化學(xué)核心素養(yǎng)導(dǎo)向的裝置一體化實驗創(chuàng)新 教學(xué)設(shè)計

化學(xué)核心素養(yǎng)導(dǎo)向的裝置一體化實驗創(chuàng)新——以《物質(zhì)在氧氣中燃燒的實驗改進》為例學(xué)校：蕪湖市二十五中學(xué)教師：戴學(xué)勇1.功能與價值本實驗是從《基于深度學(xué)習(xí)的“燃燒”單元整體教學(xué)》中節(jié)選的一個改進實驗片段。學(xué)生從生物課上就已經(jīng)認識了氧氣，經(jīng)過《空氣》的學(xué)習(xí)，學(xué)生知道氧氣能供給呼吸和支持燃燒，但對氧氣的化學(xué)性質(zhì)缺乏系統(tǒng)的認知。通過一體化的改進實驗，提高課堂效率，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生認識氧氣助燃性這一化學(xué)性質(zhì)，也是培養(yǎng)學(xué)生實驗探究思路的最佳素材，對學(xué)習(xí)其他物質(zhì)的性質(zhì)有引領(lǐng)作用。該實驗不僅探究鐵絲、木炭、硫粉分別在氧氣中燃燒的反應(yīng)，學(xué)習(xí)從具體到抽象，從個別到一般的歸納方法，還培養(yǎng)了學(xué)生觀察、描述、分析、歸納總結(jié)實驗現(xiàn)象的能力，發(fā)展了學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)探究與責(zé)任的核心素養(yǎng)。2.實驗原理兩個橡膠塞中間的玻璃導(dǎo)管起到了巧妙連接O2發(fā)生裝置和收集裝置的作用，實現(xiàn)了裝置的一體化，玻璃導(dǎo)管上罩一根小試管，起到緩沖生成的氧氣流，很好地用向上排空氣法收集較純的氧氣,同時可以防止氧氣中混有的水霧影響物質(zhì)燃燒實驗。3.實驗改進方案綜述在實際教學(xué)中我發(fā)現(xiàn)課本實驗有幾處需要改進之處：1.多種可燃物在氧氣中燃燒，需要氧氣量大，瓶數(shù)多，收集時費時費力；2.從實驗室搬到班級途中，玻璃片易滑落，氧氣泄露，影響實驗效果，尤其是鐵絲燃燒實驗；3.加入一定濃度過氧化氫溶液與粉狀二氧化錳接觸時，反應(yīng)速率過快，來不及收集，同時反應(yīng)劇烈導(dǎo)致氣壓過大，液體會從長頸漏斗上方噴出，有一定危險；4.粉末狀二氧化錳不好回收，造成藥品浪費；5.教材在做硫在氧氣中燃燒時，由于集氣瓶無法完全封閉，底部的水不能完全吸收二氧化硫，導(dǎo)致產(chǎn)生的有毒氣體泄露而污染空氣。因此有不少學(xué)者對該實驗進行改進，如下圖1至圖4，改進方案圍繞裝置一體化，利用水的緩沖作用，用向上排空氣法得到持續(xù)的較純的氧氣，圖一的燃燒改進裝置沒有設(shè)計成封閉環(huán)境，沒考慮到硫燃燒時的尾氣處理。圖2和4中雖然設(shè)置裝置一體化，用的是氧氣袋，我認為應(yīng)該向?qū)W生介紹教材中的過氧化氫溶液制取氧氣，為后續(xù)學(xué)習(xí)做鋪墊?！拔镔|(zhì)在氧氣中燃燒”的實驗改進圖圖1圖2圖3圖44.