初中化學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)探索

2020-09-12 08:25:50吳高福

福建基礎(chǔ)教育研究 2020年8期

吳高福

（南靖縣教師進(jìn)修學(xué)校，福建南靖 363600）

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)既可以將教材中抽象的知識(shí)生動(dòng)化、形象化、趣味化，促進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解，又能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情。然而，在當(dāng)前的中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)實(shí)驗(yàn)重視不夠、研究不夠，實(shí)驗(yàn)低效甚至無效的現(xiàn)象依然存在。［1］隨著社會(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，化學(xué)在人們的生產(chǎn)生活中已是無處不在，化學(xué)不但可以改善生活，而且可以讓生活更加五彩繽紛。從近年來的課堂教學(xué)改革和中考改革趨勢(shì)來看，化學(xué)試題的素材已日趨生活化。因此，教師應(yīng)該及時(shí)地改變化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)思路，將化學(xué)實(shí)驗(yàn)與生活更加緊密地聯(lián)系在一起，讓學(xué)生切實(shí)體會(huì)到生活中處處有化學(xué)。

生活化實(shí)驗(yàn)相比于傳統(tǒng)常規(guī)實(shí)驗(yàn)的一大優(yōu)勢(shì)在于自主性。生活化實(shí)驗(yàn)貼近生活的探究主題，能夠充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究主動(dòng)性，同時(shí)廉價(jià)易得的生活取材為學(xué)生隨時(shí)開展實(shí)驗(yàn)探究提供了可能，這正是學(xué)生“樂學(xué)善學(xué)”的前提。［2］化學(xué)實(shí)驗(yàn)生活化是在初三化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生從已有的認(rèn)知以及生活經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室儀器尋找生活中的材料、器具作為實(shí)驗(yàn)的材料，改進(jìn)和創(chuàng)新教材中的實(shí)驗(yàn)，尋找新物質(zhì)，探究新實(shí)驗(yàn)，通過假設(shè)—實(shí)驗(yàn)—討論—結(jié)論的學(xué)習(xí)方法，獲取化學(xué)知識(shí)，解決實(shí)際問題。在教學(xué)上，生活化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可以跳出教材框架，促進(jìn)課堂內(nèi)容的擴(kuò)展與延伸，從而提高課堂教學(xué)效率。下面介紹幾個(gè)初中化學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)案例。

案例1：自然界的水

在自然界的水教學(xué)中，運(yùn)用自來水的凈化與自制豆腐的過程可以讓學(xué)生更加理解其中的化學(xué)原理。生活中豆腐的制作過程，通過一系列的制作工序，如加入鹽鹵將蛋白質(zhì)聚沉，再通過過濾將固液進(jìn)行分離，形狀固定從而得到豆腐塊，加入白糖制作出香甜的豆?jié){。通過自制豆腐的過程，讓學(xué)生在無形中懂得了絮凝劑的作用，也為高中膠體應(yīng)用的教學(xué)奠定了基礎(chǔ)。豆腐的制作也讓學(xué)生明白了過濾的原理是使固體和液體分離，而且該固體是不溶于液體的。豆腐的香氣驗(yàn)證了分子的運(yùn)動(dòng)。白糖的消失為下學(xué)期的物質(zhì)溶解性教學(xué)奠定了基礎(chǔ)。為了加強(qiáng)對(duì)過濾的認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生結(jié)合日常生活經(jīng)驗(yàn)，仔細(xì)觀察家庭生活的器具，引導(dǎo)學(xué)生利用生活用品制作一個(gè)簡(jiǎn)易凈水器，讓渾濁的水回到“水靈靈”，如圖1 所示。

圖1 自制簡(jiǎn)易凈水器進(jìn)行過濾

制作材料：礦泉水瓶、紗布、棉花、活性炭或者木炭、沙子、石頭、吸管

制作步驟：取一礦泉水瓶，切開分成兩部分，在礦泉水瓶口扎一個(gè)洞，插入吸管，在瓶中放入石頭、活性炭、沙子、棉花、紗布等物品即可將另一半的礦泉水瓶放在下面作為接水裝置。

