摘要:從參賽者的角度,以案例的形式介紹了2013年廣東省中學(xué)化學(xué)教師實驗?zāi)芰Υ筚惖牧咙c,在此基礎(chǔ)上對教師探索實驗教學(xué)創(chuàng)新的可循之路進(jìn)行了總結(jié)和反思,以期拓寬實驗教學(xué)設(shè)計的思路。案例含儀器新用、開發(fā)師生協(xié)作實驗?zāi)J降取?/p>
關(guān)鍵詞:化學(xué)教師實驗比賽;師生協(xié)作實驗?zāi)J?;化學(xué)實驗教學(xué)
文章編號:1005–6629(2013)12–0026–03 中圖分類號:G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
廣東省2013年中學(xué)化學(xué)教師實驗?zāi)芰Υ筚愑?月在肇慶市舉行。本次大賽的目的是,提高實驗教學(xué)質(zhì)量,促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展,推薦成果參加全國評選展示。大賽第一階段,各市中學(xué)化學(xué)教學(xué)一線推薦、自薦的教師選手,提前遞交基礎(chǔ)實驗和創(chuàng)新實驗的錄像、設(shè)計的問題和解答的電子稿等材料參加初評;第二階段,初評入圍的34位選手依次現(xiàn)場展示,由其他參賽選手進(jìn)行提問和評價,最后根據(jù)選手們的整體表現(xiàn)決定獲獎等次。筆者有幸入圍第二階段的比賽,感受到了緊張而愉悅的現(xiàn)場氣氛。比賽的規(guī)則很成功,思維的碰撞頻頻閃耀火花。規(guī)范的操作、巧妙的實驗用品、富有特色因地制宜的實驗方案,令現(xiàn)場掌聲、笑聲、贊嘆聲不斷,也讓筆者在化學(xué)實驗教學(xué)創(chuàng)新方面得到一些啟示。
1 從實驗改進(jìn)、創(chuàng)新的案例挖掘靈感來源
1.1 在演示實驗的現(xiàn)象的可觀性上下功夫
1.1.1 挖掘儀器的隱性功能
東莞市的魏少興老師的“點燃蠟燭剛熄滅時的白煙實驗”改進(jìn)如下:棄用嘴吹,改用酒精燈帽熄滅蠟燭(見圖l);不直接點燃白煙,使用倒扣的普通漏斗來引導(dǎo)并點燃白煙(見圖2)。魏老師的改進(jìn)在現(xiàn)象的可觀性上有所突破,操作可行性強。
1.2 對復(fù)雜的、有缺陷的裝置進(jìn)行優(yōu)化
“燒杯口有個嘴會散發(fā)熱量”,汕頭王潔老師對中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定實驗的改進(jìn)正基于此。教材的演示實驗中的環(huán)形玻璃攪拌棒要自制,碎紙條或泡沫較難掰且在第2~3次實驗中不易定型。筆者曾聽過該節(jié)公開課,兩組學(xué)生在講臺上分別都用了30多分鐘才完成此實驗。王老師用兩個密閉的小塑料瓶,用量從50 mL減為10 mL,免去攪拌,測量效果更接近中和熱的理論值(見圖3右)。
同樣對裝置進(jìn)行簡化,利用常見的塑料瓶代替原來的實驗儀器的,有粉塵爆炸實驗。塑料瓶以其可塑性、透明可視和廉價易得,可以在很多情況下充當(dāng)實驗儀器。
1.3 在縮短反應(yīng)時間上的改進(jìn)
人教版教材在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)速率的測定實驗中,使用注射器收集氫氣。玻璃注射器的刻度線不易分辨,塑料注射器的摩擦大。某教師提出,在活塞上滴幾滴水,塑料注射器活塞易被推動,實驗時間縮短。評委指出某教師在塑料蓋小孔上安裝溫度計遇到摩擦力比較大的問題,可以仿照此法,涂上凡士林來加速。在交流中,筆者還了解到佛山市戴強老師改用電熱裝置,實現(xiàn)了2分鐘制備氫氧化鐵膠體。
