二氧化碳性質的實驗創新及教學過程設計

賁雪梅

【摘 要】化學是一門以實驗為基礎的科學，對實驗的創新尤為重要，將實驗簡單化、微型化、綠色化以及實驗現象的明顯化，都需要教師對傳統實驗進行改進和創新。那么，如何有效開展實驗創新課并恰到好處地融入化學課堂教學中，已成為教師必須研究的問題。

【關鍵詞】創新實驗;化學教學;二氧化碳性質

實驗是學習化學、幫助學生獲得新化學知識的重要途徑。由于學生們的自身原因和一些外因，需要對課本上的有些實驗進行一定改進和創新，通過實驗的創造性活動，激發學生對化學實驗的學習興趣，可強化學生的科學探究意識，培養學生的創新精神和創新思維能力。把改進的實驗再融入教學中，能更好地幫助學生理解化學、學好化學，更容易接受一些新知識。接下來，談談人民教育版九年級化學的第六單元二氧化碳性質的實驗創新以及在融合教學中的教學過程設計。

一、實驗的改進

教材中的傳統實驗雖然很經典，但從教師的操作來看，發現階梯蠟燭的熄滅，大部分都是上層蠟燭先熄滅，實驗成功率不高，在驗證二氧化碳與水反應性質實驗時，實驗步驟較多，需要的二氧化碳量也比較大。因此，大家都在對二氧化碳的性質實驗進行創新改進，改進的方法很多，如圖一這套裝置的優點如下：集多個性質實驗于一體，操作簡單，耗時之短，現象明顯，能提高實驗教學的效率，適合演示實驗，學生們也可以參與完成;其缺點是：所需藥品量大，不適合學生分組實驗。為了符合實驗教學的綠色化、微型化，我改制了一套微型裝置，如圖二，我把二氧化碳的性質實驗設計在導管中完成，裝置圖是由一根直角導管和一根T型導管組成，直角導管的一側長度需控制在25厘米左右，不易過短，否則，在反應過程中鹽酸會沖出直角導管導致實驗失敗，藥品應選擇顆粒比較碎小的石灰石，可借助漏斗裝入導管中，裝入的石灰石的高度宜為五到六厘米，然后，用銅絲圈堵住下端管口，要想制取二氧化碳氣體，只需把裝有石灰石的導管那側插入盛有鹽酸的試管中，鹽酸的高度與石灰石的高度差不多;在直角導管的另一端連接上T型導管，二氧化碳的性質實驗都會在這根小T型導管中分步完成。這套裝置的優點為：

1.操作簡單，現象明顯，成功率高;

2.將二氧化碳的多個性質實驗結合為一體，簡化實驗步驟，可隨時制取二氧化碳，提高了實驗效率;

3.節約藥品，實驗耗時短，更適合學生分組實驗，特別是用導管做實驗，更體現了實驗的微型化，集多種實驗于一體。

初中化學的科學探究目標應該是學生的研究過程，學生在研究過程中的體會對核心素養所起的作用非常重要，因此，我改進了能讓學生更好參與探究的微型化實驗，這就是我創新的目的。

二、改進的實驗在教學中的融合過程設計

“二氧化碳的性質”是初中化學教學的重點，本節課即是對學過的氧氣的制取和性質加以鞏固，也為后面即將研究的氫氣的制備和性質鋪平了道路，具有承前啟后的作用，上好這節實驗課并把改好的實驗恰到好處地穿插在本課的教學中，不僅能幫助學生很好地掌握知識，還能培養學生的創新精神，提升學生的化學學科素養。本節課的教學過程設計如下：

環節-1：創設情境，引入課題

我首先利用“清水變牛奶”（即：向裝有二氧化碳的塑料瓶中倒入“清水”）這個小魔術引入主題，吸引學生的注意力，激發了學生學習化學的興趣。學生們能快速回憶出二氧化碳與石灰水反應的性質。