實(shí)驗(yàn)操作：將渾濁的水倒入裝置中，對(duì)比觀察過濾后的水與原來的水的區(qū)別。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：過濾后的水變澄清了。

分析產(chǎn)物：過濾后的水是否可以直接飲用？過濾后的水可能還存在哪些雜質(zhì)？

意外收獲：操作過程的倒水，操作后仍然為渾濁，衣服的濺濕，流水的快慢，操作后棉花的顏色變化，經(jīng)過分析得出過濾需要注意的事項(xiàng)是“一貼二低三靠”！

化學(xué)來源于生活，教師不但要培養(yǎng)學(xué)生善于觀察生活中的春夏秋冬，還要培養(yǎng)學(xué)生善于把握事物的變化規(guī)律，更要激勵(lì)學(xué)生擁有把世界變得更美好的憧憬與行動(dòng)。

案例2：制取氧氣的實(shí)驗(yàn)

在化學(xué)教學(xué)過程中，學(xué)生如果可以采用熟悉的生活化用品去做實(shí)驗(yàn)，便可以把科學(xué)與生活聯(lián)系起來，讓學(xué)生可以參與更多的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生也會(huì)對(duì)化學(xué)學(xué)科更加感興趣，愛上實(shí)驗(yàn)，愛上探究，愛上化學(xué)。在家庭實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生尋找實(shí)驗(yàn)替代品、改造物，更能培養(yǎng)學(xué)生思維能力和創(chuàng)新能力。例如，在制備氧氣的實(shí)驗(yàn)中，采用多種方式教學(xué)，如導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)采用大象牙膏實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生感受產(chǎn)生氣體的劇烈現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)材料中雙氧水和高錳酸鉀產(chǎn)生氧氣的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行探究。引導(dǎo)學(xué)生分析大象牙膏實(shí)驗(yàn)的原理，探究促進(jìn)雙氧水分解的催化劑，以及催化劑的效果分析。學(xué)生通過查閱資料—尋找原料—實(shí)驗(yàn)探究—生活猜想等，從而得到能力的提升。

問題的提出：尋找新催化劑。提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

查閱資料：教材上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)二氧化錳對(duì)雙氧水的分解具有催化作用，大象牙膏中的催化劑，探究同類別的物質(zhì)如氧化銅、氧化鐵是否有催化作用。

尋找原料：尋找生活中已有材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如：廢棄的銅片加熱形成黑色的氧化銅（或廢棄的黑色磚頭），生銹的鐵皮取其表面成分可得氧化鐵，醫(yī)用過氧化氫）。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究：探究二氧化錳催化作用方式：①質(zhì)量變化；②觀察現(xiàn)象。學(xué)生經(jīng)過對(duì)比實(shí)驗(yàn)可得知氧化銅、氧化鐵也會(huì)產(chǎn)生氣泡。

生活猜想：醫(yī)用雙氧水會(huì)使得受傷的傷口表面產(chǎn)生氣泡，是什么促進(jìn)雙氧水的分解，再探豬肝對(duì)雙氧水的催化作用。在此次的學(xué)生自主活動(dòng)中，教師引導(dǎo)學(xué)生通過已有認(rèn)知探究催化劑，分工合作尋找更多催化劑。激發(fā)學(xué)生不斷探索，不斷尋求新的發(fā)現(xiàn)，體驗(yàn)創(chuàng)新得到的快樂。

案例3：制取二氧化碳

在制取二氧化碳實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可以改進(jìn)成“生活化”實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在家里體驗(yàn)化學(xué)的樂趣。如用礦泉水瓶、注射器、吸管等改裝二氧化碳的實(shí)驗(yàn)裝置，用氣球收集尾氣，用玫瑰花、紫甘藍(lán)、康乃馨等替代石蕊與酚酞溶液。

