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一、学情不同,选择的教学切入点不同
1. 氧气
氧气是学生开始学习化学以来,最先接触并且需要系统学习的一种物质。学习之前,学生只有小学科学中学到的一些与氧气有关的知识,了解的并不深入,仅仅停留在知道的层面:学生对氧气的感性认识缺乏,学习氧气的性质,特别是物理性质学习之前,就显得较为抽象,更不用说对化学性质的感性认识。这样,学生学习起来困难比较大,入门较困难,因此教师应从认识物质的物理性质的顺序切入。
2. 二氧化碳
对于二氧化碳来说,学生的感性知识比学习氧气要多,不但小学科学已经有所接触和学习,而且生物课也学习过它的某些知识,日常接触也多一些。在化学课上,学生已经系统地学习了氧气的有关知识,包括氧气在自然界的存在、性质、制法和用途等知识,对系统地学习另外一种常见的物质的性质,困难应该小得多,因此教师应从类比探究物理性质的知识切入。
二、课标要求不同,确立的教学目标不同
1. 氧气性质的教学
氧气性质的教学,侧重于学习方法的传授,即学习一种物质性质方法的传授。例如学习物质的物理性质时,教师侧重于教学生怎样学习一种物质的物理性质的方法,并教会学生从物质的颜色、状态、气味、溶解性、熔点、沸点、密度等方面学习物质的物理性质。学习化学性质时,教师先教学生怎样观察实验,再演示实验,然后学生分组实验,最后归纳总结化学性质。所以,氧气性质的教学,除知识与技能外,更侧重于方法的学习。
2. 二氧化碳性质的教学
二氧化碳性质的教学,除知识与技能外,则更侧重于方法的应用和掌握。例如在二氧化碳性质的教学中,通过探究实验学习物理和化学性质,学生自己分析概括总结。
三、目标不同,选择的教学方法不同
1. 氧气的教学
导入上教师尽可能地采用设问、实验或影视资料引入课题,造成悬念,激发学生的求知欲望。讲课上尽量采用直观教学法,帮助学生学习氧气的性质。学习氧气的化学性质时,可结合生动的先演示和再分组实验的方法,帮助学生学习氧气的化学性质。归纳上在教师的指导下,经过归纳、分析、总结,得出氧气的性质。
2. 二氧化碳的教学
在学生认识了氧气的基础上,除保持教学方法的直观性外,教学上尽可能让学生运用学习氧气性质的方法自己探究、自己观察、自己分析、自己总结二氧化碳的性质。例如通过学生的探究实验,学氧化碳的溶解性及与水作用;分析概括二氧化碳的性质,并联系已学习的反应实例归纳分解反应和化合反应的特点。
四、方法不同,设计的师生互动不同
1. 氧气
教学基本思路:(1)创设情境:人类的呼吸离不开氧气,你对它了解多少呢?(2)观看影像资料或图片:了解自然界中的氧气和氧气的三态变化。(3)探究活动:木炭、铁丝、蜡烛在空气和氧气中能否燃烧?燃烧现象有什么不同?说明了什么?(4)归纳总结:学生在教师的指导下,分析总结得出氧气的物理性质和化学性质。
2. 二氧化碳
教学基本思路:(1)创设情境:同学们,在生物课里我们了解到了自然界里的二氧化碳总在不断地消耗、生成,你知道二氧化碳消耗、生成的某些变化吗?(2)学生阅读归纳小结:二氧化碳在自然界碳循环中的地位和作用,对自然界和人的影响。(3)交流讨论:日常生活中见到或听到的有关二氧化碳的知识。(4)实验探究:二氧化碳的溶解性及与水的作用。(5)指导学生分析概括:概括二氧化碳的性质,并联系已学的反应实例归纳分解反应和化合反应的特点。
在氧气性质的系统学习中,主要是帮助学生将氧气的性质进行较为全面的总结、深化和拓展,让学生理解氧气是一种比较活泼的物质。而对于二氧化碳的化学性质,学生了解得就比较少了。学生对于二氧化碳化学性质的认识可能停留于使澄清石灰水变浑浊的实验,但学生对于原理却不明白。因此,二氧化碳化学性质的教学,需要我们从生产、生活以及实验中的一些现象入手,从理论上作出解释,并完善二氧化碳气体的化学性质。由于两种气体的性质差异较大,教师可以在二氧化碳的教学中做一些联系和对比,使学生的学习得到巩固。
