關(guān)于初中化學(xué)探究實驗教學(xué)案例設(shè)計與實踐

谷寶興

（新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第一師六團中學(xué)，新疆 阿拉爾 843300）

本文按照“問題提出——實驗事實——假說及驗證——得出結(jié)論——應(yīng)用”的思路，以九年級第二章的“實驗室制取氧氣”為例，論述探究實驗教學(xué)的案例設(shè)計與實踐的四個方面。

一、科學(xué)設(shè)計實驗方案，做好實驗準備

實驗準備包括課題、化學(xué)知識、方案設(shè)計、儀器及藥品的準備，而方案設(shè)計，是做好實驗準備的關(guān)鍵。氧氣的制取，屬于物質(zhì)制備的實驗，它需要學(xué)生有一定的化學(xué)知識，而對實驗技能的要求也相對較高。在學(xué)了“氧氣的性質(zhì)與用途”之后，學(xué)生搜集資料也有了方向，這時再做氧氣制取的實驗，更具有針對性，也在一定程度上降低了實驗準備的難度。實驗方案包括了實驗主題、目的、原理、儀器及藥品、實驗裝置圖、實驗步驟等。本實驗的主題是：實驗室制取氧氣。實驗?zāi)康模簩嶒炇抑迫⊙鯕獾姆磻?yīng)原理和操作方法?；瘜W(xué)原理：氯酸鉀加熱生成氧氣和氯化鉀；高錳酸鉀加熱生成氧氣、錳酸鉀、二氧化錳。實驗儀器：鐵架臺（帶鐵夾）、試管、單孔橡皮塞、導(dǎo)管、水槽、集氣瓶、酒精燈、試管夾、藥匙、火柴、天平。藥品：氯酸鉀、二氧化錳、高錳酸鉀。由于實驗對學(xué)生的實驗技能要求較高，教師需要指導(dǎo)學(xué)生認真檢查裝置的氣密性、正確掌握儀器連接方法。

為了降低制取氧氣的實驗難度，增強學(xué)生在實驗操作中的規(guī)范性，可以將課題分解，即復(fù)雜的制備實驗被分解為幾個小實驗，在設(shè)計方案中將小實驗的操作、原理、注意事項等形成以下問題交由小組，由大家共同探究，形成觀點：

（一）探究氧氣的采集方法；

（二）探究氧氣的檢驗方法；

（三）探究實驗室制取氧氣的化學(xué)反應(yīng)原理；

（四）探究如何在試管中給固體加熱；

（五）探究催化劑二氧化錳的使用方法及用途；

（六）探究并總結(jié)實驗需要用到哪些儀器與藥品。

通過小組合作探究，將實驗步驟明確，同時也有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)嚴謹?shù)膶嶒灳?，形成自主合作的探究能力?/p>

二、自主操作實驗步驟，做好實驗實施

按照設(shè)計好的實驗方案，學(xué)生自主操作實驗步驟，教師從旁指導(dǎo)，對實驗數(shù)據(jù)、實驗現(xiàn)象做好詳實記錄。

（一）分別用酒精燈同時加熱氯酸鉀和二氧化錳。注意事項：試管口要略向下傾斜防止水倒流后炸裂；試管夾應(yīng)夾持試管中上部；導(dǎo)管伸入試管內(nèi)要短；先均勻加熱，再將火焰固定在藥品處加熱。片刻后，用帶火星木條伸入試管口，觀察并記錄現(xiàn)象：氯酸鉀是白色固體，二氧化錳是黑色粉末。氯酸鉀加熱至熔化后產(chǎn)生少量氣體，使帶火星木條復(fù)燃。同時加熱的二氧化錳不產(chǎn)生氣體，帶火星木條沒有變化。

教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識，討論原理：用酒精燈加熱氯酸鉀至較高溫度時產(chǎn)生氧氣，導(dǎo)致木條復(fù)燃。加熱二氧化錳不產(chǎn)生氧氣。

（二）將試管內(nèi)的二氧化錳迅速倒入熱的氯酸鉀中，把帶火星木條伸到管口內(nèi)，觀察現(xiàn)象并記錄：熱的氯酸鉀中加入二氧化錳后迅速產(chǎn)生大量氣體，帶火星木條復(fù)燃。

（三）待試管內(nèi)不再產(chǎn)生氣體時再加入少量氯酸鉀并加熱，把帶火星木條伸入管口內(nèi)，觀察現(xiàn)象并記錄：試管內(nèi)迅速產(chǎn)生大量氣體，帶火星的木條復(fù)燃。待二氧化錳冷卻后，用藥匙取出，對其進行稱重，與實驗前的質(zhì)量比較并記錄是否變化：質(zhì)量不變。

教師引導(dǎo)學(xué)生思考并探究原理：二氧化錳作為催化劑可以加快氯酸鉀的化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前反都不發(fā)生變化。

（四）用排水法或向上排空氣法收集氧氣。教師引導(dǎo)學(xué)生思考并探究原理：因氧氣不易溶于水，所以用排水法；因氧氣比空氣略重或密度比空氣略大，所以用向上排空法。選用的儀器有水槽、集氣瓶、玻璃片。

（五）氧氣的檢驗：用帶火星的木條伸到瓶中，木條燃燒；用帶火星的木條伸到瓶口，木條燃燒為驗滿。

三、小組交流實驗數(shù)據(jù)，做好實驗驗證

在探究性實驗的實踐中，由于設(shè)計方案不周密、觀察粗心、操作隨意等主觀因素或藥品、儀器裝置等的客觀因素，往往有意外現(xiàn)象產(chǎn)生，在完成實驗操作步驟之后，要將這些意外現(xiàn)象及數(shù)據(jù)記錄下來，探究其原因。在實驗室制取氧氣的過程中，某同學(xué)將黑色的“二氧化錳”，投進了加熱的氯酸鉀試管內(nèi)，試管被炸裂。面對這一意外現(xiàn)象，教師應(yīng)及時提醒學(xué)生觀察并記錄。等實驗操作結(jié)束后，將其作為探究性問題，交由學(xué)生從操作、藥品、儀器裝置等方面尋找其意外發(fā)生的原因。經(jīng)過排查，發(fā)現(xiàn)是因為木炭粉與二氧化錳外觀上同為黑色粉末，某同學(xué)將木炭粉誤作二氧化錳投入加熱的氯酸鉀試管內(nèi)。其原理是：氯酸鉀受熱分解產(chǎn)生氧氣，而木炭粉為可燃物，一旦充分接觸氧氣，會在短時間內(nèi)急劇燃燒，將試管炸裂。

總之，探究性化學(xué)實驗案例教學(xué)設(shè)計與實踐，有利于加深學(xué)生的學(xué)科興趣，鞏固所學(xué)化學(xué)知識，發(fā)展學(xué)生的實驗?zāi)芰εc科學(xué)探究能力。在今后化學(xué)實驗教學(xué)中，教師要更新教育觀念，創(chuàng)造條件，將一些簡易的觀察實驗設(shè)計為稍有難度的探究性實驗，將難度大的實驗，通過探究設(shè)計，加以分解，化繁為簡，進而引導(dǎo)學(xué)生通過實驗自主探究化學(xué)，從化學(xué)實驗探究中感受科學(xué)的魅力。