在二氧化碳的性質(zhì)檢驗(yàn)教學(xué)中，主要涉及實(shí)驗(yàn)是二氧化碳能使石蕊溶液變紅，能使澄清石灰水變渾濁。教師在課堂教學(xué)中如何簡(jiǎn)單又快速地進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)?？下面就采用生活材料，制作一個(gè)制取并檢驗(yàn)二氧化碳性質(zhì)的簡(jiǎn)易裝置，如圖2 所示。

圖2 二氧化碳制取和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)裝置圖

制作材料：生活材料礦泉水瓶、吸管、石蕊泡過的濾紙、一次性筷子、注射器。

安裝方法：取一礦泉水瓶，將注射器連接在礦泉水瓶左下側(cè)，取一根一次性筷子和吸管固定在蓋子上，將折成蝴蝶型的濾紙用橡皮筋套緊在一次性筷子上，蓋好蓋子，將吸管放入水中，按壓礦泉水瓶檢驗(yàn)裝置氣密性，如有漏氣用玻璃膠或凡士林抹上。

實(shí)驗(yàn)操作：打開瓶蓋，往礦泉水瓶里小心地加入少量小蘇打粉末，將濾紙下半部分潤(rùn)濕，燒杯中倒入適量的澄清石灰水，蓋上瓶蓋，用注射器把少量的食醋注入到礦泉水瓶里。①觀察濾紙上半部分和下半部分的顏色變化；②觀察澄清石灰水的現(xiàn)象；③打開瓶子，取出濾紙，放置一會(huì)兒，再次觀察濾紙下半部分顏色變化情況；④做一對(duì)比實(shí)驗(yàn)，將醋酸滴在石蕊試紙上，并觀察現(xiàn)象，一段時(shí)間后再觀察現(xiàn)象；⑤右側(cè)燒杯換成一高一低的燃燒著的蠟燭，雙手握住礦泉水瓶慢慢擠壓，發(fā)現(xiàn)低的蠟燭先熄滅，然后高的蠟燭再熄滅。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出，小蘇打和食醋可以反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，干燥的濾紙沒有變紅，而濕潤(rùn)的濾紙變紅了，說明二氧化碳能與水反應(yīng)產(chǎn)生酸性物質(zhì)；取出濾紙后顏色恢復(fù)為紫色，則說明該酸性物質(zhì)不穩(wěn)定，在常溫條件下即可分解進(jìn)而失去酸性；二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁。

意外收獲：部分學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中由于取用的小蘇打和食醋過多，使得澄清石灰水的變化現(xiàn)象是：由澄清變渾濁，再由渾濁變澄清。通過引導(dǎo)學(xué)生積極探究，使學(xué)生懂得反應(yīng)物的用量會(huì)影響反應(yīng)的進(jìn)行。

教學(xué)效果分析：通過簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行一系列的對(duì)比，讓學(xué)生把理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐活動(dòng)，從單純記憶轉(zhuǎn)化為三維立體圖像，學(xué)生通過自己的動(dòng)手制作，觀察反應(yīng)過程中明顯的顏色變化和劇烈的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，由靜走向動(dòng)，由動(dòng)轉(zhuǎn)向理論文化知識(shí)分析，讓學(xué)生更加理解掌握二氧化碳的性質(zhì)。

案例4：燃料及其應(yīng)用

在第七單元燃料與利用的教學(xué)中，充分應(yīng)用學(xué)生熟悉的生活常識(shí)將燃燒的條件、滅火的條件、燃燒充分的條件以及燃燒產(chǎn)生的能量變化等知識(shí)結(jié)合起來，使學(xué)生很容易將教材知識(shí)內(nèi)化。通過引導(dǎo)學(xué)生感受入秋后農(nóng)民焚燒曬干植物制造農(nóng)家肥的過程，甚至讓學(xué)生親自動(dòng)手利用其來燒烤番薯，親身目睹農(nóng)民將家禽糞便等有機(jī)質(zhì)與焚燒后的產(chǎn)物混合制作農(nóng)家有機(jī)肥料，這也是讓學(xué)生更容易將生活與化學(xué)聯(lián)系在一起的又一個(gè)實(shí)例。

