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摘要:微型实验是近20年来发展较快的一种新型的化学实验,由于微型实验具有节约药品,节省时间,操作安全,污染少,学生可以自己动手自制仪器,自行实验等优点,所以能使学生积极参与,激发兴趣,培养创新精神。若能在化学教学中灵活善用微型实验,大大提高了课堂效率起到事半功倍的作用。
关键词:初中化学教学 善用 探究 微型实验
化学是一门以实验为基础的自然科学,在教学实践中已证明:化学实验是中学化学教学中最有效的使学生获得知识、技能和发展能力的重要方法。目前初中化学新课标教材中的化学实验比过去的类型广、较全面,是学生积极主动获取化学知识,认识和解决化学问题的重要实践活动。但有些实验存在一些问题,我认为其还有可改进之处:如有些实验现象不够明显,有些费时太长,有些会污染环境,有些所需实验仪器过多,有些实验缺乏某些试剂等等,针对这些情况,在进行化学实验时,恰当灵活地运用微型实验既能有效地避免以上的情况发生又能在短时间内达到实验效果。
以下是我在教学过程中运用微型实验的一些探究:
一、课前运用,激发兴趣。
早在二千多年前,孔子就说过:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者。”好之,乐之,就是指学生的学习积极性一旦高涨,就会以学为乐,欲罢不能。因此上课前如果能演示几个微型趣味的实验,把学生带入一个奇妙的化学世界里。能大大激活了学生学习化学的兴趣,使学生在整个学习中保持了很高的学习积极性。如“清水变牛奶”(向澄清石灰水中吹气)、用“仙水写字”(浓硫酸写字)、“魔棒点灯”(浓硫酸和高锰酸钾)等。通过这几个简单的小实验就可以把学生带入到幻想的化学世界,使学生在“观察—惊叹—疑问”中感受化学世界的神秘和新奇,使他们从一开始就向往学习化学,增强对化学学科的兴趣。
二、在演示实验中运用,节约时间。
教材中规定的一些课堂演示实验,如果按照教材中介绍的仪器,药品,方法步骤去进行操作,往往会因为药品、时间或其它的一些外在因素而做不成功或费时费力,这时,如果能灵活地运用一些微型实验,就能容易达到实验的效果和节约时间。
如证明分子间有间隔
实验1:如水和酒精混合时的体积变化实验。取一干燥带大胶头(如图1)的胶头滴管,倒置,从导管口向滴管中加入显红色的水,水面约占总体积的一半(A处),再从导管口 向滴管中加入无色的酒精,加满滴管(B处)。用拇指按住管口, (图1)上下颠倒滴管两三次,红色的水和无色酒精混合,有少量气泡产生,橡胶头稍稍变“瘪”。松开拇指,液面下降2cm—3cm(C处)。此实验仪器易得,操作简便,用料很少,现象明显。
实验2:(1)取一长90cm、直径1cm的粗玻璃管,一端封闭,外壁套一红色橡胶环作标志(如图2)。
(2)先向玻璃管内倒入约40cm高的水(水中可加少量品红),然后缓缓倒入约40cm高的酒精。把红色橡皮套移到上液面处,仔细观察水和酒精交界处有一明显的界面。
(3)用手指堵住管口,上下颠倒几次使酒精与水混合均匀。(图2)
结果液面下降2cm—3cm,说明分子间有间隔。
通过这两个实验既达到实验效果,又激发了学生的学习兴趣。
又如教材中比较白磷和红磷的着火点不同就可利用图3的实验装置来完成。给红磷直接加热,反而是白磷先燃烧,说明白磷比红磷更易燃,白磷的着火点比红磷低。这种方法对比强烈,有理有据。 (图3)
三、在学生的探究实验中运用,可培养学生动手和创新能力。
课本中学生的探究实验有利于激发学生的思维状态,培养学生的创新意识,提高学生分析问题和解决问题的能力,同时有助于学生初步形成科学的态度和价值观,这是我们的共识。但由于课本中的某些学生探究实验所用的装置过于庞大,操作步骤复杂,花费时间比较长,这样给学生亲自动手操作带来了极大的不便。为此,我们可以自行开发、设计一些微型实验装置来代替传统的实验仪器,这样不仅能节省时间、节约药品,更能培养学生的动手能力和创新能力。
如“氧气的制取和性质”实验,可用下面的微型实验来代替课本的装置:
1、实验用品
多用滴管(1支细颈滴管,见图4-1),烧杯,铁架台,酒精灯,试管,石棉网,温度计,火柴,培养皿。
CuSO4
2、反应原理:2H2O2=========== 2H2O+O2↑
水浴加热
3、 实验装置
(图4)
4、实验步骤
(1)用100mL的烧杯取半杯水,加热至50℃。
(2)用1支细颈滴管吸取约2mL双氧水和1mL硫酸铜溶液,将吸泡部分浸在热水浴中加热。
(3)将1支小试管装满水,用手指堵住试管口,试管口朝下,将滴管的细颈端插入小试管,收集氧气,(如图4-3)。收集满后,换另一支装满水的试管进行收集,直至滴管内没有气泡产生为止。
(4)收集满氧气的试管,可采取图5所示的装置进行存放。
(5)如图6所示,将带火星的木条伸入试管口,观察木条是否复燃。
5、分析与讨论
该反应使用硫酸铜溶液作催化剂,放在水浴中加热(代替酒精灯直接加热试管),立即产生大量氧气,能使带火星的木条复燃4次以上。该装置避免了检查气密性、取用固体药品、连接仪器和给试管加热等操作,直接用细颈滴管吸取反应物,也便于中途添加反应物,极大地降低了实验操作的技术难度,给中学师生探究氧气的制备与性质提供了方便。
四、在相关练习中运用,既增加趣味性,又启迪学生的思维。
在一些有关练习中运用,既直观又增加趣味性,更能启迪学生的思维。
如图7,在铁圈和银圈的焊接处,用一根棉线将其悬吊在盛水的烧杯中,使之平衡。小心地向烧杯中央滴入CuSO4溶液,片刻后可观察到的现象是 ( )
A、铁圈和银圈左右摇摆不定;B、保持平衡状况
C、铁圈向下倾斜 D、银圈向下倾斜
做这样的练习题,如果没有实验,学生很难理解, 若能做一次实验然后再解释,即收到立竿见影的效果。
综观上述,虽然微型实验具有装置微型化、试剂微量化、价格低廉、节约时间、节省药品、减少污染等优点,但尚未发展到取代常规实验的水平,它只能作为常规实验的有益补充,在激发学生学习兴趣、培养学生动手能力和创新精神等方面发挥更为积极的作用。我们深信,中学师生完全可以根据当地的实际情况,将一些微型仪器与常规仪器有效结合,互相取长补短,开发出各种微型实验装置,灵活运用于教学中,对提高中学化学实验教学质量有一定的促进作用。
参考资料:
[1]九年义务教育课程标准实验教科书(人教版) 化学 上、下册
[2]李清波 对比实验的设计 中学化学教学参考
[3]周厚远 初中化学实验创新三例
张建新 几种重要的金属教与学设计 中学化学教学参考
[4]彭秋明 化学探究性实验研究与学生创新能力的培养
刘 强等 适合中学探究气体制备与性质的微型实验装置 中学化学教学参考