利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)教學(xué)的嘗試

■王昀

利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)教學(xué)的嘗試

■王昀

實(shí)驗(yàn)教學(xué)以其感性、直觀的魅力，極具激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和調(diào)動(dòng)創(chuàng)新欲望的潛能在化學(xué)教學(xué)中獨(dú)樹一幟；而今教學(xué)課程改革的新理念是將書本已有的大多演示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成為探索探究實(shí)驗(yàn)，從很大程度上挖掘?qū)W生求知的積極性和主動(dòng)性。筆者嘗試大量工作，將噴泉實(shí)驗(yàn)改進(jìn)為探究性實(shí)驗(yàn)，感觸頗多，希望能借此為引子與同行商榷。

1 創(chuàng)設(shè)問題情景，挖掘探究點(diǎn)

噴泉實(shí)驗(yàn)是高中化學(xué)的一個(gè)重要性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生每每遇到這一實(shí)驗(yàn)便興趣高漲。而課本中僅簡(jiǎn)單介紹了氨氣溶于水的噴泉實(shí)驗(yàn)，參考書也僅僅給出“只有易溶于水的氣體才能做噴泉實(shí)驗(yàn)，噴泉實(shí)驗(yàn)的顏色無(wú)非是紅色或藍(lán)色”的結(jié)論。學(xué)生的興致轉(zhuǎn)瞬間被抑制。思考沒能繼續(xù)，問題的解決也只浮于表面，深度和廣度無(wú)法得到提升和延續(xù)。所以每遇高考試題中圍繞噴泉實(shí)驗(yàn)的諸多問題依然令學(xué)生感到頭疼。為此，筆者將各方資料、考題與現(xiàn)今課改理念進(jìn)行初步整合，設(shè)想把該問題設(shè)計(jì)成一次實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，用氨氣溶于水的噴泉實(shí)驗(yàn)作為引子，創(chuàng)設(shè)問題情景引導(dǎo)學(xué)生提出想探究的問題，啟發(fā)學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)、報(bào)紙雜志、教學(xué)和教材參考資料、歷年考題等，結(jié)合自己原有的知識(shí)，提出假設(shè)并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，鼓勵(lì)學(xué)生方法越多越好。

2 針對(duì)探究點(diǎn)預(yù)設(shè)假設(shè)

通過資料收集和討論后，每組將本組的假設(shè)交給筆者進(jìn)行歸類篩選，列出以下4種。

方案一：噴泉實(shí)驗(yàn)中選擇的圓底燒瓶對(duì)干燥或潮濕是否有要求。

方案二：是否只有用氨氣等極易溶于水的氣體才能做噴泉實(shí)驗(yàn)，改用其他氣體或其他液體能否達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

方案三：噴泉實(shí)驗(yàn)中噴泉顏色能否有多種。

方案四：噴泉實(shí)驗(yàn)中的膠頭滴管只是輔助儀器，不使用膠頭滴管是否也能做噴泉實(shí)驗(yàn)。

3 討論設(shè)計(jì)方案，驗(yàn)證假設(shè)

針對(duì)各種假設(shè)，學(xué)生商量出實(shí)驗(yàn)方案。筆者提供各實(shí)驗(yàn)所需的儀器和藥品。課上，學(xué)生自己動(dòng)手、仔細(xì)觀察，并做好實(shí)驗(yàn)記錄，同時(shí)分析實(shí)驗(yàn)的成敗與原因。現(xiàn)將各實(shí)驗(yàn)中提出的問題、設(shè)計(jì)的方案和驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行介紹。

實(shí)驗(yàn)一，如圖1所示

步驟：1）用內(nèi)壁干燥的圓底燒瓶收集滿氨氣；2）用帶有玻璃管和滴管（預(yù)先吸入水）的塞子塞緊瓶口；3）使玻璃管插入盛有水的燒杯中（水中加入少量酚酞）；4）打開橡膠管上的夾子，擠壓滴管的膠頭。

現(xiàn)象：玻璃管中水位迅速上升，燒杯里的溶液即由玻璃管噴入燒瓶，看到美麗的紅色噴泉。

實(shí)驗(yàn)二，如圖2所示

步驟：1）用內(nèi)壁潮濕的圓底燒瓶收集一定量氨氣；2）用帶有玻璃管和滴管（預(yù)先吸入水）的塞子塞緊瓶口；3）使玻璃管插入盛有水的燒杯中（水中加入少量酚酞）；4）打開橡膠管上的夾子，擠壓滴管的膠頭。

現(xiàn)象：玻璃管中水位緩緩上升一段就不再上升，幾乎看不到噴泉現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)三，如圖3所示

步驟：1）用內(nèi)壁干燥的圓底燒瓶收集滿二氧化碳?xì)怏w；2）用帶有玻璃管和滴管（預(yù)先吸入氫氧化鈉溶液)的塞子塞緊瓶口；3）使玻璃管插入盛有氫氧化鈉溶液的燒杯中（溶液滴加入少量酚酞）；4）打開橡膠管上的夾子，擠壓滴管的膠頭。

