全國(guó)第十屆實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新研討會(huì)論文集-一次“想當(dāng)然”實(shí)驗(yàn)引發(fā)的教學(xué)思考

一次“想當(dāng)然”實(shí)驗(yàn)引發(fā)的教學(xué)思考何新偉（浙江省麗水中學(xué)323000）摘要本文結(jié)合自己在實(shí)驗(yàn)化學(xué)教學(xué)活動(dòng)中的一個(gè)案例：對(duì)實(shí)驗(yàn)的“想當(dāng)然”，造成認(rèn)知錯(cuò)誤及實(shí)驗(yàn)失敗，并通過對(duì)錯(cuò)誤的發(fā)現(xiàn)、分析，反思教師在教學(xué)過程中對(duì)新出現(xiàn)的問題不能“想當(dāng)然”，而應(yīng)深入教學(xué)實(shí)際，力求通過實(shí)驗(yàn)或教學(xué)實(shí)情尋求解決之道。關(guān)鍵詞海帶中碘的提取坩堝灼燒酒精混合燃燒一、問題在蘇教版《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》專題1物質(zhì)的分離與提純有一個(gè)實(shí)驗(yàn)：課題1海帶中碘元素的分離及檢驗(yàn)。按照教材上的實(shí)驗(yàn)步驟及順序，學(xué)生需完成如下操作：海帶的稱量；海帶灼燒冷卻；海帶灰的溶解、煮沸、過濾；濾液的氧化；碘的萃取分液。在備課時(shí)，我在頭腦中首先打了個(gè)問號(hào)：這么多操作，45分鐘能完成嗎？二、想當(dāng)然為了能在45分鐘內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，是否能將實(shí)驗(yàn)適當(dāng)加以調(diào)整。于是我上網(wǎng)查閱資料，看看人家怎么安排實(shí)驗(yàn)。查閱的結(jié)果是大致有三種：一種是完全按蘇教版教材上的處理方式；第二種人教版教材的處理，海帶的用量減少，海帶用酒精浸泡后灼燒；第三種是是將用坩堝灼燒海帶改為在燒杯中直接用酒精燃燒，其他與人教版基本相同。對(duì)第一種方案給我的直覺是該教師未必深入思考學(xué)生的時(shí)間問題；第二種方案將海帶用量減少可節(jié)約時(shí)間；第三種方案給我的直覺：用酒精直接燃燒海帶比在坩堝上燒將會(huì)快的多，可行！針對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，于是我對(duì)實(shí)驗(yàn)改動(dòng)如下：1、將稱量去除，課前給學(xué)生桌上準(zhǔn)備一小撮干海帶（約為3克2、以酒精與海帶混合燃燒取代坩堝灼燒，以便節(jié)約時(shí)間。（其它參照蘇教版）為了保險(xiǎn)起見，我還特地去實(shí)驗(yàn)室先試做該實(shí)驗(yàn)，并記錄下時(shí)間。完成該實(shí)驗(yàn)以老師的操作技能約25-28分鐘左右，估計(jì)學(xué)生約為35分鐘左右，最終的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象還是比較明顯的。為使學(xué)生順利完成實(shí)驗(yàn)，我在實(shí)驗(yàn)前的講評(píng)時(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考如何節(jié)省時(shí)間。然后總結(jié)措施：減少海帶用量；直接燒海帶，且篷松攪拌；不去稱海帶，每組分一小撮（約3克三、實(shí)驗(yàn)事實(shí)學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)我特地留意了一下學(xué)生各個(gè)環(huán)節(jié)中的操作，并進(jìn)行了指導(dǎo)。課后對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的一些情況進(jìn)行了總結(jié)，發(fā)現(xiàn)雖然多數(shù)同學(xué)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成了實(shí)驗(yàn)，但現(xiàn)象有些不盡人意，約有半數(shù)左右的同學(xué)現(xiàn)象不是很明顯。主要存在的問題：學(xué)生灼燒海帶時(shí)急功近利，還沒有完全灰化就進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)；過濾較慢，濾液不清；萃取靜止后多數(shù)學(xué)生的溶液是分“三層”的，紫紅色現(xiàn)象不是很清晰。這是什么原因?qū)е碌?？為此我特地在?shí)驗(yàn)室重新做了該實(shí)驗(yàn)，并按教材上的操作作了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)間及現(xiàn)象記錄如下（注：實(shí)驗(yàn)所測(cè)時(shí)間是教師所用時(shí)間，并不代表學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)間）：實(shí)驗(yàn)步驟A方案（坩堝灼燒）現(xiàn)象、時(shí)間B方案（酒精混合灼燒）現(xiàn)象、時(shí)間1、稱量2、海帶的灼燒、冷卻海帶灰化明顯、細(xì)粉末狀4分12秒海帶灰化較明顯（兩次添加酒精后，酒精量5-7mL/次）9分23秒3、海帶灰溶解、煮沸8分48秒（冷水約30ml，包含煮沸約2分鐘的時(shí)間）8分51秒（冷水約30ml，包含煮沸約2分鐘的時(shí)間）4、過濾濾液基本呈無色透明（在海帶灰加熱煮沸過程中將過濾裝置準(zhǔn)備好）見圖11分15秒濾液呈深褐色、略帶混濁（海帶灰溶解、煮沸時(shí)將過濾裝置準(zhǔn)備好）見圖22分43秒5、濾液的酸化、氧化酸化后濾液呈亮黃色（在海帶灰加熱煮沸過程中將硫酸、H2O2備好）取部分溶液加淀粉藍(lán)色明顯約2分鐘酸化后濾液黃褐色、明顯混濁（在海帶灰加熱煮沸過程中將硫酸、H2O2備好）取部分溶液加淀粉藍(lán)色明顯約2分鐘6、萃取、靜置溶液上下分層，上層液體亮黃色，下層紫紅色（見圖4）2分46秒溶液上下分層，上層液體黃色，且上層液體的中下部混濁度高，下層液體紫紅色不如前者明顯，有泡沫（見圖5）約3分鐘圖1圖2圖3圖4圖5通過上述實(shí)驗(yàn)對(duì)比，才知道實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與當(dāng)初想象的完全不一樣。