趣味化学实验研究

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  化学是一门以实验为基础的学科。一些简单易行、现象明显且带有趣味性的实验既可提高学生的学习兴趣、开拓学生的知识面,又能培养学生的创新意识,从而达到创新教育的目的。实验对于学习化学、提高化学教学质量、落实培养学生科学素养的目标具有其他化学教学内容或形式所不可替代的作用。尤其要通过趣味化学实验来培养学生对化学知识的兴趣,提高和巩固他们对化学理论知识的理解,让他们学会从化学的角度观察和思考自然现象和自然规律,解释生活中的化学问题,培养他们分析、解决问题的能力。
  
  一、趣味化学实验研究的意义
  
  趣味化学实验往往是以学生已有的知识为背景,以学习、生活、科技知识为素材展开的。其现象奇特、方法新颖,深受学生的喜爱。我们设计的每一个趣味实验都深深地吸引着学生,使他们欲罢不能。而学生对实验的这种浓厚的兴趣,就是一种潜在的创造力,它可以引导学生对实验进行不懈的探讨,从而有所发现、有所创造。
  从实际需要出发,通过趣味化学实验促进学生科学素养和人文精神的发展;通过综合实践课和美育的渗透,让学生经历探究过程,参与观察、思考、讨论,时刻让他们保留成功的欲望,享受成功的乐趣,以获得理智能力和深层次的情感体验,构建知识,形成各方面能力,掌握解决问题的方法,帮助学生认识化学与人类生活的密切关系,关注人类面临的化学问题,培养学生的社会责任感、参与意识和实践能力、思维能力。
  
  二、趣昧化学实验研究的目的
  
  1 激发学生的学习兴趣和探究欲望
  趣昧化学实验能直观、形象地体现作为学习对象的化学事物,是化学学习内容最现实、最生动和最有效的物质载体,也是对中学生进行化学启蒙的重要工具。趣味化学实验激发学生的兴趣,不只是停留在观察丰富多彩的各种表观奇异现象上,而且可能以化学的奥妙引导他们亲手实验和进一步探索、思考,激发他们的未知欲,形成高层次化学学习兴趣和对化学学习的爱好。
  2 学习运用科学的方法
  实验是一种重要的科学方法,它又包含多种科学方法及其综合运用。它与观察、测量、条件控制、数据分析处理等科学方法密切联系着。
  3 促进学生获取知识和技能
  趣味化学实验通过学生的直接参与与体验,使学生获得相应的化学基础知识和基本技能。培养学生实事求是、勇于探索、追求真理的精神。
  
  三、趣味化学实验研究的方法
  
  趣味化学实验研究需要改进与创新,同现行的中学化学课本中所规定的学生实验、演示实验、家庭小实验相比,趣味化学实验的可操作性、可观察性应更加有所提高,从而提高其在化学教育教学中的服务功能、作用及效果。这就要求对其中的部分实验进行改进。改进形式有多种,主要有:对实验器具选择及使用进行改进,使得实验操作更方便,方法更简单;对实验所用药品及用量进行改进,使得实验效果更明显,实验的安全性更好,实验可视性更明晰;对实验的操作程序及步骤进行改进,使实验过程更加简捷,实验步骤更加合理;对实验进行综合改进,包括对实验原理、实验器具、实验药品、实验过程等进行全面的改进。许多常见趣味化学实验都是经过千锤百炼、教育教学研究者反复论证后选择提出的,很多都具有权威性,因此,要进行趣味化学实验改进的难度是很大的,要付出很多的时间与精力,但只要在趣味化学实验研究中全身心地投人进去,多思多想,一定能取得巨大的成功。当然,趣味化学实验的改进与创新必须不能脱离化学生活实际,无论是实验原理、实验器具、实验药品及实验程序的改进,还是补充新的验证性实验或概念形成性实验、探索性实验,都不能离开中学生知识接受力、化学生活这个实际,都要围绕原实验的作用与意图,围绕增强服务于化学生活这个宗旨,否则,实验改进很容易步入误区,甚至会对生活产生副作用。趣味化学实验改进要遵循增强实验简易性的原則,这是一项容易有所突破的实验研究。
  