學(xué)生收集干枯植物焚燒制作肥料的步驟為：一是將干枯植物收集在一堆，堆起來，并將周圍清理干凈避免燃燒蔓延；二是在干枯植物上方蓋上一層土，避免燃燒太旺造成肥料飛失。引導(dǎo)學(xué)生分析農(nóng)家肥料可能含有的元素以及種植蔬菜過程中使用的肥料成分做分析，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生對(duì)家中的蔬菜成分作探究思考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。

案例5：燃燒與滅火

在第七單元教學(xué)中，學(xué)生通過燃燒條件的學(xué)習(xí)，懂得了可燃物燃燒條件除需要可燃物和氧氣之外，溫度還需達(dá)到可燃物的著火點(diǎn)。生活中經(jīng)?？梢娂佑驼尽⒚娣蹚S都標(biāo)注了嚴(yán)禁煙火，汽油作為明顯的可燃物，學(xué)生自然非常清楚，但面粉是可燃物，學(xué)生自然非常質(zhì)疑！在教學(xué)中，教師要緊緊抓住學(xué)生質(zhì)疑這個(gè)最佳時(shí)機(jī)，拋出問題與實(shí)驗(yàn)假設(shè)：假如面粉不是可燃物，那面粉廠怎么會(huì)發(fā)生爆炸呢？我們應(yīng)當(dāng)如何預(yù)防？進(jìn)一步引發(fā)學(xué)生思考：是什么樣的情況會(huì)達(dá)到爆炸的條件呢？根據(jù)問題以及學(xué)習(xí)燃燒的條件尋找材料進(jìn)行試驗(yàn)。尋找打氣筒提供氧氣，尋找用廢舊的塑料罐子模擬面粉廠提供密閉狀態(tài)，采用蠟燭提供熱源，以保證實(shí)驗(yàn)安全，如圖3 所示。

制作材料：打氣筒、廢舊的塑料罐子、蠟燭、筷子、一小包的面粉

安裝方法：將打氣筒與一小包面粉連在一起，點(diǎn)燃蠟燭，將廢舊的塑料罐子蓋在蠟燭與面粉上。

實(shí)驗(yàn)操作：用打氣筒往面粉上打氣，觀察罐子內(nèi)現(xiàn)象。

圖3 面粉的燃燒、爆炸實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析：①當(dāng)只打一次氣時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)罐子內(nèi)產(chǎn)生了火焰，火焰瞬間熄滅，過一會(huì)兒發(fā)現(xiàn)蠟燭也熄滅了。②當(dāng)連續(xù)多次快速打氣時(shí)，可以觀察到面粉迅速充滿整個(gè)罐子，瞬間罐子被向上彈起，產(chǎn)生了爆炸。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：根據(jù)現(xiàn)象①可以推斷面粉是一種可燃物，蠟燭最后熄滅了，是因?yàn)楣拮永锏难鯕獗幌耐炅?。根?jù)現(xiàn)象②可以證明當(dāng)可燃物在有限的空間內(nèi)急劇燃燒就會(huì)產(chǎn)生爆炸。

實(shí)驗(yàn)收獲：存儲(chǔ)可燃固體粉末物的環(huán)境，一定要嚴(yán)禁煙火。

生活感悟：在新冠肺炎疫情中，人們采用了75%的酒精進(jìn)行消毒的時(shí)候，全國多地就發(fā)生因酒精消毒而引起的火災(zāi)，說明人們關(guān)于燃燒與滅火上的知識(shí)匱乏。除此之外還有如天然氣的使用、各類燃料的應(yīng)用、滅火器的應(yīng)用等。可以引導(dǎo)學(xué)生利用家中小蘇打和食醋制造出簡(jiǎn)易家庭滅火器，讓學(xué)生感受化學(xué)的神奇奧妙。