綜合實踐活動中氣體系列性質驗證器的設計制作

康峰 袁靜

摘 要：因為化學實驗及其實驗裝置的設計無不滲透著技術的思想和方法，化學實驗裝置的改進和化學實驗教具的革新也無不運用技術的思想和方法。所以，我們一旦了解和掌握一定的通用技術，進入化學實驗室每做一個實驗，不僅僅是為觀察實驗現象、得出實驗結論，更重要是應有問題意識，對于教材上一些設計欠完美的實驗要能發現問題，并能用技術的思想和方法去研究解決。這樣，我們才會不由自主地用技術的思想和方法去自覺進行化學實驗的創新。

關鍵詞：通用技術;走進;化學實驗室;融合教學;實驗創新

在中學化學實驗室里，有很多為我們所不知而需要解答的話題，這就是問題。問題的形式是多種多樣的，比如科學探究方面的，實驗操作方面的，還有技術與設計等方面的等等。要解決好此類問題，最有效的途徑就是反復實踐，實踐是動手動腦的過程也是解決實際問題的過程。筆者通讀完通用技術課程的必修教材《技術與設計1》《技術與設計2》和相關技術教育的資料后，深感化學教師、化學實驗員和同學們學習掌握通用技術的重要性。因為化學實驗及其實驗裝置的設計無不滲透著技術的思想和方法，化學實驗裝置的改進和化學實驗教具的革新也無不運用技術的思想和方法。所以，我們一旦了解和掌握一定的通用技術，進入化學實驗室每做一個實驗，不僅僅是為觀察實驗現象、得出實驗結論，更重要是應有問題意識，對于教材上一些設計欠完美的實驗要能發現問題，并能用技術的思想和方法去研究解決。這樣，我們才會不由自主地用技術的思想和方法去自覺進行化學實驗的創新。這里所說的實驗創新是指繼承為前提的創新，即“發現問題、研究問題和解決問題的過程”[1]。下面將我們運用技術思想和方法，如何研究解決一些中學化學實驗的微型化、綠色化問題和如何進行低成本教具研制等實例列舉如下：

如在做人教版（2004年初審通過）普通高中課程標準實驗教科書化學①（必修）第90頁“【實驗4—7】二氧化硫溶于水并測定溶液的酸堿度和品紅溶液的反應”實驗后，結合教材中的“學與問”欄目內容，筆者輔導學生設計制作了“微型環保的氣體系列性質驗證器”（見圖6）。在設計制作的過程中，要求他們用通用技術課程《技術與設計1》教材中的具體技術方法，親歷了技術設計、材料選用、技術制作、過程評價、對比權衡、優化定形等一系列體驗過程，使他們首先明確了化學實驗創新中的自制教具過程，完全是通用技術的運用過程;其次理解了該教具的結構是將二氧化硫氣體的制備、系列性質驗證和吸收防污染三個系統融為一體的一個系統整體，加深了對結構與設計、系統與設計抽象技術的進一步理解;當然也對二氧化硫氣體的特性掌握得更加全面系統、更為牢固難忘了。現將該教具設計制作和使用的方方面面介紹如下：

1 設計思想

教具在設計時應采用技術思想和方法，考慮教具的結構與系統應具有綜合性和簡易性，能將氣體系列性質的驗證集于一體以強化對比性但又不失科學合理性，體積應當微型化以確保實驗的微量化;教具制作時要體現綠色化學思想，絕對選用無毒無害材料，最好能利用環保、廢舊物品;還應考慮在教師指導下學生會親手制作，以訓練他們的動手操作能力。總體上應達到將通用技術的思想和方法滲透到自制教具的設計制作之中，在加強化學實驗教學的同時巧妙提升學生的技術素養。

