微型化学实验在化学教学中的功效(5)
发布时间:2021-06-06
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化学微型实验即“实验药品微量化,实验仪器微型化”。根据微型实验的要求,我们可以将许多普通实验朝着微型化方向改进。实践表明,大多数的学生常量实验都是可以朝着微型化方向改进的,许多教学演示实验也可以改成微型实验或补充微型实验。从而体现普通实验在化学教学中难以发挥的教学功能。
少于常量实验,更好地把学生注意力吸引到实验观察上来。又如,镁、铝与水的反应,常规实验耗时长,现象不明显,改用湿润的PH试纸分别压上除去氧化膜的镁条和铝条,镁条立即在PH试纸上留下蓝色印迹,铝条稍候出现浅绿色印迹。
(二)、改变设计理念,创新化学实验设计
微型实验教学还具有创新功能。由于忽视了实验的创新功能,不少实验照方抓药,缺乏对实验进行改革。从常规实验到微型实验,并不是简单地用小试管替代大试管,而是对实验装置的再设计,对实验原理的重新选择,对实验操作过程的改进创新。对一个微型实验的设计本身就是教师进行创造性教学的体现,教师指导学生开展微型实验设计也就是创新教育的具体实践。
1、改变装置,突出现象。从常量实验转变为微型实验,往往涉及到实验装置的再设计,转换实验装置一要科学可行,二要突出现象。微型实验往往能强化实验灵敏度或增强对比度,有些实验的现象出乎学生意料。微型实验由于装置空间小,只要微量反应就能产生明显现象。而有些演示微型实验,可以通过投影仪进行“放大”,利用实物投影仪还可选择突出观察重点。如在调整好的投影仪上放置培养皿,取少量饱和的热硝酸钾溶液倒入,因溶液温度下降,美丽的硝酸钾晶
体不断析出,逐渐布满整个培养皿,实验过
程中,晶体生长的动态过程清晰地展现出来
尤其引人注目。
气体性质实验通过如图1装置把气体制
取、性质与余气吸收实验综合起来,实验现象十分突出。这套装置适用于氯气、二氧化硫、硫化氢、氨气等气体性质实验。
某些溶液实验,常利用点滴板、滤纸等仪器进行实验,突出了对比度。
2、改变思路,凸现创新。常量实验转变为微型实验,还需要改进实验方案,选择适用于微型仪器实验的原理和方法。在对常规实验进行再设计中形成实验方案,在意想不到的实验操作中品味创新。例如,乙醛与氢
化学微型实验即“实验药品微量化,实验仪器微型化”。根据微型实验的要求,我们可以将许多普通实验朝着微型化方向改进。实践表明,大多数的学生常量实验都是可以朝着微型化方向改进的,许多教学演示实验也可以改成微型实验或补充微型实验。从而体现普通实验在化学教学中难以发挥的教学功能。
氧化铜反应的常规实验往往由于氢氧化铜量控制不佳产生过多的副反应干扰实验现象。取小张滤纸,放在玻璃片上,在滤纸中心滴加二滴乙醛溶液和数滴氢氧化铜悬浊液,取玻璃片在酒精灯上用外焰烘热,滤纸上出现红色斑点。
又如,火柴是实验室常用物品,利用火柴可以进行多种微型实验,从熟悉处激发创新。用火柴头蘸取浓硫酸,稍后即自行点燃;燃着的火柴可用于氢气等可燃性气体纯度的检验;二氧化碳气体的检验和二氧化碳气体验满实验;刚熄灭但带火星的火柴可用于氧气检验,投入到浓硝酸中,利用碳和火柴的余热,进行浓硝酸与碳反应实验,可产生少量红棕色气体并能控制实验用量;熄灭后的火柴杆还可用于浓硫酸脱水性实验,操作方便药品用量少且变色炭化现象明显;用火柴杆蘸取稀硫酸,不发生炭化现象,靠近火焰进行加热,可发现逐渐炭化,证明稀硫酸失水变成浓硫酸,硫酸具有不挥发性。
3、利用废物,走进生活。学习即生活,而常规化学实验犹如象牙塔,学生在生活中很难开展相应的实验。受这种思维影响,将导致化学与生活相隔离的不良局面。微型实验可以
利用生活中常见废弃物开展实验,
从而为走进生活创造条件。利用吸
管替代玻璃导管,用青霉素小瓶替
代试剂瓶或充当反应容器,用眼药
水瓶替代滴瓶等都能开展家庭小实验。例如,取一支废输液管的一部分制成如图2装置,滴加少量氢氧化钠(或硫酸等),插入两枚大头针分别接6—9伏直流电正负电极进行电解制氢气和氧气,排净空气后,用手捏住小塑料管口,靠近火焰,松开手,会发出清脆的爆鸣声。本实验取材简便,操作简单,安全性好,可多次重复实验,还可应用于其它电解实验。