環節-2：小組合作，改進實驗

在環節-2中，讓學生以小組合作的方式，分組完成課本上的3個經典實驗，通過親歷實驗調動學生學習化學的積極主動性，同時，可培養學生的動手能力和實驗觀察能力，在實驗中，我會引導學生利用對比分析的方法，分析和歸納實驗中產生的現象，得到二氧化碳的性質，從而培養學生的實驗分析能力。學生們通過實驗得到二氧化碳性質的同時，也會遇到一些困惑：（1）在梯形蠟燭實驗中，當二氧化碳倒入集氣瓶中時，上方的蠟燭經常先熄滅，實驗難以成功;（2）實驗步驟比較繁雜，實驗中所需的二氧化碳量比較大，浪費藥品。讓學生通過親自實踐，激發他們優化實驗的創新意識，關于這些問題，我會采用引導的方式，不斷發散學生的思維進行分析，讓他們在輕松、活躍的學習氣氛中找到解決方案：（1）換個口徑小的儀器來傾倒二氧化碳氣體;（2）換個容積較小的儀器來做二氧化碳能否與水反應的對比試驗。可讓小組進行熱烈的討論，將課堂引入創造性活動中，每個組都會畫出各自具體的改進方案，再進行小組之間的相互評估，然后，每組使用桌面上所給的儀器及藥品進行實驗，體驗各自所設想的實驗方案是否合理，并進行自我評價。有的實驗會改進成功，有的實驗則會改進失敗，但學生們在這個活動中受益匪淺，提高了他們的實驗操作能力和創造力，培養了創新思維能力和自我評價能力，有的同學可能還會提出這樣的設想：能否將二氧化碳的這幾個性質實驗設計在單一的儀器中完成？

環節-3：創新實驗，深入探索，感受微型化實驗的魅力

我拿出兩根玻璃導管（直角導管和T型導管），設問：你們能利用這兩根導管，結合化“零”為“整”的思想組裝出一套邊制取邊探究二氧化碳性質的微型裝置嗎？這個問題巧妙地引出了環節-3，課堂再次進入創造性活動中，在活動中，我會采用引導的方式，通過師生合作引出我所改進的微型裝置，接著，我會讓學生們利用這套微型裝置，親自經歷下面三個探究實驗：實驗探究1，利用紫色石蕊試紙，探索二氧化碳的密度大小及其能否與水反應的性質。學生們將紫色石蕊試紙的兩端潤濕，中間保持干燥并放入T型導管中，然后，把裝有石灰石部分的導管放入盛有鹽酸的試管中，同學們會看到，只有下端的石蕊變紅了，此時，再讓學生用塞子堵住下端管口，又會發現上端的石蕊慢慢也變紅了，而中間部分一直不變色，通過這個對比實驗學生們得出了兩個結論：1.二氧化碳的密度比空氣大;2.使石蕊變色的物質既不是二氧化碳也不是水，而是由二氧化碳與水反應形成的碳酸。再觀察剛才的石蕊試紙，我們可以看到紅色部分變回了紫色，表明碳酸不穩定。實驗探究2，二氧化碳是否可燃、能否助燃。學生們將燃著的木條放在上端口，發現火焰熄滅，二氧化碳無法點燃，得出二氧化碳不可燃、不助燃的性質。探究3，二氧化碳能否與石灰水反應。同學們先堵住上端口，在下端口采用盛有石灰水的燒杯，石灰水出現了渾濁的現象，說明二氧化碳能與澄清石灰水中的氫氧化鈣反應。經過這個環節，學生們感受到了微型化實驗的魅力，對實驗的創新興趣也會提高，創新意識和創新精神得到了增強，創新思維得以拓展。

本節課的教學設計以學生為主體、以實驗為基礎、以課本原始實驗為起點，通過親自實踐，激發了學生優化實驗的創新意識。傳統的教材實驗與改進的創新實驗相結合，不僅可以激發學生的創新精神，還可以培養學生的學科素養，培養學生敢于質疑、勇于創新的精神，通過學生親自實驗發現問題和改進實驗等一系列活動，培養了學生的動手實踐能力和創新思維能力。本節課的教學設計適應了素質教育的需求，學生們也可以很好地掌握二氧化碳的性質。哈佛大學心理學教授布魯納認為：最精湛的教學藝術，最高的原則是讓學生自己提出問題。根據學生自己所提出的問題以及設想，不斷優化、簡化和微型化實驗，可讓學生在學習中進行設計、在設計中學習，培養學生的創新精神，提高他們的創新能力和科學探究能力。

【參考文獻】

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