  四、“魔棒”点燃“雪球”趣味化学实验研究案例
  
  实验仪器:药匙、烧杯、量筒、玻璃棒、滴管、表面皿、蒸发皿。
  实验试剂:无水乙醇、醋酸钙、高锰酸钾、浓硫酸、蒸馏水。
  实验步骤:取一个小烧杯,用量筒量取20mI。蒸馏水,把它加入到小烧杯中,然后再加入适量醋酸钙,制备醋酸钙饱和溶液。另取一大烧杯,在其中加入80mL无水酒精,再慢慢加入15mL饱和醋酸钙溶液,并用玻璃棒不断搅拌,烧杯中的物质开始时出现浑浊,继而变稠并不再流动,最后成为白色凝胶状。取出胶冻,捏成球状,形如一个白色雪球,把它放在蒸发皿中,制成“雪球”。在表面皿上倒上少许高锰酸钾晶体,然后滴上几滴浓硫酸,用玻璃棒搅拌均匀,混合物呈浅绿色油状物,只要用蘸有这种混合物的玻璃棒轻轻往雪球上一触,“雪球”立即着火,并发出蓝色火焰。
  实验原理:酒精与水可以任意比混溶,而醋酸钙只溶于水不熔于酒精。当饱和醋酸钙溶液注入酒精中时,饱和溶液中的水溶解于酒精中,致使醋酸钙从酒精溶液中析出,呈半固态的凝胶状物质——“果冻”,酒精充填其中,即得所谓的“雪球”。高锰酸钾和浓硫酸的反应产物Mn2O2具极强的氧化性,当MN2O2一接触到“雪球”(乙醇)后,立即放出大量的热,并达到了酒精的着火点,于是“雪球”很快就被“魔棒”点燃了,其实质就是填充在“雪球”中的酒精在燃烧。
  实验讨论与分析:本实验把“魔棒点灯”和“雪球燃烧”两个趣味实验融合成一体,不但简单易行、现象明显,而且趣味性更浓了。当然,本实验要做成功必须具备以下几个条件:所用的酒精必须是无水乙醇或是浓度在95%以上的乙醇;制备的醋酸钙溶液必须是饱和的;酒精与醋酸钙饱和溶液的体积比必须有一定的比例,从实验原理可以知道,固体酒精不是酒精的固态,而是酒精充填在醋酸钙凝胶里,如果所用酒精与醋酸钙饱和溶液的体积比太小,那么就有可能无法制得凝胶。当酒精与醋酸钙饱和溶液的体积比为1:1混合时,还能有少量凝胶形成,当它们的体积比为1:3或1:5时,把它们混合就没有凝胶形成了。同时,通过实验还可发现,它们的比例也不宜太大,当酒精与醋酸钙饱和溶液的体积比为5:1混合时,它们可以刚好地全部形成半固态的凝胶状物质,然而当它们的比为10:1或15:1时,虽然也有凝胶形成,但此时烧杯中却有许多酒精剩余,这样就很浪费药品。因此,想要制得固体酒精,加入酒精与醋酸钙饱和溶液的体积比最好为5:1。另外值得注意的是由于酒精的挥发性较强,故固体酒精应该现用现制,而且还需密封保存。
  
  五、启示
  
  通过阅读大量的课外书籍和查询丰富的网络资源,以及对资料进行收集整理,并对其中部分实验进行实验探索,充分认识到趣味实验在化学新课程教学中有着重大的作用。总之,只要平时多观察、多思考、多挖掘、多积累,就能设计出新颖、别致、科学、简易的趣味化学实验,为新课改背景下的化学教学打开新的思路。
  “兴趣是最好的老师。”但在运用趣味实验教学时,教师能否通过风趣的言语和实验的趣味性,利用浑身解数来吸引学生的注意力,充分调动学生的积极性,激发学生的学习兴趣和动力,这是此法运用成功与否的关键。化学趣味实验能以简单的操作、鲜明的现象对学生产生极大的吸引力,让学生对化学产生高度的兴趣,促使学生积极地参与化学教学活动,改变以往“老师做实验,学生看实验”的现象。“学而有用”,有用的东西才能激发持续性学习的兴趣。老师应该让学生运用所学的知识去设计有趣的实验,用实验去解决生活中的化学问题,让学生明白化学是一门实用性的学科。最后,强调一点,设计趣味化学实验一定要遵循趣味性和安全性相结合的原则,既要如魔术般的有趣,又要安全可靠,既要掌握设计趣味化学实验的原理和特性,又要根据现有的实验条件进行巧妙构思。
  (责任编辑 罗 艳)
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