實驗創(chuàng)新之處我的實驗設(shè)計創(chuàng)新之處在于將教材裝置化繁為簡，化零為整，把氣體的發(fā)生、收集及反應(yīng)裝置一體化，同時設(shè)計連有多種尾氣的檢驗和吸收裝置，攜帶方便，現(xiàn)象明顯，操作簡單、安全。接下來說說我的改進實驗具體操作過程【儀器】：定制雙口瓶、玻璃導(dǎo)管、橡膠塞、小試管、吸濾瓶、酒精燈、乳膠管、漏斗、玻璃導(dǎo)管、100毫升注射器、帶導(dǎo)管和燃燒匙的塞子2個、帶導(dǎo)氣管的單孔小膠塞、坩堝鉗、鑷子、藥匙、紙槽【藥品】：15%過氧化氫溶液、水泥和二氧化錳粉末混合而成的顆粒催化劑、細鐵絲、硫粉、木炭、氫氧化鈉溶液、現(xiàn)配的澄清石灰水、水、火柴圖1【實驗過程】先介紹部分儀器和藥品（1）組裝儀器（按如圖1組裝實驗儀器）；（2）檢查裝置氣密性；（3）加入藥品（顆粒狀MnO2、H2O2溶液）；（4）制取O2（用向上排空氣法收集）；（5）檢驗O2并驗滿；（6）進行物質(zhì)燃燒實驗；1.鐵絲燃燒實驗；2.木炭燃燒實驗并檢驗產(chǎn)物；3.硫粉燃燒實驗，并用氫氧化鈉溶液處理尾氣?！狙b置說明】1.我將教材的燃燒順序進行了調(diào)整，先燃燒鐵絲，鐵絲燃燒在生活中并不常見，增加學(xué)生的視覺沖擊力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。2.兩個橡膠塞中間的玻璃導(dǎo)管和小試管起到了巧妙連接O2發(fā)生裝置和收集裝置的作用；3.雙口瓶中水的作用是檢查裝置氣密性；防止鐵絲燃燒時高溫熔融物掉落，雙口瓶炸裂；對過氧化氫產(chǎn)生的O2流起到緩沖作用；4.將粉末狀二氧化錳優(yōu)化為和水泥按照一定比例混合后風(fēng)干制成的顆粒狀催化劑，除了能起到控制反應(yīng)速率外，同時還能回收并能重復(fù)使用，節(jié)約藥品?！緦嶒炘u價】（1）氧氣不需要提前制備，過氧化氫給物質(zhì)燃燒提供源源不斷的O2，現(xiàn)象明顯，且觀察時間長，成功率高；（2）可控制反應(yīng)速率，可隨時推動注射器活塞將一定濃度過氧化氫溶液推入來補充；（3）可連接多種尾氣處理裝置，靈活方便；（4）實驗器材有的來自實驗室，也有從生活中取用的物品，如注射器、定制雙口瓶，體現(xiàn)循環(huán)利用以及化學(xué)來源于生活的理念，同時也實現(xiàn)了裝置一體化，確保氧氣的純度和減少了氧氣的損耗；（5）該實驗保留了教材實驗中的一些安全和環(huán)保意識，如鐵絲燃燒時水的作用涉及到安全意識；硫粉在空氣中燃燒會有一點刺鼻難聞的氣味，少量聞一點我認為是必要的，要調(diào)動學(xué)生的嗅覺，但是在做硫在氧氣中燃燒實驗，為了避免一定量的有毒氣體二氧化硫逸散到空氣中污染環(huán)境，把教材中提供的水換成吸收效果更好的氫氧化鈉溶液吸收，同時做成防倒吸的漏斗吸收裝置，提高了學(xué)生的環(huán)保與安全意識。（6）該裝置既可用于教師演示實驗，又可進行學(xué)生分組實驗，也適用于二氧化碳的制取與化學(xué)性質(zhì)演示和分組實驗，具有一定的推廣價值。參考文獻［1]李平，孫慧玲.關(guān)于可燃物燃燒條件實驗的綠色化設(shè)計［J］.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2012（5）：48～49.［2］王胤琪.對二氧化錳催化過氧化氫制取氧氣實驗的改進［