初中化學實驗模型的教學應用初探

1、初中化學實驗模型的教學應用初探錢春柳 胡孔國(安徽銅陵縣第三中學,銅陵,244100)（安徽省銅陵市教研室，銅陵，244000）摘要:通過對化學實驗模型的意義闡述,提出了化學實驗模型的主要內(nèi)容,嘗試了該模型在化學教學中一些應用。關(guān)鍵詞:化學實驗,化學實驗模型,應用,微觀模型圖。目前升學壓力很大，學生為了順利進入重點學校，必須掌握應試需要的大量學科邏輯結(jié)構(gòu)的知識，有些知識盡管不是核心知識，對學生持續(xù)發(fā)展沒有什么幫助，但為了能在考試中得高分，不得不做大量習題，系統(tǒng)訓練提高應試技能。一但進入高一級學習，這些知識哪些真正有用,放大光彩呢？況且有限的人生怎么能窮盡迅猛發(fā)展科學知識?在現(xiàn)有教學中做實驗主要

2、目的是提高直觀效果,培養(yǎng)學習興趣和訓練操作技能應付實驗操作考試,而對實驗功能淡化，致使化學實驗魅力散失。很多學生不能養(yǎng)成學習化學濃厚興趣,不能立志終身從事化學學科，造成化學學科高端人才缺乏，甚至形成化學就是污染有毒爆炸等有害的觀點這與課程理念的提高科學素養(yǎng)和培養(yǎng)科學探究意識，與教育最終目的培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和提高實踐能力相違背的。1化學實驗模型的意義化學實驗有獲取化學知識和技能，激發(fā)學習興趣和參與意識，訓練學習、研究、應用化學知識與技能的方法、規(guī)律和思維，培養(yǎng)勇于探索、實事求是、實踐出真知、實踐是檢驗真理唯一標準的科學精神和科學態(tài)度，養(yǎng)成誠實、嚴謹、刻苦等科學品質(zhì)和科學道德的作用1。初中化學課程

3、以提高學生的科學素養(yǎng)為宗旨，通過一些的化學實驗實踐，培養(yǎng)科學探究能力、合作精神，激發(fā)學生的創(chuàng)新潛能，提高學生的實踐能力。模型是以文字、符號、圖表、實物、數(shù)學式等形式對一個系統(tǒng)某一方面本質(zhì)屬性的描述或抽象。一個恰當?shù)哪Ｐ湍軌蛱峁┙M織觀察數(shù)據(jù)、資料和其他信息的框架，對原型系統(tǒng)的行為特征和演化規(guī)律作出解釋通過模型的建立和研究不但可以認識改進原型，而且可進一步形成有關(guān)理論和實踐模式2。通俗地講,科學模型是再現(xiàn)原型本質(zhì)特征的物質(zhì)形式或思維形式，建構(gòu)化學實驗模型是把化學實驗知識高度濃縮并使之形象化、具體化形式。以實驗模型方式建構(gòu)化學實驗，有利于實驗教學和學生實驗成績提高，利于學生積極參與實驗探究，體驗探究

4、過程樂趣，了解探究方法，克服怕實驗和動手困難，淡化化學與有害，污染環(huán)境等負面影響，強化化學實驗在生活化，環(huán)境，科技等方面積極作用，體現(xiàn)實驗“魅力”，吸引學生喜歡化學學科，為終身學習化學打好基礎。2化學實驗模型的主要內(nèi)容以九年級人教版化學實驗基本操作、物質(zhì)的制備、物質(zhì)的性質(zhì)、物質(zhì)的檢驗、實驗綜合設計為內(nèi)容。主要涉及實驗現(xiàn)象的描述及解釋，實驗過程細節(jié)的分析，實驗原理的分析，實驗誤差分析及數(shù)據(jù)處理，實驗中的新方法（常規(guī)儀器多功能開發(fā)、噴射法等）、新裝置、新技術(shù)（微波爐和傳感器應用于化學等）等模型和一些模擬化學實驗（用計算機）建模：錯誤操作(倒吸,先后順序等步驟)可能出現(xiàn)的后果;實驗裝置的組裝,有毒有

5、危險的化學實驗,嚴重污染環(huán)境,易使人中毒的實驗（如CO、SO2制取、除雜、干燥、尾氣處理等）;難度較大成功率較低,反應較慢或周期過長；可燃混合氣爆炸、銹蝕、蛋白質(zhì)水解、石蠟裂化及裂化產(chǎn)物檢驗等;現(xiàn)象不明顯或檢驗不明顯,如排空氣法收集氣體、物質(zhì)溶解、化學鍵、模擬制純堿、石油化工等化工生產(chǎn)過程、有機物結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)等。3化學實驗模型教學應用一些嘗試3.1氣體制取收集、性質(zhì)的一般方法。氧氣制取收集裝置可以從生活的提攜式氧立得的結(jié)構(gòu)類比轉(zhuǎn)化實驗室易于觀察的器材組合，如果反應需要加熱，學生很自然把反應裝置轉(zhuǎn)化為試管開口向下傾斜，用酒精燈加熱。從生活中吸氧的速度控制到增濕的裝置轉(zhuǎn)化為凈化、干燥、除雜、增濕