4、充当载体,体验研究。开展微型实验,为学生开展课余实验或开展研究性学习提供一个载体。例如,有的学生以针筒为主题开展课外实验型的研究性学习,开发了利用针筒进行的微型实验。发现针筒可应用于两种溶液混合体积变化的微型实验(用针筒抽取2mL的水和2mL
染色酒精,
化学微型实验即“实验药品微量化,实验仪器微型化”。根据微型实验的要求,我们可以将许多普通实验朝着微型化方向改进。实践表明,大多数的学生常量实验都是可以朝着微型化方向改进的,许多教学演示实验也可以改成微型实验或补充微型实验。从而体现普通实验在化学教学中难以发挥的教学功能。
充分混合后,再用针筒量取,发现体积少于4mL);用于气体在水中溶解性实验(用针筒抽取1mL水,分别再抽取2mL氯气、40mL二氧化硫等气体,充分振荡后测定溶液体积,验证气体的水溶性);用于气体反应(用针筒抽取3mL二氧化氮,再抽取少量水,充分振荡,观察气体颜色和气体体积变化,反应到无色后,再抽取少量空气,继续观察气体颜色、体积变化);用于微型定量实验和用于集气体制取、收集与性质于一体的小反应器等功能,体验到研究的快乐。
实验为题材设计问题,体现了化学以实验为基础的特点。微型实验为实验习题的编制提供了良好的题材和设计思路。
微型实验为题材的问题,能够考查学生的实验能力,区分出真做实验、认真做好实验与只做“黑板实验”、乱做实验的学生,训练学生知识迁移、综合分析、类比想象的实验能力。
实验设计能力是实验能力的重要组成部分,教材中的一般学生实验都已提出实验操作方案,学生缺乏实验设计的机会。微型实验往往没有现成的操作方案,需要师生共同设计,从而为提高学生实验设计能力创设良好的情境。
5、改进方案,强化迁移。微型实验往往从常规实验中改进而成,这就要求学生善于把常规实验知识迁移到微型实验中来。如用温度计蘸取浓硫酸,放置空气中,将会出现什么现象?原因是什么?综合并迁移浓硫酸吸水性与浓硫酸溶于水放热两种性质才能解决问题,一是温度上升,二是液珠变大。
又如图3装置,用于验证氯气与铁反应的化学性质,控制通过针筒推杆控制氯气用量,实现实
验微型化,试问能观察到
哪些现象?为什么?就
要求学生善于把铁及其
化合物的相应实验知识
迁移过来。
化学微型实验即“实验药品微量化,实验仪器微型化”。根据微型实验的要求,我们可以将许多普通实验朝着微型化方向改进。实践表明,大多数的学生常量实验都是可以朝着微型化方向改进的,许多教学演示实验也可以改成微型实验或补充微型实验。从而体现普通实验在化学教学中难以发挥的教学功能。
6、组合实验,激励想象。解决实验问题,并不一定都要求学生动手实验过。这就要求学生善于综合分析,把实验问题与做过的实验进行类比和想象。微型实验往往能实现多个分散的常量实验组合起来,为提高学生分析综合实验的能力提供情境。例如,利用图1装置,对多种微型实验现象及原理进行探究。利用图4装置进行硫化氢与二氧化硫性质实验、余气吸收实验,或把两者组合起来;进行碳还原氧化铜并用石灰水检验气体产物实验等多种组合实验。
又如,对二氧化硫性质这一常规实验进行微型化再设计,从
制取装置的微型化处理、多种性质实验的组合、气体性质实验的
微型化设计、余气吸收及尽量减少排污的微型化设计等几方面激发学生想象,体验再设计实验的乐趣。
微型实验的教学功能是在对微型实验的开发过程中实现的,并在教学过程中不断丰富与发展。
三、值得探究的问题
作为一项新事物的微型化学实验尚不完善,还有待发展。它的方法本身还存在一定的局限性。所以在做微型化学实验时有一些应注意的事项:
1、微型化学实验制备物质的产率偏低。这是因为仪器粘附等损耗相对于原料用量的比例较大。因此必须要注意实验技巧。否则实验不易成功。
2、由于微型化学实验与一般实验仪器差别很大,教师在指导微型化学实验时一定要注意实验条件的探索。
3、现在全国微型化学实验普及还不高,需要更加广的进行宣传。还需要多出版相应的配套书籍。