1.4 從環(huán)保的角度改進(jìn)
1.4.1 萃取實驗的改進(jìn)
某教師在碘的萃取改進(jìn)實驗中,為繞開四氯化碳的毒性,把萃取劑換成煤油,現(xiàn)象明顯。值得商榷的是,煤油中含有不飽和的物質(zhì),是否會跟碘單質(zhì)反應(yīng)呢?若只為演示“萃取”,無疑這很成功。筆者嘗試用汽油來充當(dāng)萃取劑,用注射器替代分液漏斗,效果甚佳。
1.4.2 注射器的妙用
注射器以其密封性、透明性、容積可調(diào)節(jié)性、刻度清晰性、零部件可拆卸等優(yōu)越的特性,在現(xiàn)代化學(xué)實驗改進(jìn)中的使用非常普遍。深圳市的王娓老師對銅與稀硝酸的實驗改進(jìn),豎式的裝置很巧妙,注射器既是氣體發(fā)生器,又是集氣裝置(見圖4末)。
該裝置可謂零污染。吸入一定量空氣,氣體變?yōu)榧t棕色的二氧化氮。此裝置同樣適用于其他毒氣的制備和性質(zhì)實驗。筆者發(fā)現(xiàn)稀硝酸濃度適中,不需要預(yù)熱,如使用濃硝酸和水以1.5:1的體積比配成的稀硝酸,2~3分鐘即有明顯現(xiàn)象。另外,燒杯中的水改成氫氧化鈉溶液,產(chǎn)生藍(lán)色沉淀,備用于尾氣處理效果更佳。
圖5為早前某教師開發(fā)的注射器聯(lián)用裝置,可用于氣氣反應(yīng)、固氣反應(yīng)等。吳炳釗老師開發(fā)了一套由兩個注射器聯(lián)合的制備氣體和氣體性質(zhì)檢驗裝置(見圖6)。它的特色是整合了兩個注射器的零部件以達(dá)成實驗?zāi)康?,它被指出簡便性有待改進(jìn)。筆者把少量高錳酸鉀預(yù)先放入圖5裝置,吸入少量濃鹽酸,連接塞有濕潤的藍(lán)色紙條的玻璃管,2分鐘左右可見藍(lán)色褪去。把尾氣導(dǎo)入氫氧化鈉溶液,可進(jìn)行尾氣處理,但操作過程的密閉性不如圖6的裝置好。
1.4.3 反應(yīng)產(chǎn)物清理的改進(jìn)
粉塵爆炸實驗在爆炸成功率、產(chǎn)物清理等方面已有深入探討。筆者觀看“白花變藍(lán)又變紅”的溶液酸堿性的實驗視頻,發(fā)現(xiàn)實驗后滿桌狼藉。碘的萃取用煤油替換四氯化碳的思路,也可謂此方向的改進(jìn),注射器遠(yuǎn)比分液漏斗容易清洗。某習(xí)題說Fe3+可以刻蝕銀鏡,據(jù)此某教師把用稀硝酸洗滌銀鏡的傳統(tǒng)方法改為用Fe3+,環(huán)保又高效[1]。筆者認(rèn)為實驗產(chǎn)物的清理和回收,是一線教師應(yīng)該多關(guān)注的改進(jìn)角度。如完成碘的升華實驗后,可以把清洗液配制成碘水,用于萃取等實驗,實現(xiàn)集約化。
1.5 師生協(xié)作實驗?zāi)J?/p>
筆者呈現(xiàn)的是對“化學(xué)反應(yīng)速率的測定實驗”的改進(jìn),旨在探索師生協(xié)作實驗?zāi)J?。三套教材(人教、魯科、蘇教)的實驗方案均為“測定不同濃度的酸與金屬反應(yīng)的速率”,多年教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn),學(xué)生并不能把握實驗?zāi)康?,該方案達(dá)成“學(xué)會化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法”的教學(xué)目標(biāo)效率較低。筆者把實驗方案改為:課堂現(xiàn)場繪制單位時間內(nèi)一定濃度的酸與金屬反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的體積曲線,用斜率呈現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)速率圖像。綜合考慮可行性后,選用了大約1/16克鎂條(稱量1克鎂條,分成16段)與約1.4 mol/L的適量鹽酸進(jìn)行反應(yīng)(見圖7),每隔5s讀取一次氫氣體積,大約50s即可收集到約50 mL的氫氣(見圖8)。