現(xiàn)象：玻璃管水位迅速上升，燒杯里的溶液即由玻璃管噴入燒瓶，看到美麗的紅色噴泉。

實(shí)驗(yàn)四，如圖4所示

步驟：1）用內(nèi)壁干燥的圓底燒瓶收集滿氯氣；2）用帶有玻璃管和滴管（滴管里預(yù)先吸入CCl4溶劑）的塞子塞緊瓶口；3）使玻璃管插入盛有水的燒杯中（水中加入少量石蕊）；4）打開橡膠管上的夾子，擠壓滴管的膠頭。

現(xiàn)象：玻璃管水位迅速上升，燒杯里的溶液即由玻璃管噴入燒瓶，看到美麗的紅色噴泉。

實(shí)驗(yàn)五-1，如圖5-1所示

步驟：1）用內(nèi)壁干燥的圓底燒瓶收集滿氨氣；2）用帶有玻璃管的塞子塞緊瓶口；3）使玻璃管插入盛有水的燒杯中（水中加入少量石蕊）；4）拿一包冰塊放在圓底燒瓶的外底部（即裝置的頂部）；5）一會(huì)兒，打開橡膠管上的夾子。

現(xiàn)象：玻璃管水位迅速上升，燒杯里的溶液即由玻璃管噴入燒瓶，看到藍(lán)色的噴泉。

實(shí)驗(yàn)五-2，如圖5-2所示

步驟：1）用內(nèi)壁干燥的圓底燒瓶收集滿氨氣；2）用帶有玻璃管的塞子塞緊瓶口；3）使玻璃管插入盛有水的燒杯中（水中加入少量石蕊）；4）打開橡膠管上的夾子；5）用熱毛巾捂住燒瓶的外底部（即裝置的頂部）。

現(xiàn)象：玻璃管水位迅速上升，燒杯里的溶液即由玻璃管噴入燒瓶，看到藍(lán)色的噴泉。

實(shí)驗(yàn)六，如圖6所示

步驟：1）用內(nèi)壁干燥的圓底燒瓶收集滿氯化氫；2）用帶有玻璃管和滴管（預(yù)先吸入水）的塞子塞緊瓶口；3）使玻璃管插入盛有AgNO3溶液的燒杯中；4）打開橡膠管上的夾子，擠壓滴管的膠頭。

現(xiàn)象：玻璃管水位迅速上升，燒杯里的溶液即由玻璃管噴入燒瓶，看到白色的噴泉。

4 結(jié)論初定

實(shí)驗(yàn)一、二針對(duì)學(xué)生提出的假設(shè)1進(jìn)行對(duì)比，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。實(shí)驗(yàn)三、四再次進(jìn)行對(duì)比，生動(dòng)再現(xiàn)并非只有極易溶于水的氣體才能做噴泉實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)四中，氯氣雖不易溶于水，也難與水反應(yīng)，但是易溶于CCl4等溶劑（學(xué)生還可想到用氫氧化鈉溶液），從而可使燒瓶?jī)?nèi)的氯氣氣壓減少，所以可用CCl4溶劑或燒堿溶液來(lái)代替膠頭滴管中的水去做Cl2的噴泉實(shí)驗(yàn)。可見，噴泉實(shí)驗(yàn)中，易溶于水的氣體行，難溶于水的氣體也行。親自體驗(yàn)后學(xué)生感悟到任何一種氣體只要能找到至少一種液體（或溶液）能夠很容易地吸收它（即很易溶解它或很易跟它反應(yīng)），那么，這種氣體就必定能夠用于做噴泉實(shí)驗(yàn)，即當(dāng)膠頭滴管中的物質(zhì)改變時(shí)，除惰性氣體和H2、N2、O2等穩(wěn)定氣體外，其他氣體都能用于做噴泉實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)五-1、五-2都不直接使用膠頭滴管，前者根據(jù)熱量傳遞原理，采用物理方法冷卻圓底燒瓶的外底部，即降低圓底燒瓶的氣溫，瓶溫降低后，燒瓶中的氣壓自然也跟著減少，從而使大氣壓把燒杯中的液體壓上燒瓶形成噴泉實(shí)驗(yàn)；后者用熱毛巾將燒瓶捂熱，氨氣受熱膨脹，趕出玻璃導(dǎo)管中的空氣，氨氣與水接觸，即發(fā)生噴泉。所以，實(shí)驗(yàn)中只要想辦法使燒瓶?jī)?nèi)的氣壓降到一定程度，燒杯中的液體就有可能壓到燒瓶里去形成美麗的噴泉。很明顯，減少燒杯中的氣壓是形成噴泉實(shí)驗(yàn)的最關(guān)鍵的條件，是否使用膠頭滴管已不是問題。