五、内容不同,教学侧重点不同
1. 氧气教学注重学法指导
氧气性质的教学是学生认识身边化学物质的第一种物质,是学生学习元素化合物起始阶段,教师在教学时应通过大量的实验、图片、生活已有的经验、生活实例等感性、直观的素材,让学生在体验中学习,培养学生学习元素化合知识的科学方法,架构认识元素化合物知识的基本框架。同时在实验中,教师要培养学生养成良好的实验习惯、规范的实验操作、认真分析实验现象、正确得出实验结论等实验基本技能,为后来学习探究二氧化碳性质打下坚实的基础。
2. 二氧化碳教学关注实验探究
二氧化碳教学是建立在氧气的教学基础上,是学生学习元素化合物知识再认识的过程。氧气化学性质探究教学上侧重于根据氧气能够跟许多物质发生化学反应的实验事实,推断出氧气是一种化学性质比较活泼的气体。而在二氧化碳化学性质探究教学上,则侧重让学生立足于科学严谨的探究实验过程和实验现象,在实验过程中对现象变化和差异进行对比和分析,推断出二氧化碳的相应的化学性质,从而为今后进一步学习探究酸、碱、盐、氧化物等物质起到承上启下的作用。
[关键词]二氧化碳性质实验创新设计
[中图分类号]G633.8[文献标识码]A[文章编号]16746058(2015)110097
在我们所使用的现行初中化学教材中,有关探究二氧化碳性质的实验设计方案,有的实验过程不够简捷,有的操作步骤不够合理,有的证明依据不够严密,这些都可能导致学生对实验结果产生错误的理解,因此需要教师根据具体情况对实验的操作程序及步骤进行改进,以求实验现象更加明显,更好地发挥实验的教育价值。
【实验一】证明二氧化碳的密度比空气大。
教材中的实验设计:在托盘天平两边各放一只250mL的烧杯,调节天平平衡。然后向其中一只烧杯中慢慢倾倒集气瓶中的二氧化碳气体。观察现象。
存在的问题:由于在倾倒的过程中气体会扩散,并且倾倒的速度过快或过慢,都会造成“天平倾斜”的现象不明显,使得实验现象的可信度降低。
改进后的实验装置如图1所示。
图1改进后的实验设计:把充有空气的气球放入烧杯中,将导气管管口伸入到烧杯的底部,然后通入二氧化碳,观察现象。随着二氧化碳的通入,可以观察到气球慢慢升起,悬浮在烧杯里。
改进后的优点:1.改进后的实验效果非常明显,成功率高。2.增强了实验的可见度和可信度。3.便于制作和操作,可以作为学生实验来进行,提高学生的探究兴趣。
【实验二】证明二氧化碳可溶于水。
教材中的实验设计:向盛有二氧化碳的软塑料瓶中加入适量的蒸馏水,迅速拧紧瓶盖,振荡。可以观察到软塑料瓶变瘪,说明二氧化碳溶于水。原因是二氧化碳溶于水,使得瓶内的气压减小,所以瓶子才会变瘪。
但在实际操作中存在这样的问题:一是用塑料瓶采取向上排空气法收集二氧化碳,塑料瓶不易稳定放置;二是需要的二氧化碳的量较大,收集时间较长。
改进后的实验装置如图2所示。
图2改进后的实验设计:
改进一:向装有二氧化碳的集气瓶中注入适量水,盖上玻璃片,充分振荡,将集气瓶倒置过来,可以观察到玻璃片没有掉下来。改进后的实验效果能更好地说明二氧化碳溶于水。正是由于二氧化碳溶于水使得瓶内的气压小于外界大气压,大气压产生的压力能够托住玻璃片,使其不至于掉下来,实验可信度高。对这个实验学生充满了好奇,激发了学生的探究兴趣。
改进二:用注射器吸入10mL二氧化碳气体再吸收10mL蒸馏水,然后用橡皮塞堵住针眼,充分振荡。发现注射器中气体的量减少了。这个实验不仅能够说明二氧化碳能溶于水,更能直观地表示出二氧化碳气体的溶解量。
改进三:将充满二氧化碳气体的试管倒扣于水中,轻轻晃动试管,可以观察到试管内液面上升。这个实验简单易行,也能说明二氧化碳气体能溶于水,学生乐于尝试。
【实验三】证明二氧化碳与氢氧化钠发生反应。
因为CO2通入到NaOH溶液中无明显的反应现象,那么如何证明CO2与NaOH是不是确实发生了反应呢?
