自制微型實(shí)驗(yàn)儀器在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

孫慶紅 張曉麗

摘 要 實(shí)驗(yàn)是初中化學(xué)教學(xué)基礎(chǔ)。在教學(xué)改革不斷推進(jìn)的過(guò)程中，自制微型實(shí)驗(yàn)儀器在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用既符合綠色化學(xué)理念，也可以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力。就自制微型實(shí)驗(yàn)儀器在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞 自制微型實(shí)驗(yàn)儀器；初中化學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；綠色化學(xué)

中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2018）11-0127-02

1 前言

自制微型實(shí)驗(yàn)儀器既有普通實(shí)驗(yàn)儀器的性能，又與實(shí)驗(yàn)儀器標(biāo)準(zhǔn)相契合，應(yīng)用在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，使實(shí)驗(yàn)操作更加簡(jiǎn)便，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯。同時(shí)，自制微型實(shí)驗(yàn)儀器多來(lái)源于生活中的廢舊物品，這無(wú)疑是倡導(dǎo)綠色化學(xué)理念的體現(xiàn)。因此，要重視自制微型實(shí)驗(yàn)儀器的制作及其在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。

2 自制微型實(shí)驗(yàn)儀器在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用意義

初中化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，而傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在實(shí)驗(yàn)操作復(fù)雜、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯、學(xué)生缺少實(shí)踐動(dòng)手機(jī)會(huì)等弊端，這極大影響了初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，限制了學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)能力的提升。自制微型實(shí)驗(yàn)儀器在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，保持了普通儀器的實(shí)驗(yàn)原理，與課程標(biāo)準(zhǔn)和教材實(shí)驗(yàn)高度匹配，具有以下幾個(gè)方面的意義。

1）實(shí)驗(yàn)裝置精細(xì)輕巧，但經(jīng)得起輕微碰撞，不但實(shí)驗(yàn)操作方便，而且由于容納的實(shí)驗(yàn)藥品少，化學(xué)反應(yīng)不至于過(guò)于強(qiáng)烈；即使學(xué)生操作中不慎發(fā)生意外，也不至于產(chǎn)生較大的危險(xiǎn)。這是自制微型實(shí)驗(yàn)儀器應(yīng)用的教學(xué)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)。

2）自制微型實(shí)驗(yàn)儀器的應(yīng)用，極大彌補(bǔ)了學(xué)校實(shí)驗(yàn)儀器的不足。由于自制微型實(shí)驗(yàn)儀器的制作材料多取材于生活中的廢舊物品，簡(jiǎn)約環(huán)保，符合綠色化學(xué)理念，可以潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的節(jié)約品質(zhì)和環(huán)保意識(shí)[1]。

3）自制微型實(shí)驗(yàn)儀器在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，容易激發(fā)學(xué)生的好奇心，促使學(xué)生產(chǎn)生對(duì)科學(xué)探究的興趣，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和克服困難的意志品質(zhì)。同時(shí)，在自制微型實(shí)驗(yàn)儀器制作過(guò)程中可以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作能力，對(duì)學(xué)生的發(fā)展大有裨益。

3 常見的自制微型實(shí)驗(yàn)儀器種類和材料

在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，很多實(shí)驗(yàn)可以運(yùn)用自制微型實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行，這些自制微型實(shí)驗(yàn)儀器主要有以下十種。

1）點(diǎn)滴板，主要用于酸堿鹽、氧化物反應(yīng)及不需加熱的實(shí)驗(yàn)反應(yīng)，可以用塑料鋁箔藥品包裝片制作。

2）滴瓶，實(shí)驗(yàn)中用于盛放液體或者擠壓滴出液體，可以使用廢舊的眼藥瓶制作，具體大小根據(jù)實(shí)驗(yàn)反應(yīng)需要而定。

3）加熱試管，主要用于試管內(nèi)的加熱實(shí)驗(yàn)，如高錳酸鉀分解實(shí)驗(yàn)，可以使用針劑安瓿瓶制作。

4）試管架，主要用于夾住加熱的試管，可以使用電線夾連接木質(zhì)手柄的方式進(jìn)行制作。

5）氣體發(fā)生器，主要應(yīng)用于固體和液體之間的反應(yīng)，或者加熱制取氣體的實(shí)驗(yàn)，如氫氣制取實(shí)驗(yàn)、氧氣制取實(shí)驗(yàn)等，可以使用青霉素瓶、空油筆芯塑料管、注射器等組合制作。