實(shí)驗(yàn)六看到白色噴泉，同前面的實(shí)驗(yàn)比較，不難發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)的噴泉顏色是由燒瓶中的氣體與燒杯中噴上來(lái)的溶液（或液體）相互反應(yīng)決定的，即噴泉的顏色是燒瓶中的氣體與燒杯中的液體反應(yīng)的結(jié)果。平時(shí)人們談噴泉實(shí)驗(yàn)，整天不是氯化氫就是氨氣等易溶于水的氣體，因此，顏色不是藍(lán)色就是紅色。現(xiàn)在則大大地?cái)U(kuò)大化了，可以完成黃色噴泉實(shí)驗(yàn)，HI（氣）+AgNO3（液）=AgI↓（黃色）+HNO3；黑色噴泉實(shí)驗(yàn)，H2S（氣）+CuCl2（液）=CuS↓（黑色）+2HCl；等等。方案三的問題也就可以解決了。

通過一系列實(shí)驗(yàn)，常見的人造噴泉及火山爆發(fā)的原理對(duì)學(xué)生來(lái)講自然就不難理解了。在觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，思考實(shí)驗(yàn)成因的基礎(chǔ)之上，學(xué)生歸納出：一個(gè)美麗的噴泉實(shí)驗(yàn)要形成，首先要有一套干燥密閉的連通裝置；其次是實(shí)驗(yàn)過程中要盡力減少燒瓶中的氣壓；再次，要求氣體與某些溶液（或液體）間能產(chǎn)生不同的顏色。

此次探究中，筆者發(fā)現(xiàn)每個(gè)學(xué)生的潛能是無(wú)盡的，學(xué)生的創(chuàng)造力是豐富的，思維是多向的。學(xué)生在上述設(shè)計(jì)的同時(shí)方案層出不窮。例如：1）在圖7裝置中，錐形瓶外放一水槽，錐形瓶中加入酒精，水槽加入冷水后，當(dāng)把濃硫酸（或生石灰，或燒堿，等等）溶于水時(shí)，會(huì)放出大量的熱，溫度升高，酒精揮發(fā)加快，錐形瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)增大，從而形成噴泉；2）在圖8裝置中，若在燒瓶底部開一個(gè)孔，接一根導(dǎo)管，然后在導(dǎo)管上套一個(gè)氣球，氣球預(yù)先用手壓扁（即無(wú)氣），等實(shí)驗(yàn)開始時(shí)再放開手，燒瓶中的氣體就會(huì)往氣球中跑，這時(shí)燒瓶里的氣壓就降低，噴泉實(shí)驗(yàn)就可形成。

要降低圓底燒瓶中氣體的物質(zhì)的量，通常選擇用液體吸收，學(xué)生設(shè)想用固體燒堿吸收那些酸性氣體（如氯化氫），照樣可以做噴泉實(shí)驗(yàn)。

5 反思與升華

多有創(chuàng)意的設(shè)計(jì)啊！教師要在教學(xué)活動(dòng)中努力挖掘富有啟發(fā)性、探索性、觀賞性、趣味性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，盡可能為學(xué)生增加探究性實(shí)驗(yàn)的數(shù)量，利用研究性課題等，為學(xué)生探索和創(chuàng)新提供更廣闊的活動(dòng)時(shí)間和思維空間，以提升學(xué)生獲取知識(shí)的能力。

通過本節(jié)教學(xué)，筆者得到很多啟示。1）在指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)應(yīng)有層次、梯度，難易適中。若設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)難度過大，影響學(xué)生探究的情緒和學(xué)習(xí)的主動(dòng)性；設(shè)計(jì)難度過小，學(xué)生進(jìn)行探究的價(jià)值不大。2）在給出提示性問題的同時(shí)要預(yù)計(jì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)可能出現(xiàn)的結(jié)果和學(xué)生操作時(shí)的安全注意事項(xiàng)。同時(shí)不要輕易否定學(xué)生給出的方案或?qū)W生提出的問題與想法，這樣不但會(huì)挫傷學(xué)生的積極性，而且對(duì)挖掘?qū)W生的創(chuàng)造能力設(shè)置了障礙，應(yīng)充分尊重學(xué)生的思維發(fā)展。3）教學(xué)中要把學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)作為一種教學(xué)資源來(lái)進(jìn)行開發(fā)，使學(xué)生在知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度和價(jià)值觀等方面進(jìn)行有效的整合與提升。總之，對(duì)探究性實(shí)驗(yàn)，教師一定要精心備課，創(chuàng)設(shè)問題情景，充分發(fā)揮學(xué)生主體作用，適當(dāng)指導(dǎo)，激勵(lì)評(píng)價(jià)，鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)會(huì)探究，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。■

（作者單位：新疆伊寧市兵團(tuán)農(nóng)四師一中）

10.3969/j.issn.1671-489X.2011.11.127