我们通常采用的实验方案是:将CO2通入到NaOH溶液中,证明生成了新物质Na2CO3,在反应后的溶液里滴加盐酸,如果有气泡产生,就证明CO2与NaOH发生了反应。
图3但是这个实验方案的设计在逻辑上还是不够严谨。理由如下:因为CO2也能与NaOH溶液中的H2O反应生成H2CO3,同样含有CO2-3,那么如何证明是Na2CO3中的CO2-3与酸反应放出CO2,还是H2CO3中的CO2-3与酸反应放出CO2?这就需要消除H2CO3的影响。
〔中图分类号〕 G633.8 〔文献标识码〕 C
〔文章编号〕 1004―0463(2013)20―0086―01
化学是一门以实验为基础的科学,化学实验对全面提高学生的科学素养有着极为重要的作用。因此,应加强实验教学,更好地发挥实验教学的教育功能。但是由于有时候配备的实验装置不尽合理,个别实验步骤繁琐、操作困难等原因,出现耗时长、实验现象不明显、成功率不高等结果,这在一定程度上影响了课堂教学效果。因此,结合学校实际情况和学生的认知、操作水平,很有必要对部分实验予以改进,进而提高课堂效率。下面我就谈谈自己在教学过程中,对部分实验的改进所采取的一些方法。
一、改进方法,增强效果
1.固体氢氧化钠溶于水放热实验。按照教材中的方法:将氢氧化钠放入盛有少量水的试管里,并用手触摸试管外壁。但是由于此实验现象不明显,大多数学生观察不到。因此我将此实验进行了如下改进:将试管注入少量水,加热至沸腾,移开火焰,水停止沸腾,加入氢氧化钠固体(少量),发现溶液又重新沸腾,说明氢氧化钠溶于水放热,使水又沸腾了。改进后的实验现象非常明显,给学生留下了深刻的印象。
2.蜡烛燃烧产物的鉴定。教材中:分别取一个干燥的烧杯和一个用澄清的石灰水润湿内壁的烧杯,先后罩在蜡烛火焰的上方。然而这样的操作,若时间过短则烧杯内水珠不明显;时间过长会因为烧杯内温度过高,水以水蒸气的形式存在导致我们观察不到明显的现象,且容易烫手而使实验失败。所以我对实验进行了改进:用试管夹夹持试管倒扣在火焰上方。由于燃烧生成的二氧化碳和水蒸气温度高、密度小,正好进入试管,遇到试管底部的冷壁冷凝成水珠,再用胶头滴管滴入石灰水,就产生了很明显的现象。
3.人体吸入的空气和呼出的气体有什么不同。关于“人体吸入的空气与呼出的气体有什么不同”,教材要求学生用排水集气法收集人体呼出的气体,然后用实验方法检验呼出的空气与吸入的气体中氧气、二氧化碳、水蒸气的含量。在实验室制取二氧化碳的实验中,由于二氧化碳能溶于水,所以不能用排水法收集二氧化碳,而此处却用排水法收集人体呼出的气体。这一前后矛盾的问题,使学生对该知识的接受很勉强,理解不深。因此可对该实验作出改进:
将一根玻璃管伸向集气瓶底部,缓慢吹气,连续吹4~5口气,取出玻璃管,盖好玻璃片,用相同的方法再收集一瓶呼出的气体。另外,用干燥的集气瓶收集两瓶空气。比较空气与呼出气体的集气瓶壁,能观察到呼出气体的集气瓶壁上有水雾,而空气的集气瓶壁上没有水雾,这可以证明:
(1)呼出的气体中水蒸气含量比吸入的空气中的水蒸气含量高。
(2)向盛有呼出气体和盛有空气的集气瓶中分别滴入少量澄清石灰水,振荡,盛有呼出气体的集气瓶中的石灰水变浑浊了,而盛有空气的集气瓶内现象不明显。这说明呼出气体的二氧化碳含量高。
