教材中關(guān)于金屬及其化合物實驗的創(chuàng)新研究

陶云 甄紅敏

摘 要：將教材中金屬及其化合物的實驗進(jìn)行創(chuàng)新，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下體驗探究實驗的快樂，激發(fā)學(xué)生對化學(xué)實驗探究和創(chuàng)新的熱情，發(fā)揮其主觀能動性，從簡單到復(fù)雜，從定性到定量，從常規(guī)到改進(jìn)，從探究到創(chuàng)新，一步步，一環(huán)環(huán)，激發(fā)學(xué)生的化學(xué)實驗興趣，喚醒學(xué)生學(xué)化學(xué)的好奇心，為培養(yǎng)探究、創(chuàng)新型人才奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：實驗教學(xué);金屬;化合物;創(chuàng)新

一、改進(jìn)教材實驗，喚起創(chuàng)新意識

在學(xué)習(xí)過程中學(xué)生處于積極主動的思維狀態(tài)，就容易發(fā)現(xiàn)活動本身的新穎性，這就是創(chuàng)新意識的“火花”，而我們教師就是要發(fā)現(xiàn)和激活這一“火花”，使學(xué)生有更濃厚的興趣去探索。化學(xué)教材中有許多課堂演示實驗，這些實驗注重其對課本知識的驗證功能，雖然遵循認(rèn)識事物的一般規(guī)律，一定程度上便于知識的傳授，但是忽略其對知識的探索和創(chuàng)新功能，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

蘇教版教材《必修1》專題3上“鈉與水的反應(yīng)”方案設(shè)計為：向一只盛有水的小燒杯中滴加幾滴酚酞溶液，然后投入一小塊（約綠豆粒大?。┙饘兮c（吸干煤油，并切去鈉的表層），觀察實驗現(xiàn)象，并對其作出合理解釋。初步實驗后學(xué)生提出質(zhì)疑：反應(yīng)在敞口的燒杯中進(jìn)行，氣體的收集和驗證如何完成，另外鈉與水的反應(yīng)劇烈，實驗過程中容易出現(xiàn)鈉塊亂濺的現(xiàn)象，存在安全隱患?；趯W(xué)生提出的問題，聯(lián)系人教版《必修1》中鐵與水蒸氣反應(yīng)的實驗設(shè)計，老師和學(xué)生共同討論如何對鈉與水反應(yīng)的實驗進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新，同學(xué)們積極參與，討論出幾種不同的改進(jìn)創(chuàng)新方案，最終決定用具支U形管作為反應(yīng)儀器，由注射器向U形管中加水，用肥皂水檢驗氣體產(chǎn)物。具體實驗過程為：在連接好裝置檢驗氣密性后，向具支U形管中加入切好的鈉，并加入煤油至鈉塊被完全浸沒，U形管左管口用塞有注射器（裝有滴加了酚酞的水）的橡膠塞塞緊，左支管口的連接帶有彈簧夾的橡膠管并關(guān)閉彈簧夾，右管口塞緊橡膠塞，右支管通過導(dǎo)管插入裝有肥皂水的蒸發(fā)皿中。推動注射器，滴有酚酞的水進(jìn)入U形管與鈉接觸，并在水和煤油之間游動反應(yīng)，溶液變紅，肥皂水中有泡泡產(chǎn)生，用火柴點燃泡泡，聽到爆鳴聲。該創(chuàng)新實驗遵循了實驗改進(jìn)創(chuàng)新的原則，實驗中將鈉的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)探究有效融合，該實驗方案還可以在NO2、SO2、NH3等重要化合物的性質(zhì)探究中推廣應(yīng)用。

實驗方案改進(jìn)創(chuàng)新，不僅喚起了學(xué)生的創(chuàng)新意識，還可以向?qū)W生傳達(dá)綠色化學(xué)實驗的思想，增強安全意識。

二、創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)創(chuàng)新思維

創(chuàng)造性思維始于問題，基于實踐。我們立足新教材內(nèi)容，以具體的元素化合物知識為載體，挖掘教材中的探究性因素，把教材內(nèi)容巧妙地轉(zhuǎn)化為問題情境，探究過程圍繞問題展開，在能達(dá)到探究目的的前提下，指導(dǎo)學(xué)生利用實驗室中的簡易器材進(jìn)行實驗方案的設(shè)計、實施、現(xiàn)象記錄和分析。