究其原因總結(jié)如下：用酒精混合燃燒不僅不比用坩堝灼燒時(shí)間短，相反還更長(zhǎng)。酒精混合燃燒，外焰不能直接與海帶充分灼燒（坩堝灼燒時(shí)卻是外焰直接加熱于坩堝底部，能產(chǎn)生高溫），酒精蒸汽降低了海帶表面的溫度，故燃燒成灰的時(shí)間反而更長(zhǎng)。用坩堝燃燒溫度更高，有機(jī)物充分燃燒，所以溶液中殘留有機(jī)物少，濾液呈無黃色；用酒精混合燃燒卻因溫度不夠高，有機(jī)物分解不完全，所以濾液中有機(jī)物含量高，濾液呈深褐色，略帶混濁。見圖1、圖2，圖3為兩濾液的對(duì)比：左試管為坩堝灼燒制取，右試管為酒精混合燃燒制取。3、因?yàn)樵?使得過濾時(shí)間不一樣，以及海帶中的碘能不能完全轉(zhuǎn)化為可溶性的I—，導(dǎo)致萃取時(shí)現(xiàn)象差異。用坩堝灼燒的碘溶解完全，萃取充分，故現(xiàn)象明顯見圖4；用酒精混合燃燒的溶解的I—少，又含有其他有機(jī)物，故萃取時(shí)下層還混有其他有機(jī)懸浮物，所以紫紅色不如前者明顯，有泡沫。（見圖5）因此問題的根源在于用酒精和海帶混合灼燒海帶灰化不充分，有機(jī)物未能完全分解。為了驗(yàn)證這一點(diǎn)，我又特意做了對(duì)比實(shí)驗(yàn)：C酒精混合燃燒，控制燃燒時(shí)間足夠長(zhǎng)，直至海帶完全灰化；D酒精混合燃燒，但海帶未完全灰化；E坩堝灼燒但不充分，海帶未完全灰化；實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)燃燒時(shí)間長(zhǎng)一些，灰化完全的C實(shí)驗(yàn)效果明顯好于灰化未完全的D，但仍差于用坩堝完全灼燒的，E實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)了類似于D的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)說明導(dǎo)致B方案實(shí)驗(yàn)效果不好的原因是用酒精與海帶混合燃燒不充分造成的，而且這個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的調(diào)整不僅沒有實(shí)現(xiàn)原有節(jié)約時(shí)間的設(shè)想，相反還用時(shí)更長(zhǎng)。三、教學(xué)思考實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，我進(jìn)行了總結(jié)分析。1、學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時(shí)間雖有些緊，但并非像想象中的會(huì)來不及。學(xué)生實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間分配大致如下：課前講解實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)約9-10分鐘；稱量4-5分鐘；海帶灼燒成灰冷卻約8分鐘；海帶灰的溶解、煮沸10分鐘；過濾約4分鐘；濾液的氧化1-2分鐘；碘的萃取分液4分鐘。通過第二天后續(xù)班級(jí)的實(shí)驗(yàn)也證明了這一點(diǎn)，學(xué)生基本上能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)。(想當(dāng)然的結(jié)果是與實(shí)際偏差較大)2、用坩堝灼燒比用酒精混合燃燒省時(shí)且效果好。其實(shí)坩堝灼燒時(shí)利用酒精燈的外焰加熱，灼燒溫度高；而直接用酒精燈混合燃燒往往是酒精燈的內(nèi)焰與海帶接觸，另外海帶表面的酒精蒸汽的作用反而使得表面溫度偏低，不利于海帶中有機(jī)物的分解。3、用坩堝灼燒需要酒精量約為4-6mL、而用酒精混合燃燒需酒精12-20mL，酒精用量明顯偏多，不利于節(jié)能，且有危險(xiǎn)隱患。這一次對(duì)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的“想當(dāng)然”使我想起了以往教學(xué)中曾經(jīng)出現(xiàn)過的一些問題。如學(xué)生在寫銅與濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)式時(shí)經(jīng)常會(huì)忘了寫上加熱條件，起初總以為學(xué)生粗心、不認(rèn)真。直到后來因?yàn)樵嚲碇v評(píng)時(shí)學(xué)生發(fā)表了看法，才知道我們的認(rèn)識(shí)是膚淺的。有一大部分學(xué)生認(rèn)為有無加熱條件，只是反應(yīng)快慢罷了，不影響生成物（他們搬出了化學(xué)反應(yīng)速率的知識(shí)來支持自己的觀點(diǎn)）。后來我引導(dǎo)他們?nèi)ゲ殚喯嚓P(guān)文獻(xiàn)，學(xué)生們才明白：銅與濃硫酸反應(yīng)在不同的條件下產(chǎn)物有所不同，生成硫酸銅、水、二氧化硫時(shí)反應(yīng)需加熱。我想在新教材的使用過程中，肯定或多或少的會(huì)遇到各種各樣新的實(shí)驗(yàn)以及教學(xué)問題，作為教師如果能多與學(xué)生交流、多動(dòng)手做做