(3)将燃着的两根木条分别伸入两瓶内,相同时间,可观察到盛有呼出气体的集气瓶中的木条先熄灭,而盛有空气的集气瓶的木条则继续燃烧。这说明空气中氧气的含量比呼出气体中氧气的含量高。本实验经过这样的改进后,达到了探究的目的,减少了向干燥的玻璃片上哈气的操作步骤,优化了实验过程。
二、化繁为简,提高效率
在探究“二氧化碳性质”的实验时,教材共用了四个实验,比较繁琐且费时。为了提高效率,我对实验进行了改进,四个实验可以用一个装置完成,其方法是:取一个三通管,在它的上部和下部各放一张湿润的蓝色石蕊试纸,然后,将它与二氧化碳的发生装置连接。不一会,可观察到下部的试纸变红,而上部的试纸不变色,证明了二氧化碳的密度比空气的大,二氧化碳能与水反应生成碳酸。再将一燃着的木条放在三通管的上方,可看到火焰无变化,再把燃着的木条放在下口处,可看到木条立即熄灭,由此证明二氧化碳的密度比空气大,同时还证明二氧化碳既不燃烧也不支持燃烧的性质。最后将三通管取下来,把试纸变红的那端放在酒精灯火焰上加热,很快看到试纸由红色重新变成蓝色,说明碳酸不稳定。此实验的优点是:操作方便,快而明显,更能引起学生的兴趣。
一、适量增设"补充实验”,激发学生的求知欲
(一)用具体直观的实验来验证化学理论。在讲燃烧条件一知识点时,传统的教学方法是做完教材中的演示实验后,直接得出燃烧条件。但是,这样往往会使一部分同学意犹未尽。为能充分说明,燃烧的条件:“温度达到可燃物的着火点和可燃物与氧气接触”这一事实,笔者将导气管改为漏斗,这样可使氧气在漏斗中积存,与热水中白磷接触,使水中的白磷燃烧,在水中产生黄白色火焰同时产生浓厚的白烟,发出明亮的黄光、现象明显收到了良好的课堂效果。
(二)注重实验的“微型化”,培养学生的环境保护意识。在第三单元《自然界中的水》,讲述分子和原子时,首先,取一片家中用过的药片板,将酚酞试液滴在空格内然后滴加氨水用手拿着让学生观看现象,看到溶液变红,然后,在相邻的两个空格内分别滴人酚酞和浓氨水,并用小烧杯罩在上方,再让学生观察,可以看到酚酞变为红色,由于浓氨水具有挥发性,挥发出的氨气分子遇到滤纸上的酚酞,使酚酞变色,这一实验现象有力说明无论是液体氨分子或气体氨气分子都具有相同的化学性质。而氨水和氨气都是由分子构成所以得出分子的概念:“分子是保持物质化学性质的最小粒子。”由于此实验操作简单也可以应用于学生的分组实验,但相对会有少量的氨气挥发出来,这样对空气造成污染。为解决这一问题可在大试管中进行:取一支大试管并在其中放一张滴有几滴酚酞(间隔开)的滤纸条,并在试管口放一团蘸有浓氨水的棉花,然后用橡皮塞塞紧,观察现象,也会收到较好的教学效果。
(三)深挖教材通过“补充实验”,帮助学生认识普遍性中的特殊性。在讲述二氧化碳的氧化性实验时,首先取一个100ml的小烧杯放入一些石灰石然后倒入一些稀盐酸反应开始,可观察到大量气泡产生,过一会用一根燃着的木条放在烧杯口处验证是否已集满了二氧化碳气体,然后取一根镁条在酒精灯上点燃,迅速插入集满二氧化碳气体的烧杯中,观察可看到镁带能继续在二氧化碳中燃烧,发出刺眼的强光同时烧杯内溶液的表面有黑色粉沫状物质生成、银白色金属变成,中间为黑色周围为白色的固体粉沫状物质,根据质量守恒定律,元素守恒可得出,生的黑色粉沫为碳粉,白色粉沫为氧化镁,由此可确定,该反应的方程式为2Mg+C02=2MgO+C。这样从得氧和失氧的角度可确定二氧化碳具有氧化性的事实,另外启发引导学生,如果一些活泼金属如镁燃烧引发火灾,能否用二氧化碳来灭火?加深学生对知识的掌握及运用,并且对所学知识从普遍性到特殊性进行了论证,在课堂教学中起到了事半功倍的效果。
