粉塵爆炸實驗改進兩則

朱清勇 孫鵬

摘要： 粉塵爆炸實驗是初中化學了解燃燒和爆炸條件的重要實驗，但在實際教學中教師演示實驗的成功率較低，更談不上讓學生親手探究實驗過程。通過不斷改進、嘗試、優化，最終利用生活中常見器材點火槍和廢棄塑料瓶等，設計了兩種簡約化的改進裝置。通過教學實踐檢驗，改進后裝置實驗效果顯著。

關鍵詞： 粉塵爆炸； 生活化； 簡約化； 實驗改進

文章編號： 10056629（2018）9007803 中圖分類號： G633.8 文獻標識碼： B

“化學實驗是進行科學探究的重要方式，學生具備基本的化學實驗技能是學習化學和進行探究活動的基礎和保證”[1]。上海教育出版社出版的九年級《化學》教材上冊第95頁有如圖1的粉塵爆炸實驗[2]，人民教育出版社出版的九年級《化學》教材上冊第133頁也有如圖2的粉塵爆炸實驗[3]，可見粉塵爆炸實驗是初中生認識爆炸現象，了解燃燒和爆炸條件的必做實驗。可實際情況是大部分化學教師是以播放視頻代替演示實驗，更談不上讓學生自己動手做粉塵爆炸實驗了。

為了改變現狀，提高粉塵爆炸實驗的可操作性和成功率，筆者對該實驗作了初級版和加強版的兩種改進，使本實驗更易操作和簡約化。學生實驗可以選擇初級版體驗，教師演示可選擇加強版展示爆炸的聲光特效。

滬教版上冊教材第95頁（如圖1）中實驗的不足之處有： （1）這種無底塑料瓶罐就是裝食用油的瓶子。吹入氣體鼓起面粉的速度和分散空間對成功爆炸都有影響，不能保證實驗的成功率。（2）蠟燭固定位置在塑料瓶靠邊的一側，塑料瓶壁容易熔化而變形，不利于實驗成功和反復操作。人教版上冊教材第133頁（如圖2）中實驗的不足之處有： （1）這種金屬茶葉罐或紙質茶葉罐都是不透明的，不利于觀察容器內的實驗現象，用蠟燭點燃不易操作，成功率低。（2）裝置不易加工，加工后密封性得不到保證。筆者針對兩套義務教育教材中粉塵爆炸裝置的不足之處做了如下的兩則改進。

1 粉塵爆炸教師演示實驗——簡約化加強版改進

1.1 改進點

（1） 用550mL塑料礦泉水瓶代替食用油桶。

（2） 化學純可溶性淀粉（粉末比較細，需要在陽光下暴曬幾小時使之干燥）代替普通面粉。如沒有可溶性淀粉，用市場上銷售的用于勾芡的生粉（本就是干燥的，不需處理可直接進行實驗，注意用后密封保存）效果也很好。

（3） 用生活中常用的點火槍代替蠟燭點火。

1.2 教師演示加強版改進裝置圖

改進裝置如圖3所示。

1.3 注意點

（1） 點火前先將礦泉水瓶多晃動幾次，或者在實驗臺上輕輕敲擊礦泉水瓶底部，使淀粉的粉塵能在礦泉水瓶中下部充分彌散開來；

（2） 所選點火槍加有丁烷液體，是可以調節火焰大小的。預先將點火槍火焰調至最大，實驗時一次點火能大大提高成功率；

（3） 干燥的可溶性淀粉質量控制在1.5g最佳，量太多或太少則成功率低；

（4） 實驗時要戴上安全防護眼鏡，勿對著人點火引爆，也勿將粉塵揚入瓶外空氣中，要處處注意安全。

2 粉塵爆炸學生實驗——生活化初級版改進

粉塵爆炸實驗設計成學生分組實驗，4人一組，一個班級需要分成10～12組。筆者對教材中面粉爆炸的裝置做了改進（如圖4），開展的學生分組實驗效果很好。

2.1 改進點

（1） 蠟燭位置改到中間，用穿過橡皮塞倒置的燃燒匙（可使吹起粉塵從燃燒匙外側充分揚起且不吹滅蠟燭）做固定點。蠟燭高度可通過燃燒匙調節，使點燃后蠟燭火焰居于瓶中心略偏下的位置為最佳。

