及實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)用品主要分為實(shí)驗(yàn)藥品及實(shí)驗(yàn)儀器兩大類(lèi)，實(shí)驗(yàn)藥品包括純固體藥物（如氯化銅、氯化鈉、氯化鈣等）及純液體藥品（如鹽酸、蒸餾水、無(wú)水乙醇等）。實(shí)驗(yàn)儀器主要包括貨叉、噴霧瓶、酒精燈、升降臺(tái)、燒杯、打火機(jī)、鉆玻璃、棉簽、坩堝鉗、脫脂棉、鉑絲、濕抹布、焰色反應(yīng)圖譜裝置等。

實(shí)驗(yàn)裝置主要是指自主研制的噴霧瓶裝置、彩色火焰打火機(jī)裝置及焰色反應(yīng)圖譜裝置。

三、實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1.以噴霧瓶法改進(jìn)焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)

逐步嘗試噴霧溶液中各成分比例，獲取的黃色尾焰影響最小、現(xiàn)象最明顯的配比。發(fā)現(xiàn)將綠豆粒大小的金屬鹽固體溶液溶于100mL水中，并按照水和酒精1∶1.5的配比制作溶液，然后以稍微濕潤(rùn)的棉花蘸取酒精，點(diǎn)燃后便可見(jiàn)焰色較純、火焰團(tuán)較大的火焰。該實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)明顯，便于學(xué)生觀察。

2.以彩色火焰打火機(jī)改進(jìn)焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)

以噴火口不涂金屬鹽的打火機(jī)為空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)，然后再取四個(gè)彩色火焰打火機(jī)，分別在其噴火口周?chē)磕然c、氯化鉀、氯化銅、氯化鈣等金屬鹽，然后按下打火機(jī)就可見(jiàn)有不同顏色的火焰呈現(xiàn)。以該裝置進(jìn)行焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)操作，一方面具有取材方便，且貼近學(xué)生生活，有利于引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)知識(shí)和日常生活的緊密聯(lián)系，同時(shí)也能讓學(xué)生在觀看實(shí)驗(yàn)、動(dòng)手實(shí)踐的過(guò)程中逐漸形成思維遷移能力，從而讓學(xué)生更好地體會(huì)化學(xué)的創(chuàng)造美。另一方面，該實(shí)驗(yàn)通過(guò)在打火機(jī)周?chē)磕ú煌慕饘冫}可以呈現(xiàn)出不同的火焰顏色，有利于達(dá)到通過(guò)化學(xué)美來(lái)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激活學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)在動(dòng)力的效果。

3.以焰色反應(yīng)圖譜裝置改進(jìn)焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)

該實(shí)驗(yàn)需以丁烷作為染料，然后在彩色火焰打火機(jī)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，連接有四個(gè)并排噴火嘴的燃?xì)夤?，然后進(jìn)行包裝，支撐焰色反應(yīng)圖譜裝置。利用該裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可獲取淡藍(lán)色火焰；然后以棉簽代替鉑絲，明確棉簽不會(huì)對(duì)焰色產(chǎn)生影響；然后再蘸取藥品進(jìn)行灼燒，可見(jiàn)明顯現(xiàn)象，明確藥品狀態(tài)不會(huì)對(duì)焰色反應(yīng)產(chǎn)生影響。在此基礎(chǔ)上，以該裝置對(duì)課本上提到的7種金屬元素的焰色反應(yīng)現(xiàn)象進(jìn)行呈現(xiàn)，并拍照形成自制的焰色反應(yīng)化學(xué)圖譜。以該裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，具有火焰溫度高、顯色速度快、且可消除黃色火焰干擾等優(yōu)點(diǎn)，反應(yīng)現(xiàn)象更明顯、更準(zhǔn)確，便于學(xué)生觀察；同時(shí)該實(shí)驗(yàn)還可突破液體局限，通過(guò)棉簽蘸取固體或液體藥品的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；并且該實(shí)驗(yàn)還可同時(shí)進(jìn)行四種金屬元素的焰色反應(yīng)，讓學(xué)生直觀地進(jìn)行對(duì)比觀察，為學(xué)生帶來(lái)更直觀的印象，利于學(xué)生掌握相關(guān)知識(shí)。

四、結(jié)論

在實(shí)際教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生熟悉焰色反應(yīng)原理后，以STEAM理念為基礎(chǔ)，在分析總結(jié)各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)方式優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，以自制焰色反應(yīng)圖譜裝置、噴霧瓶裝置、彩色火焰打火機(jī)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新優(yōu)化。三種裝置在改進(jìn)焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)方面均有一定的優(yōu)勢(shì)，其中噴霧瓶法具有現(xiàn)象明顯、穩(wěn)定性好等優(yōu)勢(shì)；而彩色火焰打火機(jī)法則更易于取材，且簡(jiǎn)單易操作；焰色反應(yīng)圖譜裝置更有針對(duì)性，并可更好地對(duì)課本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行再現(xiàn)。上述三種實(shí)驗(yàn)方案在改進(jìn)教學(xué)效果、提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣方面均有積極作用和價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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[3]許亮亮，鄒正，馬嘉源.基于STEAM教育的高中化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)研究——以“化學(xué)紅綠燈振蕩反應(yīng)最優(yōu)條件探究”為例[J].化學(xué)教育（中英文），2017（21）.

作者簡(jiǎn)介：劉建桂（1982-），男，泉州第五中學(xué)中級(jí)教師。

（作者單位：福建省泉州第五中學(xué)362000）