6）固體試劑瓶，實(shí)驗(yàn)中主要用于盛放固體試劑，使用普通的藥品瓶制作即可[2]。

7）鐵架臺(tái)，用于固定加熱試管，可以使用廢舊的罐頭瓶蓋和自行車輻條制作。

8）酒精燈，實(shí)驗(yàn)中加熱的重要工具，可以使用玻璃藥瓶、衣服上的金屬圈制作，然后放入燈芯。

9）水槽，主要用于排水收集氣體，可以使用廢舊的透明塑料瓶制作。

10）集氣瓶，實(shí)驗(yàn)中用于收集空氣，可以使用銼磨砂青霉素瓶制作。

4 自制微型實(shí)驗(yàn)儀器在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)例

氧氣制取實(shí)驗(yàn) 氧氣制取實(shí)驗(yàn)是初中化學(xué)教學(xué)中的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程主要是通過(guò)高錳酸鉀加熱分解，并以二氧化錳為催化劑從而生成氧氣。在自制微型實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)中，水槽可以使用小搪瓷盆或者醫(yī)用鹽酸瓶進(jìn)行代替，而鐵架臺(tái)則可以讓學(xué)生用水泥進(jìn)行自制，藥匙可以通過(guò)將鐵絲壓扁并彎成匙型制成，鐵夾同樣可以使用鐵絲彎制而成。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，有兩個(gè)方面是需要注意的：首先是使用高錳酸鉀制取氧氣可以在瓶口放入少量的玻璃纖維，從而防止高錳酸鉀被氧氣帶出來(lái)；其次是加熱固體藥品時(shí)應(yīng)將小瓶向下傾斜，而在停止集氣時(shí)，要先移走導(dǎo)氣管，再拿走酒精燈，這樣可以為實(shí)驗(yàn)效果提供保障。這些都是在進(jìn)行自制微型實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)中需要注意的。

還原氧化銅實(shí)驗(yàn) 木炭還原氧化銅實(shí)驗(yàn)原理主要是利用木炭具有的還原性，將金屬氧化物還原，從而生成金屬單質(zhì)和二氧化碳。在實(shí)驗(yàn)中可以使用橡皮塞、玻璃管、自行車氣門芯、酒精燈、止水夾、青霉素瓶等自制實(shí)驗(yàn)器具，而實(shí)驗(yàn)藥品主要為木炭、氧化銅固體、氫氧化鈣固體。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，按照反應(yīng)比例去稱量實(shí)驗(yàn)藥品，并將兩者充分混合，將混合物放入干燥的玻璃管中，并塞上玻璃棉；然后打開止水夾，將混合物進(jìn)行加熱，整個(gè)過(guò)程中學(xué)生會(huì)看見黑色的混合物變成紅色，同時(shí)生成的氣體會(huì)使澄清的石灰水變得渾濁；最后將止水夾夾住橡皮管，移走酒精燈，待銅全部冷卻還原再打開止水夾[3]。

在這個(gè)自制微型實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)中，由于自制的玻璃管體積整體較小，因此極大節(jié)約了實(shí)驗(yàn)藥品，并且實(shí)驗(yàn)效果也更加明顯，是一個(gè)十分可行的自制微型實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)。

鐵絲在氧氣中燃燒實(shí)驗(yàn) 鐵絲在氧氣中燃燒實(shí)驗(yàn)是初中化學(xué)教學(xué)中的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)，但是教材中的實(shí)驗(yàn)操作方式很難把握時(shí)機(jī)，往往會(huì)出現(xiàn)鐵絲不能燃燒或者燃燒時(shí)間太短等問(wèn)題。為改進(jìn)教學(xué)中存在的諸多弊端，筆者采用自制實(shí)驗(yàn)儀器的方式進(jìn)行教學(xué)。具體而言，在實(shí)驗(yàn)中在1.5 L的塑料桶中加入少量水，然后用止水夾夾住上支管，下支管連接氧氣發(fā)生裝置，在桶口使用橡皮塞加緊；將點(diǎn)燃的細(xì)鐵絲迅速插入塑料桶中，同時(shí)打開上支管的止氣夾，并在下支管中通入氧氣，讓細(xì)鐵絲在桶內(nèi)持續(xù)燃燒；最后使用止氣夾夾住下支管，停止通入氧氣，觀察最終的燃燒產(chǎn)物。

在這個(gè)自制實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)上下直管的連接，更加便于排氣和進(jìn)氣，可以持續(xù)供氧，為實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行提供保障，便于學(xué)生觀看，極大增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

