2熊言林中學(xué)化學(xué)實驗創(chuàng)新設(shè)計研究1012(編輯修改稿)
2025-03-26 22:02 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 溶液。 首先將實驗所需的藥品和儀器準備好。 藥品 ：無水乙醇，蒸餾水，水彩筆； 儀器： 10mL量筒，試管，膠頭滴管，燒杯，試管塞。 彩虹顏色由下至上分別是綠、紫、紅、藍、黃、橙色 啟發(fā)性原則 ?所謂啟發(fā)性是指實驗創(chuàng)新設(shè)計本身具有啟迪學(xué)生思維的作用以及教師對實驗作出一系列富有啟發(fā)性的指導(dǎo)，使學(xué)生在實驗或?qū)嶒炗^察中能自覺、深入地思考，并對實驗的結(jié)果進行論斷和評價，從而培養(yǎng)學(xué)生思維能力和創(chuàng)新精神。 例如 溶解度教學(xué)實驗設(shè)計 （ 1）把蔗糖逐步加入一杯冷水 , 把食鹽加入一杯等量的熱水中 , 直到二者不能再溶解為止。 （記下蔗糖、食鹽用量。下同） （ 2）常溫下 , 將蔗糖逐步加入半杯水中 , 把食鹽逐步加入一杯水中 , 直到二者不能再溶解為止。 （ 3）常溫下 , 在相同的兩杯水中 , 分別加入 1g蔗糖和 1g食鹽 , 都能完全溶解。 根據(jù)實驗結(jié)果學(xué)生去思考分析、判斷、歸納，獲得什么結(jié)論？ 例如，鐵與氧氣反應(yīng)實驗 ?學(xué)生也看到鐵絲在氧氣中燃燒，發(fā)出耀眼的白光，并有黑色的物質(zhì)落在集氣瓶中的水面上。 ?但教師在實驗前后沒有引導(dǎo)學(xué)生思考“紅熱的鐵絲為什么在瓶外不燃燒而在瓶內(nèi)燃燒？瓶外也有氧氣嗎？”而教師又不解釋，這樣的實驗教學(xué)怎能激發(fā)學(xué)生求知探究的欲望呢？ 例如，鐵與硫粉反應(yīng)實驗新設(shè)計 圖 6 4 實驗創(chuàng)新設(shè)計的策略和方法 ? 由于中學(xué)化學(xué)實驗創(chuàng)新設(shè)計的具體對象、內(nèi)容、目的和方法的不同，因此其創(chuàng)新設(shè)計沒有固定的模式和方法可循。但是，通過對眾多創(chuàng)新實驗案例的分析，可以發(fā)現(xiàn)已有不少行之有效、可借鑒的策略和方法。 組合策略 ? 組合策略就是將一些相關(guān)的化學(xué)實驗按某種關(guān)聯(lián)因素或特征進行新的組合，構(gòu)成新的實驗方案的實驗創(chuàng)新方式。 ? 愛因斯坦曾說過：“我認為，為了滿足人類的需要而找出已知裝置的新的組合的人就是發(fā)明家?！? ? 同樣，將已有的化學(xué)實驗按一些共同特征或功能進行合理組合，使其具有某種新的功能也是對原有化學(xué)實驗的一種創(chuàng)新。 例如， CO2密度和化性組合實驗 ? 取一只燒杯，注入少量澄清的石灰水 (做顯示劑 )，振蕩、觀察；然后向燒杯內(nèi)傾倒一瓶二氧化碳 (持續(xù)約 6s)，蓋上毛玻片，振蕩。非常清晰地觀察到澄清的石灰水變渾濁。 ? 此現(xiàn)象表明二氧化碳的密度比空氣大；接著順勢揭示二氧化碳能和氫氧化鈣起反應(yīng)的化學(xué)性質(zhì)。 ? 該實驗的最大創(chuàng)新之處在于，徹底排除了傳統(tǒng)實驗中的諸多不確定因素，穩(wěn)固性、可操作性以及可見性極強。 又如，二氧化硫的制取及性質(zhì)實 驗 顛倒策略 ? 顛倒策略是指沿著事物的相反方向，用反向探求的思維方式對現(xiàn)有的實驗程序、儀器和藥品的使用方法等顛倒過來，以產(chǎn)生新的用途，從而達到實驗創(chuàng)新設(shè)計的目的和要求。 例如， CO2的密度和滅火實驗設(shè)計 (變“靜態(tài)”的蠟燭為動態(tài)，變“動態(tài)”的二氧化碳為靜態(tài) ) 替代策略 ?替代策略是利用相同或相似功能的其他物品來替代現(xiàn)有實驗規(guī)定的物品，從而達到實驗 教學(xué) 效果更理想，實驗更安全，或者使實驗更加簡便等目的的一種實驗創(chuàng)新設(shè)計的方式。 例如，氧氣制取的實驗 ? H2O2分解制氧氣選用了 MnO2做催化劑，但是 MnO2催化分解 H2O2存在很多缺陷： （ 1）所選的催化劑 MnO2價格比較貴，使用起來不劃算。 （ 2）生成的氣體速度太快，不便于收集。 （ 3）采用滴液法，由于燒瓶內(nèi)壓強太大，液體難以滴入，必須采用液封法，滴液的速度也不易控制，操作的過程比較麻煩。 （ 4） H2O2分解時放出熱量，分解的自發(fā)傾向很強，有催化劑 MnO2存在時分解反應(yīng)迅速進行，當加熱到 426K以上便會猛烈分解，甚至爆炸。 經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，一些金屬氧化物：如 CuO、 Cr2O Fe2O Fe3O4和基本上無價值的土壤、香煙灰、稻草灰或麥桿灰 (下面統(tǒng)稱草木灰 )、細沙對該反應(yīng)均能起到很好的催化作用，不但節(jié)約藥品，而且克服了MnO2催化分解的一些缺點。 八種代用品與過氧化氫在制取氧氣時生成氣體的平均速率由大到小的順序是： 土壤＞ Fe2O3＞ CuO＞香煙灰＞ Fe3O4＞草木灰＞ Cr2O3＞細沙 土壤、香煙灰、草木灰，它們不僅具有良好的催化性能而且取之不盡、用之不竭，在大量制備氧氣和學(xué)生分組實驗或開展課外活動時，它們不失為價廉物美的代用品。 土壤中含有許多金屬（如 Mg、 Fe、 Al 等）和非金屬的氧化物 (如 SiO2等 ) ，所以土壤也具有較好的催化作用，不過反應(yīng)過程中放出氣體的速率較快且不平衡，當然，不同類型的土壤，由于所含礦物質(zhì)的成分不同，作為催化劑的效果也不一樣。 所選的部分催化劑代用品不用花錢，為廣大農(nóng)村中學(xué)帶來了方便，同時便于開展探究，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高實驗操作技能和培養(yǎng)創(chuàng)造性思維。 又如，氫氣的燃燒與還原 CuO組合實驗 再如 CO2和 H2制備裝置設(shè)計 儀器藥品： 粗玻璃注射器 ( 去掉活塞 ) 、雙孔橡皮塞、分液漏斗、多孔的圓形塑料片、膠皮管、止水夾、鐵架臺、塊狀石灰石 ( 或大理石 ) 、稀鹽酸，鋅粒、稀硫酸等。 缺點列舉策略 指通
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