湖北省武漢市光谷第一小學(430074) 張文婭

1 實驗器材

(1)改進前：敞口玻璃杯1個、玻璃片、蠟燭、細木條(見圖1)。

(2)改進后：多功能集放氣裝置(包含：尾巴氣球1個、導氣管1根、濾片1個、調速開關1個)、溫度傳感器、分層蠟燭臺、錐形瓶(見圖2)。

圖1 改進前的實驗裝置

圖2 改進后的實驗裝置

2 實驗原理及實驗設計思路

2.1 實驗原理

小蘇打和白醋混合發(fā)生化學變化,反應產生大量二氧化碳氣體,使液體溫度降低。二氧化碳氣體不支持燃燒,二氧化碳氣體比空氣重。

2.2 實驗設計思路

本課主要對產生氣體這一化學現(xiàn)象進行探究,所以本課實驗要抓住產生氣體的關鍵,但使用教材中的裝置時學生出現(xiàn)了一些問題,具體內容見表1。

在幾個班的教學中,學生幾乎出現(xiàn)了同樣的問題,所以筆者嘗試將原有裝置進行優(yōu)化改造。

表1 使用教材中的裝置時學生出現(xiàn)的問題

3 實驗創(chuàng)新改進要點

使用學生熟悉的物品(氣球和輸液裝置)進行實驗,通過精心設計,讓實驗現(xiàn)象更加具體、可視、可控,讓集氣、放氣操作更加方便。創(chuàng)新點體現(xiàn)在以下幾方面。

3.1 集氣裝置優(yōu)勢

(1)產生氣體的現(xiàn)象更明顯,氣體可視化;(2)劇烈反應,錐形瓶內氣泡不會外溢;(3)氣球可將反應產生的大量氣體全部貯存;(4)避免外部空氣混入。

3.2 放氣裝置優(yōu)勢

(1)調速開關把控集氣裝置的開、關,提升整個裝置的密閉性;(2)調速旋鈕控制每次檢驗時的氣體用量,隨用隨取。

3.3 分層蠟燭臺優(yōu)勢

(1)燭臺外部燒杯使檢驗時的二氧化碳氣體更加集中,提升實驗效率;(2)蠟燭從下往上依次熄滅,產生的氣體比空氣重的現(xiàn)象更明顯。

3.4 溫度傳感器優(yōu)勢

數字化監(jiān)測溫度,數據和實際結合更有說服力。

4 實驗教學目標

4.1 科學知識

小蘇打和白醋會發(fā)生化學反應,產生新的物質。二氧化碳是具有特殊性質的一種氣體。

4.2 科學探究

能用感官全面觀察小蘇打和白醋,能使用改進后的裝置進行實驗,并記錄實驗現(xiàn)象。

4.3 科學態(tài)度

讓學生懂得只有用足夠的證據才能做出正確的判斷,知道得出科學結論需要經過嚴密的邏輯推理。

4.4 科學、技術、社會與環(huán)境

通過使用創(chuàng)新實驗裝置認識到變化是有規(guī)律的,規(guī)律是可以被我們認識的。

5 實驗教學內容

5.1 小蘇打和白醋混合

在認識和了解創(chuàng)新裝置的基礎上,使用多功能集放氣裝置收集小蘇打和白醋混合產生的氣體,借助溫度傳感器觀察溫度變化。

5.2 檢驗氣體

使用新裝置來檢驗反應產生的氣體,得出該氣體不支持燃燒且比空氣重的特性。

5.3 拓展對比

多功能集放氣裝置支持多種檢驗方式,該裝置可套在可樂瓶口,將可樂中的氣體與本實驗產生的氣體進行對比。

6 實驗教學過程

實驗裝置改進后,教學過程也必須進行相應調整,否則改進后的實驗裝置在一開始就限制了學生的思路,在觀察實驗時學生只會注意到氣球膨脹,而忽略了伴隨的其他變化。改進后實驗教學過程設計如下。

6.1 實驗導入,聚焦氣泡

6.1.1 小蘇打和白醋的混合初步體驗

教師演示實驗：用玻璃杯將大量小蘇打和白醋(學生不知)混合,反應劇烈,大量泡沫(氣泡)溢出,激發(fā)學生認識這兩種物質的興趣和初步的證據意識。

6.1.2 引出小蘇打和白醋

(1)觀察小蘇打和白醋;(2)學生觀察小蘇打和白醋,記錄它們各自的特點;(3)學生匯報,描述特點;(4)教師提問：將小蘇打和白醋混合會出現(xiàn)什么變化?

6.1.3 小蘇打和白醋混合

(1)教師提問：除了氣泡,還有其他變化嗎?(2)教師利用“特制”的實驗器材來混合小蘇打和白醋,將會有更多的發(fā)現(xiàn);(3)教師微課介紹實驗器材及實驗步驟：①實驗器材：錐形瓶、溫度傳感器、多功能集放氣裝置。②實驗步驟：關閉調速器開關;把裝有小蘇打的氣球套在錐形瓶上;將小蘇打倒入錐形瓶。(4)學生實驗,觀察記錄并進行匯報。6.1.4 判斷產生的氣體

學生針對問題,提出猜想,結合教師提供的氣體性質表,自行討論實驗方案,見表3。學生交流匯報實驗方案。教師微課展示實驗器材及操作步驟。

表3 實驗方案

(1)驗證產生的氣體是否支持燃燒：往集氣瓶里插入正在燃燒的細竹條,與空集氣瓶實驗進行對比。(2)驗證該氣體的輕重：點燃蠟燭,將導管口伸入分層蠟燭臺口內,導管口不要對著燭焰,打開調速開關。 (3)學生進行實驗,交流匯報并得出結論：以上2個實驗說明這種氣體不同于空氣,它不支持燃燒且比空氣重。 (4)歸納總結,拓展提升?？茖W家經過大量的研究,已經確定：小蘇打和白醋混合后產生的氣體就是二氧化碳。小蘇打和白醋混合后產生了新物質,這樣的變化屬于化學變化。

7 實驗效果評價

(1)實驗效率提升：教科書提供的實驗材料簡單,學生操作安全。但是教學預設和實際生成之間總有一些差距,實際操作遇到的問題很容易打亂學生的探究思路,影響實驗效率。改進后的裝置整體優(yōu)化,學生可以全身心的參與到實驗過程中,大大提升了實驗效率。(2)思維方式提升：本課第三部分“判斷產生了什么氣體”是一個很重要的驗證活動,也是培養(yǎng)學生思維發(fā)展的極好時機。改進后的裝置可以給學生的多種探究方式提供支持,極大地訓練學生的實證思維。

改進的實驗器材還在繼續(xù)探索,繼續(xù)優(yōu)化提升。量 “生”定制的器材,將助力更加高效的課堂。