（2） 用1.25L去底的椰子汁HDPE塑料瓶代替食用油桶。1.25L裝椰子汁的塑料飲料瓶是白色半透明硬質HDPE塑料制成，軟化點為125～135℃，使用溫度可達100℃，反復多次實驗不軟化變形。

（3） 改用吹氣球的打氣筒快速鼓入空氣。打氣筒鼓氣量足，從面粉下方吹起，可以使面粉充分揚起。

2.2 學生實驗初級版改進裝置圖

改進后的學生實驗裝置如圖4所示：

2.3 學生小組實驗步驟

（1） 小組組長負責分工，查看儀器和藥品是否完整齊全（教師課前預先給每組塑料瓶中裝入干燥的面粉）。

（2） 一名學生點燃塑料瓶中的蠟燭，蓋好硬紙板，另一名學生迅速用打氣筒鼓入空氣，即可觀察到硬紙板彈出，硬紙板頂開瞬間可觀察到爆燃現象。若未成功可以將塑料瓶適當傾斜交換空氣后繼續實驗。

（3） 小組成員交換角色，讓每人都能體驗到粉塵爆炸實驗。

2.4 教學建議

先讓學生觀察教材原圖和改進圖，找出不同點，思考為什么改進？實驗后統計出成功率與教師用教材原圖準備實驗的成功率作對比，讓學生感受創新的過程和成功的喜悅。

3 反思和體會

初中化學實驗改進創新的根本目的是服務于教學，解決實驗教學中存在的問題，讓學生動手做實驗、動腦思考、探究為什么[4]。自評本實驗的改進是成功的，以此實驗為主的展示在揚州市初中化學教師實驗技能比賽中獲得了專家評委的一致好評。其主要表現如下：

（1） 實驗簡約化、生活化，效果顯著。

教師加強版改進礦泉水瓶密封性更好，爆炸的視聽效果更具震撼力，面粉飛揚，礦泉水瓶可水平飛出5米遠；初級版如不蓋硬紙板，沖出塑料瓶的粉塵火光可達0.5m高，效果顯著。改進實驗使課堂氣氛活躍，展現了化學實驗的魅力。

（2） 實驗時間短。

教師加強版實驗3分鐘即可完成，學生小組實驗5分鐘可以完成。學生通過真實參與的實驗易得出結論： 面粉不但可燃，而且與空氣充分混合后點燃會爆炸。也培養了學生在生活中防范可燃性粉塵和可燃性氣體的風險意識。

（3） 裝置取材于日常生活用品及某些廢品，變廢為寶可重復利用。

（4） 有助于培養學生的創新能力，發展學生的核心素養。

農村基層一線化學教師需要不斷地修煉和提升，不僅需要創造條件使學生親歷化學實驗，更需要改進、創新出有趣的生活化、簡約化實驗。唯有不斷研究實驗，不斷創新改進，不斷地嘗試、失敗、否定、再嘗試，方能達到成功的彼岸。實驗改進要能點亮學生的心燈，讓學生發自內心，由內而外地喜歡化學[5]。實驗改進中教師的言傳身教勝過一切空洞的演說，從而啟迪科學思維，發展學生的實踐精神和創新能力。

參考文獻：

[1][5]中華人民共和國教育部制定. 義務教育化學課程標準[S]. 北京： 北京師范大學出版社， 2012.

[2]王晶， 鄭長龍主編. 義務教育課程標準實驗教科書·化學（九年級上冊）[M]. 北京： 人民教育出版社， 2012： 133.

[3]王祖浩，王磊主編. 義務教育課程標準實驗教科書·化學（上冊）[M]. 上海： 上海教育出版社， 2012： 95.

[4]朱清勇. 2017江蘇省化學實驗創新比賽觀摩有感[J]. 化學教學， 2017，（10）： 18～21.