本改進(jìn)實驗在呈現(xiàn)方式上,有別于傳統(tǒng)的教師的演示實驗或者學(xué)生分組、探究實驗,暫且命名為“師生協(xié)作實驗”?;诮處熤鲗?dǎo)性、學(xué)生主體性的理念,教師讀取體積,學(xué)生A輔助記錄數(shù)據(jù),B扮演鐵架臺,C擔(dān)任監(jiān)督員(見證實驗的真實性),其余同學(xué)看鐘報時。此舉調(diào)動了全體學(xué)生的積極性,即時生成的數(shù)據(jù)更有說服力,從斜率導(dǎo)出反應(yīng)速率的概念符合知識生成的規(guī)律。
1.6 自制教具、開發(fā)家庭實驗
化學(xué)概念、理論具有一定的抽象性,因地制宜自制教具、開發(fā)實驗必不可少。它有意想不到的親和力等效果。某求算“金剛烷”的一氯代物的有機習(xí)題,筆者用圓紙折疊出六層的扇形,剪成苯環(huán),四個苯環(huán)拼接出模型供學(xué)生傳“摸”,化學(xué)的結(jié)構(gòu)美感在不經(jīng)意間流傳。家庭實驗對化學(xué)知識的普及功能強大卻長期被多數(shù)人忽略。筆者用一個一次性塑料杯、一勺小蘇打、兩根鍍銅電線和兩節(jié)電池(共3伏)進(jìn)行電解實驗,2~3分鐘現(xiàn)象已經(jīng)很明顯,制成小視頻,學(xué)生從中獲得了感性認(rèn)識。依據(jù)化學(xué)科目的實用性和創(chuàng)造性兩大特征,自制教具、開發(fā)家庭實驗,筆者認(rèn)為是實驗創(chuàng)新教學(xué)的重要的探索方向。
2 化學(xué)實驗改進(jìn)、創(chuàng)新教學(xué)的可循之路
這次實驗大賽帶給筆者很多啟示,堅持嚴(yán)謹(jǐn)求實的作風(fēng),常懷辯證的精神備課和教學(xué),不難發(fā)現(xiàn)化學(xué)實驗教學(xué)的改進(jìn)和創(chuàng)新有路可循,從發(fā)現(xiàn)問題到達(dá)成目標(biāo)可嘗試按照如下順序進(jìn)行:
(1)教材實驗的可觀性?(顏色、刻度、狀態(tài)、大小、可比性、聲音等)→試劑最佳化,操作易,直觀強,可重現(xiàn)性好。
(2)裝置復(fù)雜、缺陷?→裝置簡單化,儀器恰當(dāng)化。
(3)操作步驟多、時間長?→操作一氣呵成,時間短,成功率高。
(4)環(huán)保?(無毒、節(jié)省、易清理)→過程安全,衛(wèi)生,節(jié)省,裝置、設(shè)備可推廣,多個實驗集約化。
(5)方案達(dá)到實驗?zāi)康模砍尸F(xiàn)方式最好?→方案達(dá)成三維目標(biāo),教學(xué)效果好。
(6)要自制教具、開發(fā)家庭實驗?→教育價值高,實現(xiàn)育人目標(biāo)。
(7)如何從改進(jìn)到創(chuàng)新?了解同行進(jìn)展?(文獻(xiàn)、會議)→教師自身的專業(yè)素質(zhì)提升、學(xué)科的進(jìn)步。
沒有創(chuàng)新型的教師,就難以培育出創(chuàng)新型的人才?;瘜W(xué)實驗教學(xué)改進(jìn)和創(chuàng)新最重要的來源是實驗教學(xué)實踐,外加個人的反思和業(yè)務(wù)鉆研、通達(dá)的資訊。顯然,同行之間的團結(jié)合作、分享交流,可使團隊的整體創(chuàng)新水平躍升。
參考文獻(xiàn):
[1]楊樹芹,程真.清洗銀鏡新方法的實驗探究[J].化學(xué)教學(xué),2012,(4):47~48.