二、运用"对比实验”启发学生思维
用“对比实验”,增强说服力。在讲二氧化碳的化学性质时,为增强实验的直观性,采用了“对比实验”:在讲述二氧化碳与水反应生成碳酸的这一性质时,用紫色石蕊变红来体现。但是,因紫色与红色十分接近又由于碳酸是弱酸使石蕊变红的颜色不明显,所以,往往观察到的现象不清楚。为了能使现象明显学生易于观察,我将此实验做了改进:先取一片黄色的干燥的石蕊试纸伸入一瓶二氧化碳气体中,可看到试纸不变色,再取二支试管分别加人5ml蒸馏水,向一支试管中的蒸馏水通人二氧化碳气体约2min后,再取石蕊试液分别滴入两支试管中,可清晰看到通人二氧化碳气体的试管中的液体变成红色,没通二氧化碳气体的试管液体仍为紫色,实验现象清晰地呈现在学生面前,增强了实验的效果。
三、对演示实验适当改进,增强实验效果
用实验证明燃烧条件时,我对此实验作了如下改进:取一大烧杯中装一些热水并在水中放入一小块白磷,然后分别在两支试管中放入一小块白磷和一小块红磷,并将这两支试管同时插人热水中,为防止生成的白烟对空气造成污染,在试管口塞上橡皮塞。这一策略就使实验成功率可达百分之百,也使实验现象更明显,并且节约了授课时间。
一、创设情境,提供诱因,展示热点激发学生动机
情境创设:同学们,你们学过哪些反应能制取二氧化
碳,这些反应是否适合实验室制取二氧化碳呢?(学生板
书,其他同学交流自己的看法和观点,然后全班交流)
通过创设情境增加学生学习的针对性,发挥情感在教学中的作用,激发学生的兴趣,使学习更为实效。
二、设疑激趣,提出疑点
师:这些反应都不适合实验室制取二氧化碳,那实验室制取的二氧化碳药品是什么?选择的依据是什么?展示几组药品。(设问,激发学生思考)
三、实验探究,掌握重点
师:请同学们利用手中的仪器进行实验。选择哪种药品适合实验室制取二氧化碳?你选择的理由是什么?
学生分组实验,小组交流,教师引导。在实验探究过程中,教师要善于引导学生从真实的情境中发现问题,有针对性地开展讨论,使学生的想法逐步得到认证。
四、依据原理,设计实验装置
师:用什么样的装置来制取二氧化碳?
引导同学们对比制取实验室制取氧气实验装置收集方法及依据的原理进行讨论。
(小组讨论得出:反应物的状态和反应条件是确定气体发生装置的依据,而生成的气体的密度和在水中的溶解性决定气体的收集装置)
五、设计问题,分组讨论,突破难点,归纳要点
师:(投影几种仪器大试管,烧杯,锥形瓶,酒精灯,长颈漏斗,导管的双孔塞,导气管,玻璃片,集气瓶,水槽,注射器,广口瓶,平地烧瓶等。)依据实验室制取二氧化碳所用药品的状态和反应条件及气体的性质,应运用哪些仪器制取二氧化碳,这些仪器应如何组装?实验室制取二氧化碳的装置及制取二氧化碳的步骤及如何验满和检验二氧化碳?
在此基础上引导学生自己去归纳并总结实验室制取气体应选择的仪器。在这一阶段,学生不仅通过对知识的内化很好地把握选择仪器的思路及规律,而且还学会了掌握化学知识一般方法,为今后的学习打下了良好的基础。
通过以上的学习,学生对实验室制取二氧化碳的探究认识已较为深刻了。此时,就可以引导学生把内化的知识转化为外化的实践及实验室制取气体的思路,通过训练这一途径进一步挖掘学生的潜能,培养他们的创新精神和创造能力。