2 制作材料

50mL塑料注射器5個，醫用輸液器上的小橡膠帽1個，醫用輸液器上的塑料導管少許。

3 制作方法

拆下5個注射器上的活塞，在每個活塞的邊緣上用小刀挖一個小豁口，剪4段長4mm塑料導管分別放到4個活塞的小豁口上，并分別安裝在某一支注射器針筒內10mL、20mL、30mL、40mL刻度處，在另一個活塞的邊緣小豁口上連接一個長約15mm塑料導管，安裝在注射器針筒內50mL刻度處，見圖6所示。

4 使用方法

現以教材中的【實驗4—7】驗證二氧化硫性質的實驗為例說明：

1）在反應室和4個性質驗證室里從左到右分別依次加入亞硫酸鈉、紫色石蕊試液、品紅試液、氫硫酸和溴水。

2）在尾氣導管上連接一個小漏斗，倒扣在250mL燒杯內盛有氫氧化鈉溶液的表面上進行尾氣吸收。

3）用另一支5mL注射器吸取3mL50﹪的硫酸，扎入小橡膠帽將硫酸加入到反應室中，反應馬上進行，產生的氣體通過導氣管依次進入性質驗證室，觀察到性質驗證室里從左到右分別依次出現紫色石蕊試液變紅、品紅褪色、淡黃色沉淀和溴水褪色的現象，驗證了二氧化硫的水溶液顯酸性、漂白性、氧化性和還原性。

4）若要觀察某一可燃氣體燃燒所發出的火焰時，在尾氣導管上連接一個注射器針頭用火點燃。

5 用途和特點

該綜合式教具除了能做“二氧化氣體系列性質驗證”實驗外，還可以做硫化氫、氯化氫、二氧化氮、一氧化氮、乙炔和氫氣等系列氣體的系列性質驗證實驗。

該三系統組合式教具的設計、制作及使用過程，能啟發學生的創新思維意識、培養和訓練學生動腦、動手能力，是通用技術實踐與化學實驗融合教學的過程，也是將知識與技能結合、過程與方法結合、提高學生情感態度與價值觀的過程。這一技術思想和方法滲透到學科教學的過程，是提高學生技術素養的有效舉措，符合新課程理念。

隨著科學技術突飛猛進的發展和化學學科教學質量的不斷提高，技術創新已成為我們化學實驗室無時不有、無處不用的客觀存在。化學實驗的創新就是化學實驗教學領域內的技術創新，是我們開展實驗改進、教具創新和探究實驗過程的重要措施和方法。每個實驗的設計、裝置的選定及實驗的過程，無不蘊含著技術的思想和方法。因此，將通用技術的理念滲透到化學實驗教學，用技術的思想和方法開展化學實驗，就是培養學生觀察現象能力、動手實踐能力、動腦設計能力、發現分析和解決問題能力等技術思想和方法的有效途徑，是提高學生技術素養的第二課堂活動內容。技術素養是當代青少年需要迫切提高和不能不具備的基本素養，而通用技術課程就是用以提升技術素養的供普通高中學生必修的技術課程。相信通用技術在化學實驗室的實踐和應用，對廣大同學的發展具有廣泛遷移價值，它的實踐過程是“同學們主動建構知識、不斷拓展能力、形成良好情感態度與價值觀的過程，是一個富有生機、充滿探究、方式多元的過程。[2]”這一過程“一定會成為同學們豆蔻年華中夯實基礎、挑戰自我、享受創造與發展樂趣的美好生活的一部分。[3]”

讓綜合實踐課程走進化學實驗室，是推動化學實驗創新、提高化學實驗教學水平的有效措施。我們還在不斷地探索，深信綜合實踐課程今后定將在實驗室繼續顯示出不可估量的優越性、不斷產生無窮大的運用性效果。

參考文獻

[1]韓獨石.用創新實踐經驗詮釋創新理念[J].科技創業家，2012（8）：144.

[2]顧建軍等.技術與設計1[M].江蘇教育出版社，2009（5）第3版.

[3]顧建軍等.技術與設計2[M].江蘇教育出版社，2009（5）第3版：04.