硫在空氣、氧氣中燃燒實(shí)驗(yàn) 在進(jìn)行硫在空氣、氧氣中燃燒實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生二氧化硫氣體，而這些氣體若是不能完全排除，會(huì)造成空氣污染，同時(shí)刺鼻的氣味也會(huì)使學(xué)生感到不適，違背環(huán)保教育原則。針對(duì)這種教學(xué)弊端，可以采用自制微型實(shí)驗(yàn)儀器方式進(jìn)行。在實(shí)驗(yàn)中使用廢舊透明塑料桶，并在桶內(nèi)放入一定量的水或者氫氧化鈉，桶的下端連接氧氣發(fā)生裝置，打開止氣夾就可以將氧氣迅速通入桶內(nèi)。在實(shí)驗(yàn)中點(diǎn)燃連接在橡皮塞上燃燒匙內(nèi)的硫粉，并迅速插入桶內(nèi)，這樣學(xué)生就可以通過(guò)透明的塑料桶看見硫燃燒產(chǎn)生的淡藍(lán)色火焰，而生成的氣體會(huì)被桶中的液體吸收。此自制實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)方式，實(shí)現(xiàn)了空氣中硫的燃燒和氧氣中硫的燃燒實(shí)驗(yàn)的結(jié)合，同時(shí)極好地實(shí)現(xiàn)了生成氣體無(wú)污染。

二氧化碳性質(zhì)實(shí)驗(yàn) 進(jìn)行二氧化碳性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，在傾倒二氧化碳熄滅階梯蠟燭時(shí)，很容易出現(xiàn)上層蠟燭先熄滅的尷尬情況；在進(jìn)行二氧化碳與水反應(yīng)生成鹽酸的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，教材中指出用石蕊試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，整體的實(shí)驗(yàn)效果并不理想。為了能夠?qū)崿F(xiàn)更好的實(shí)驗(yàn)效果，筆者運(yùn)用自制微型實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，在玻璃棒上纏繞三條石蕊試紙，其中最上面噴醋酸，中間不處理，下端噴水；將玻璃棒放入飲料瓶中，然后蓋緊瓶蓋；將高低不同的兩根蠟燭點(diǎn)燃，分別放在飲料瓶的高低支嘴處；通入二氧化碳?xì)怏w，觀察蠟燭和石蕊試紙的變化。這個(gè)自制實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)將兩個(gè)實(shí)驗(yàn)合二為一，實(shí)驗(yàn)效果更佳明顯，是一種可行的自制實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)方式。

探究燃燒條件實(shí)驗(yàn) 探究燃燒條件實(shí)驗(yàn)在教材中要求在通風(fēng)櫥吸抽設(shè)備下進(jìn)行，但是很多學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室并不具備這樣的條件，因此在實(shí)驗(yàn)中易出現(xiàn)氣體污染或者濺出火星等問(wèn)題，從而影響實(shí)驗(yàn)安全性。為此，可以通過(guò)采用自制微型實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)方式，對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以向試管中加入紅磷和小塊白磷，關(guān)上橡皮塞；然后在酒杯中裝入300 ml的開水，使用自制的試管夾夾住試管，并放入開水中，從而觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。同時(shí)可以在橡皮塞中挖一個(gè)小孔，并在其中放入白磷，將充滿氧氣的試管倒入橡皮塞中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。這樣的自制實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)方式，極大地保障了實(shí)驗(yàn)的安全性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)同樣的燃燒條件探究效果，因此是一種可行的自制微型實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)方式。

氫氣的制取實(shí)驗(yàn) 氫氣的制取實(shí)驗(yàn)是初中階段學(xué)生學(xué)習(xí)的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)原理為鋅片在稀鹽酸的作用下生成氫氣。在自制微型儀器實(shí)驗(yàn)中，主要使用青霉素藥瓶、圓珠筆芯、輸液管、注射器等工具，而使用的藥品為鋅片、稀硫酸、銅絲。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中將使用的器具清洗干凈，將銅絲制作成藥匙，將藥品通過(guò)膠塞送入瓶?jī)?nèi)，蓋上膠塞；使用注射器抽取5 ml的稀硫酸，插入青霉素藥瓶中；用圓珠筆芯與輸液管上的膠管相連接，并插入青霉素藥瓶中；輸液管的另外一端連接注射器，作為氣體收集裝置。這樣通過(guò)推動(dòng)注射器就可以將稀硫酸推出，而當(dāng)稀硫酸與鋅片接觸時(shí)，就會(huì)生產(chǎn)大量氣泡，使用收集裝置收集氣體。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以根據(jù)需要控制實(shí)驗(yàn)反應(yīng)。

通過(guò)自制實(shí)驗(yàn)儀器方式，使實(shí)驗(yàn)操作更加簡(jiǎn)單方便，同時(shí)可以有效控制反應(yīng)速率，避免藥品浪費(fèi)，這是應(yīng)用自制微型實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)。

5 結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)在初中化學(xué)教學(xué)中的地位不言而喻，而傳統(tǒng)的初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在諸多弊端。自制微型實(shí)驗(yàn)儀器在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，具有操作簡(jiǎn)單、實(shí)驗(yàn)成功率高、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)品質(zhì)等作用。因此，教師要努力探索自制微型實(shí)驗(yàn)儀器教學(xué)應(yīng)用方法，以增強(qiáng)初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂效果。

參考文獻(xiàn)

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