化學(xué)核心素養(yǎng)導(dǎo)向的裝置一體化實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新 教學(xué)設(shè)計(jì)

化學(xué)核心素養(yǎng)導(dǎo)向的裝置一體化實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新——以《物質(zhì)在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)》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(jià)值本實(shí)驗(yàn)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(gè)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)片段。學(xué)生從生物課上就已經(jīng)認(rèn)識(shí)了氧氣，經(jīng)過(guò)《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(duì)氧氣的化學(xué)性質(zhì)缺乏系統(tǒng)的認(rèn)知。通過(guò)一體化的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，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(rèn)識(shí)氧氣助燃性這一化學(xué)性質(zhì)，也是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究思路的最佳素材，對(duì)學(xué)習(xí)其他物質(zhì)的性質(zhì)有引領(lǐng)作用。該實(shí)驗(yàn)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(gè)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)原理兩個(gè)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(shí)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(shí)可以防止氧氣中混有的水霧影響物質(zhì)燃燒實(shí)驗(yàn)。3.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案綜述在實(shí)際教學(xué)中我發(fā)現(xiàn)課本實(shí)驗(yàn)有幾處需要改進(jìn)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(shí)費(fèi)時(shí)費(fèi)力；2.從實(shí)驗(yàn)室搬到班級(jí)途中，玻璃片易滑落，氧氣泄露，影響實(shí)驗(yàn)效果，尤其是鐵絲燃燒實(shí)驗(yàn)；3.加入一定濃度過(guò)氧化氫溶液與粉狀二氧化錳接觸時(shí)，反應(yīng)速率過(guò)快，來(lái)不及收集，同時(shí)反應(yīng)劇烈導(dǎo)致氣壓過(guò)大，液體會(huì)從長(zhǎng)頸漏斗上方噴出，有一定危險(xiǎn)；4.粉末狀二氧化錳不好回收，造成藥品浪費(fèi)；5.教材在做硫在氧氣中燃燒時(shí)，由于集氣瓶無(wú)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(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，如下圖1至圖4，改進(jìn)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(jìn)裝置沒(méi)有設(shè)計(jì)成封閉環(huán)境，沒(méi)考慮到硫燃燒時(shí)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(rèn)為應(yīng)該向?qū)W生介紹教材中的過(guò)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(shí)驗(yàn)改進(jìn)圖圖1圖2圖3圖44.實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新之處我的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)創(chuàng)新之處在于將教材裝置化繁為簡(jiǎn)，化零為整，把氣體的發(fā)生、收集及反應(yīng)裝置一體化，同時(shí)設(shè)計(jì)連有多種尾氣的檢驗(yàn)和吸收裝置，攜帶方便，現(xiàn)象明顯，操作簡(jiǎn)單、安全。接下來(lái)說(shuō)說(shuō)我的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)具體操作過(guò)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(gè)、帶導(dǎo)氣管的單孔小膠塞、坩堝鉗、鑷子、藥匙、紙槽【藥品】：15%過(guò)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(xì)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(shí)驗(yàn)過(guò)程】先介紹部分儀器和藥品（1）組裝儀器（按如圖1組裝實(shí)驗(yàn)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(yàn)O2并驗(yàn)滿(mǎn)；（6）進(jìn)行物質(zhì)燃燒實(shí)驗(yàn)；1.鐵絲燃燒實(shí)驗(yàn)；2.木炭燃燒實(shí)驗(yàn)并檢驗(yàn)產(chǎn)物；3.硫粉燃燒實(shí)驗(yàn)，并用氫氧化鈉溶液處理尾氣?！狙b置說(shuō)明】1.我將教材的燃燒順序進(jìn)行了調(diào)整，先燃燒鐵絲，鐵絲燃燒在生活中并不常見(jiàn)，增加學(xué)生的視覺(jué)沖擊力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。2.兩個(gè)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(shí)高溫熔融物掉落，雙口瓶炸裂；對(duì)過(guò)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(shí)還能回收并能重復(fù)使用，節(jié)約藥品。【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】（1）氧氣不需要提前制備，過(guò)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(shí)間長(zhǎng)，成功率高；（2）可控制反應(yīng)速率，可隨時(shí)推動(dòng)注射器活塞將一定濃度過(guò)氧化氫溶液推入來(lái)補(bǔ)充；（3）可連接多種尾氣處理裝置，靈活方便；（4）實(shí)驗(yàn)器材有的來(lái)自實(shí)驗(yàn)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(lái)源于生活的理念，同時(shí)也實(shí)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(shí)驗(yàn)保留了教材實(shí)驗(yàn)中的一些安全和環(huán)保意識(shí)，如鐵絲燃燒時(shí)水的作用涉及到安全意識(shí)；硫粉在空氣中燃燒會(huì)有一點(diǎn)刺鼻難聞的氣味，少量聞一點(diǎn)我認(rèn)為是必要的，要調(diào)動(dòng)學(xué)生的嗅覺(jué)，但是在做硫在氧氣中燃燒實(shí)驗(yàn)，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(shí)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(shí)。（6）該裝置既可用于教師演示實(shí)驗(yàn)，又可進(jìn)行學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，也適用于二氧化碳的制取與化學(xué)性質(zhì)演示和分組實(shí)驗(yàn)，具有一定的推廣價(jià)值。參考文獻(xiàn)［1]李平，孫慧玲.關(guān)于可燃物燃燒條件實(shí)驗(yàn)的綠色化設(shè)計(jì)［J］.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2012（5）：48～49.［2］王胤琪.對(duì)二氧化錳催化過(guò)氧化氫制取氧氣實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)［