蘇教版教材《必修2》中專題9有關(guān)“鐵及其化合物的性質(zhì)實驗”中亞鐵離子采用“向3mL0.1mol/L的FeCl2溶液中先滴加2滴KSCN溶液，然后再加入少量新制氯水，觀察現(xiàn)象”的檢驗方法。教師創(chuàng)設(shè)問題情境——最后加入的氯水是少量的，如果是過量的氯水，是否影響實驗結(jié)果。學(xué)生之間展開激烈的討論，他們利用已經(jīng)具備的氧化還原反應(yīng)理論知識分析過量的氯水有可能會氧化含有低價態(tài)元素的SCN—，并且預(yù)測了可能的氧化產(chǎn)物，老師點評時只是對同學(xué)們的積極的態(tài)度給予了極大的肯定，并未對實驗結(jié)論給出明確的答復(fù)，這就更加激發(fā)起他們強烈的實驗探究的欲望，于是在學(xué)生分組實驗中學(xué)生在完成課本實驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)自己的理論推導(dǎo)和預(yù)判展開探究實驗，逐漸改變氯水的加入量，觀察并記錄實驗現(xiàn)象，經(jīng)過親自動手實驗學(xué)生發(fā)現(xiàn)在氯水過量后紅色逐漸變淺并最終消失，有氣泡冒出，將生成的氣體通入澄清石灰水中，石灰水變渾濁。學(xué)生由此實驗意識到實驗過程中控制藥品用量也是實驗成敗的關(guān)鍵，也從而認(rèn)識到了科學(xué)需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。

學(xué)生在探究過程中通過積極主動參與、協(xié)作、交流、討論，完成利用實驗證據(jù)、結(jié)合元素化合物和氧化還原反應(yīng)的知識解決了具體問題，既掌握了化學(xué)知識和技能，又獲得了成就感，一定程度上實現(xiàn)了學(xué)生由傳統(tǒng)被動學(xué)習(xí)的過程變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)探索的過程。

三、增強安全和環(huán)保，發(fā)展綠色化學(xué)思想

在化學(xué)實驗過程中，安全是大事，許多實驗都存在著安全隱患，諸如爆炸、著火、灼燒、中毒等，實驗前發(fā)現(xiàn)可能存在的安全隱患、實驗過程中將危險降低到最低是實驗方案設(shè)計時必須謹(jǐn)慎考慮的問題。蘇教版教材《必修2》中專題9的鋁熱反應(yīng)方案的設(shè)計在實際操作過程中存在三個問題：第一、鎂條的使用，鎂條點燃較難，且鎂條燃燒發(fā)出耀眼的白光，存在光污染，而且鎂的活潑性比鋁強，置換出鐵單質(zhì)的是鎂還是鋁的問題存在干擾;第二、紙質(zhì)漏斗在實驗過程中容易被燒穿;第三、反應(yīng)劇烈，實驗過程中會有粉塵飛揚。為了解決這幾方面的問題，我們利用生活中的廢棄物對該實驗進(jìn)行了改進(jìn)創(chuàng)新。實驗用品：蒸發(fā)皿、粉筆、易拉罐、方磚、白酒的外包裝透明塑料盒、無水乙醇、鋁粉、氧化鐵粉末、氯酸鉀粉末、磁鐵。將裝有沙子的易拉罐放在方磚上，并用鐵絲固定，將摳有凹槽的粉筆用無水乙醇充分浸泡，并將一端插入易拉罐的沙子中，另一端露置在易拉罐外，在凹槽處添加質(zhì)量比為5：2的氧化鐵和鋁粉混合物，然后再鋪一層氯酸鉀粉末，并在粉筆的正下方放置盛滿沙子的蒸發(fā)皿，點燃乙醇，在整套裝置上罩上塑料盒。乙醇燃燒幾十秒后，鋁熱反應(yīng)被引發(fā)，火花飛濺現(xiàn)象明顯。反應(yīng)結(jié)束后，用磁鐵去吸引蒸發(fā)皿中的鐵珠，證明實驗成功。該實驗的優(yōu)點有：用乙醇來引發(fā)反應(yīng)，方便而無光污染;實驗藥品少，現(xiàn)象明顯;材料易得，可重復(fù)利用;減少粉塵污染，安全可靠。

教師不僅僅擔(dān)負(fù)著化學(xué)知識傳授的任務(wù)，還擔(dān)任著學(xué)生各項綜合能力培養(yǎng)的重?fù)?dān)，尤其是創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，更是化學(xué)教師所義不容辭的責(zé)任。通過改進(jìn)創(chuàng)新教材實驗?zāi)軌蚺囵B(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，內(nèi)容是豐富的、形式是多樣的，但是任務(wù)是艱巨的。在這條教材實驗創(chuàng)新探究的道路上我們要堅持走下去，開發(fā)出更多更好更新的教學(xué)課例，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和探究能力的同時提高教師的教學(xué)研究水平。

參考文獻(xiàn)

[1]黃建軍.高中化學(xué)實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的探究[J].2019.30（1）.

[2]朱永成.核心素養(yǎng)觀下的高中化學(xué)實驗教學(xué)反思[J].新課程研究.2019（16）.

課題項目：（*保定市教育科學(xué)規(guī)劃“十三五”課題“基于高中化學(xué)“高中化學(xué)核心素養(yǎng)下的金屬及其化合物實驗創(chuàng)新研究”（課題編號：202012）最終成果。）