6、或混合其他氣體裝置模式。二氧化碳制取收集裝置可在氧氣模型基礎上,進一步引導學生用實驗室里常用儀器組合一個簡易隨開隨用,隨關(guān)隨停的裝置。如鐵架臺、試管、燒杯、球形干燥管、長頸漏斗、單孔(雙孔)橡皮塞、導氣管含止水夾。學生討論得出:和。這樣氣體制取收集裝置模型已基本建立,為了使模型得到遷移拓展,在一氧化碳制取收集教師提供材料:一氧化碳的制取藥品是固體草酸H2C2O4,用濃硫酸混合脫水制取,其反應原理:請設計一個制取CO的方案,并證明生成物中除CO外,還有水蒸氣和CO2氣體,且將兩種氣體除去,得到較純凈的CO氣體。學生經(jīng)過小組討論由反應物狀態(tài)、反應條件設計發(fā)生裝置,接著設計用無水硫酸銅驗證水、澄清石

7、灰水驗證二氧化碳裝置,再次設計用濃硫酸除去水、用氫氧化鈉溶液除去二氧化碳裝置,最后是用密封排水法收集裝置設計。該小組考慮到CO氣體有毒,所以設計了密封微型裝置如圖一 圖一 圖二 圖三 圖四另外氣體定量測量如圖二、三和防倒吸部分模式如圖四。 3.2操作方法正誤觀。操作通常包括物質(zhì)稱量間接稱,對試管物質(zhì)加熱、試管里物質(zhì)的質(zhì)量多少、試管開口方向、試管與水平面所成角度,對酒精燈添加酒精的量、酒精燈熄滅不可用嘴吹,裝置氣密性檢驗、儀器組裝,氧氣的操作的查、裝、定、點、收、離、熄,氫氣和一氧化碳還原氧化銅的“遲到早退”,有害氣體的凈化等。操作不但示范正確操作方法,而且也要試誤讓學生懂得錯誤的后果,條件不允

8、許的操作可用動畫模擬錯誤的后果,這樣學生在不斷練習中能掌握操作方法和要領。某學生做二氧化碳制取和性質(zhì)實驗,別的同學進展順利,而自己實驗較長時間收集不滿一瓶二氧化碳。經(jīng)檢查石灰石與稀鹽酸反應速率較快,發(fā)現(xiàn)單孔橡皮塞與試管連接不緊密,忘記了檢查裝置氣密性。在氧氣實驗時,由于學生討論了加熱的方法、試管口略向下傾斜、排水法收集氣體結(jié)束后先后次序、高錳酸鉀加熱時試管口放一團棉花和移熄關(guān)系及熱的試管的洗滌原因并動畫模擬操作錯誤的后果,所以實驗成功率較高,試管等儀器破損率較低。進一步利用生活用品練習操作方法和實驗設計,如在雞蛋殼上的刻字,干電池里二氧化錳的分離,食鹽里碘的檢測,食品里的干燥劑和除氧劑的檢驗,

9、酸雨的測定和部分藥品有效成分的檢測等,達到操作能力的提高。3.3微觀模型圖。模型圖是通過科學模型方式建立的一種形式，如物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型圖（比例和球棍模型等），表示物質(zhì)組成和性質(zhì)的模型圖。石墨、金剛石、C60、碳纖維、分子布朗運動、合金、金屬的延展性、濾紙孔徑大小、聚乙烯保鮮膜的透氣不透水、原子的構(gòu)成、化合物的形成、物質(zhì)溶解及復分解反應的微觀模型等。如原子的構(gòu)成的動畫模型可讀取原子的結(jié)構(gòu)、原子里的電子是繞原子核高速分層運動、原子里電性關(guān)系、原子里各粒子質(zhì)量、體積大小關(guān)系及一個原子的實際大小等如圖五。復分解反應的微觀模型:鹽酸與氫氧化鈉溶液反應如圖六， HCl和NaHCO3反應微觀模型如圖七，體會到反

10、應向物質(zhì)穩(wěn)定方向進行的實質(zhì)等。模型在物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間建立橋梁,更好地理解性質(zhì)，最終達到結(jié)構(gòu)性質(zhì)用途合一目的。 如圖五 如圖六 如圖七3.4組合式裝置設計。組合式裝置是對普通裝置進行“積件式”設計創(chuàng)新,通過將常規(guī)儀器簡約、組合、變式,設計成具有兼容,多用整合等特點的實驗裝置3。二氧化碳的酸性可用玻棒粘貼二張有間隔干、濕紫色石蕊放入二氧化碳集氣瓶中即可。燃燒條件探究也可分別把少量白磷、紅磷涂在濾紙上放在不同集氣瓶中同時用水加熱,水中放少量白磷,集氣瓶口放蘸堿液的棉花吸收。對于鑒定、鑒別不涉及有害氣體產(chǎn)生可以把常態(tài)的試管轉(zhuǎn)化為反應板來完成，符合微型實驗和綠色環(huán)保理念。開發(fā)常規(guī)儀器功能,如球形干燥管除干燥外，還可用于反應和防倒吸等，拓寬了儀器功能，突破了傳統(tǒng)實驗定勢思維，開創(chuàng)了選擇儀器的新思路?；瘜W實驗教學本身有獨特魅力,是化學教學中的一株興奮劑,吸引學生不斷地學習化學和探究,不