创新微型化学实验促进化学新课程实施的几个案例

创新微型化学实验促进化学新课程实施的几个案例王辉(上海南汇中学201300)高中化学新课程的理念是“以学生发展为本”，“以提高学生的科学素养为宗旨”，倡导“以学科探究为主的多样化的学习方式”；重视学生的“亲身经历和经验”，强调“创设生动活泼的学习情境”。这些新课程理念在化学教学中的有效落实，都离不开化学实验的开展，从实践来看，目前制约化学实验教学改革最大问题是学生化学实验“参与度”很低，缺乏化学实验体会。因此，设计一些有利于学生参与的微型实验可以有效地促进化学实验教学改革和化学新课程的实施。下面是笔者利用一次性注射器和青霉素瓶等作为化学实验仪器的代用品开展微型实验的一些案例。一Fe(OH)2制备微型实验设计1设计意图Fe(OH)2制备装置各种各样，其中不乏创意新颖的优秀作品，2003年全国理综试题中的Fe(OH)2制备装置就是一个典型范例。随着化学课堂教学改革的不断深入，化学实验教学改革相应滞后，如何进行化学实验教学改革？本人认为首先应当从如下两个方面入手：（1）提高学生实验的参与度，（2）实验仪器的微型化和简约化。应当说现在的化学实验教学主要是以教师的课堂演示实验为主，学生参与实验的程度很低，要提高学生实验的参与度，必须有相应微型实验仪器和简约实验。受2003年全国理综试题Fe(OH)2制备启发，思索能否将Fe(OH)2制备作为学生的分组实验？通过实践本人设计了适用学生分组实验用的Fe(OH)2制备微型实验。2实验装置3实验说明（1）带球泡的W型管制备：选择内径8mm、外径10mm的95料玻璃管，将一端熔封，另一端紧套一个乳胶滴头，将玻璃管上确定的部位放在酒精喷灯上均匀灼烧，边烧边转动，当玻璃开始熔软时，借管内气体受热膨胀产生的压力将玻璃管吹成圆球状，然后再弯成V型管。两个V型管用乳胶管连接成为W型管。（2）在W型管两端装上乳胶管并装上止水夹a和b，分别从W型两端加入FeSO4溶液和NaOH溶液。（3）把W型管一端的乳胶管接到氢气的发生装置上，让H2缓慢地通过W型管，充分排除W型管和FeSO4及NaOH溶液中的O2，如果H2的气流过快球泡可以起到蓄液的作用，而不会使FeSO4溶液冲过顶端与NaOH溶液混合。（4）通H2一段时间后再先后关闭a、b止水夹，然后将W型管按逆时针方向旋转，使NaOH溶液缓缓流入到FeSO4溶液中，生成Fe(OH)2白色沉淀而较长时间不变色。（5）学生分组实验时，每组只要具备一支带球泡的W型管和相关的实验药品，学生就可以独立完成该实验，H2的制备可由实验教师放置两至三套启普发生器即可满足分组实验要求。二氯化氢及氯气喷泉的微型实验设计氯化氢喷泉的微型实验1设计意图氯化氢的喷泉实验是高中化学的重要演示实验，在课堂上演示该实验一般是在实验室事先制备好一烧瓶氯化氢气体，再带到课堂上演示，由于从制备到上课时间间隔较长，演示时效果不是太好，往往喷入烧瓶的溶液太少。特别是收集HCl的烧瓶不很干燥时，放置时间再长，效果更差。本人通过实践设计出将HCl气体的制备和HCl的喷泉实验结合在一起的二合一微型实验装置，操作简单，成功率100％，非常适合于学生分组实验。2实验装置3实验说明（1）装置中所用的仪器是医用一次性注射器，在去掉活塞的注射器针筒中注入0.25mL（约5滴）的浓硫酸，用另一注射器吸入少量（约0.5mL）的浓盐酸，将注射器内的浓盐酸注入到针筒内，浓盐酸遇浓硫酸迅速产生HCl气体，将上部注射器活塞上推。（2）用注射器吸入一定量石蕊水溶液，将注射器针头刺入含有大量HCl的针筒内，尽可能将针头全部插入注射器，再轻推注射器活塞，将少量石蕊水溶液注入注射器针筒内，针筒内很快就形成红色喷泉。（3）该实验操作简单，现象明显，针筒不需干燥，适合学生的分组实验使用。氯气喷泉的微型实验1设计意图在卤素教学中对于Cl2在有机溶剂中的溶解性教材中没有说明，通过该实验验证Cl2的实验室制法、Cl2在有机只是描述了常温常压下Cl2在水中的溶解度，更没有安排相关的实验，通过Cl2能与无水乙醇和NaOH溶液形成喷泉微型实验，使学生亲身体验并认识到Cl2易溶于有机溶剂，同时加深对Cl2与碱溶液反应的化学性质的理解。2实验装置3实验说明（1）装置中所用的仪器是医用一次性注射器，在去掉活塞的注射器针筒中加入约0.1gKClO3粉末塞上橡胶塞，在另一注射器中吸入少量（约0.5mL）的浓盐酸，将注射器内的浓盐酸注入到加入KClO3粉末的针筒内，KClO3遇浓盐酸迅速产生Cl2气体，将上部注射器活塞上推，片刻后拔出针头和注射器。（2）用注射器吸入一定量无水乙醇，将注射器针头刺入含有大量Cl2的针筒内，尽可能将针头全部插入注射器，再轻推注射器活塞，将少量无水乙醇注入针筒内，针筒内很快就形成喷泉。（3）该实验操作简单，现象明显，适合学生的分组实验使用。氯化氢及氯气喷泉的两个微型实验被编入笔者开设的《高中微型化学实验》化学拓展课程中，深受学生的欢迎。同时这两个实验在今年举办的“全国第九届教学实验创新研讨会”上也获得了一等奖。三常温下1molH2体积测定微型实验设计1设计意图本实验是高中化学仅有的几个定量实验中一个非常重要的实验，在上海二期课改新教材（上科版）高二第一册的最后一章中专门有几个定量实验，其中该实验便列入其中。按照新教材中的实验装置误差较大，通过实践笔者设计出将氢气发生和测量集于一体的二合一微型实验装置，可以用于学生分组实验，效果良好，有效提高学生实验的参与度。2实验装置3实验说明1、用电子天平准确称量20－24mg左右的无氧化膜镁带，将其放入青霉素瓶内，在注射器内吸入1mL4mol/LH2SO4,再与针头连接旋紧，调节右侧输液皮条使两侧液面水平。2、将稀H2SO4推入青霉素瓶中,用手帮助拉出注射器活塞（注意保持右侧平衡管内液面在同一水平面），反应结束、冷却、调压强，精确记录注射器活塞刻度VmL，氢气的体积为V（H2）＝（V－1）mL。3、计算室温下1mol氢气的体积并分析该实验误差是正误差还是负误差，找出产生误差的原因。由此可见，开展微型化学实验设计可以给学生提供动手机会，有效增强学生实验的参与度，促进学生学习化学方式的改变，借助微型化学实验这个平台使学生在亲历和体验中学、在解决问题中学、在交流与分享中学；提高学生化学学习的主动性（我要学）和自主性（我能学）。通过微型的开展，实现学生书本知识学习与行为实践活动相结合；实现事实知识、原理和规则知识、方法策略知识学习相结合，最终使学生实现化学学习内容的重大变革。同时通过微型实验设计向学生展示了化学实验是可以不断创新的，借此以培养学生的实验创新意识。