将数字化实验和传统实验有机结合——“探究铁生锈的原理”教学设计

实验 的完整数据 ， 能够 把实验 现象 、 数据 的变 化过程通过“ 待测物 理量一 时 间” 图像直接 显
示 出来 ， 从 而 摆 脱 人 工 观测 、 记录、 处理、 分
进行探究前 ， 学生 已经 具备 了如下 基础 知识 和能 力 ： 铁 生锈 的条 件 ； 原 电池 的基本 原理 ； 铁及其化合物的性质 ； 设计简单的探 究实验 。
一
所 以在化学教学 中 ， 尤其是在探 究 、 解释
些反应 原理 时 ， 我们应 该 适 当地将 数 字化
实验和传 统实 验结 合起 来 ， 运用 数字 化 实验 辅助传 统 实 验 ， 以提 高 教 学效 益。下 面 ， 以 “ 铁 生锈 的原理 ” 探究 活动 的教 学设计 为例进
行说 明。
贴 的使用方法 ， 猜想暖身贴发热的可能原因 。
产品名称 ： 暖身贴（ 一次性发热贴）
产 品成 分 ： 铁粉、 水、 活性炭 、 蛭石、 吸水
图 ３
得出结 论 ： 根 据这 一 现象 你 能得 出什么
触后 发生了放热 反应呢？
预设 ： 设计 如图 ２所示 的实验装 置 ， 测量 暖身贴 中的成分 与空气接触 后温度 和压强 的
变化 。
在实验探 究 的过 程 中， 如果 只 利用 传 统 实验 ， 那么 不可 见甚 至不 可感 的反 应事 实 很
容易被忽略 。所 以， 笔者 使用温度 传感器 、 压 强传感器测定装置 中温 度 、 压强 的变化 ， 使 用
一
数字化实验利用传感 器和采集 器观测 现 象、 记 录数 据 ， 利 用计算 机 软件 处理数 据 、 分
析现象 ， 可 以感应到实 验的各种 现象 ， 采集 到
节（ 人 教版 高 中化 学选 修 １ ） 的核 心 内容 。
理解 了铁生锈 的 原理 ， 金属 的腐 蚀 和 防护 的 问题也就迎刃而解 了， 原 电池在生产 、 生活 中 的应用也就 比较容易理 解 了。在对 这一 内容
一
学生体会实验方法 以及培 养实验技 能大有 裨
益 。一般来 说 ， 传 统 实 验 步 骤 简单 、 操 作 容 易、 现象直观 、 观测开放 ， 但是， 传统 实验还 是
存在一些不 足 ， 主要是 在 观测 中难 以捕 捉 和 量化不够 明显和快速变化 的现象 。
、
教前思考
“ 铁 生锈 的原理 ” 是“ 金属 的腐蚀 和防护”
铁生锈的原理是铁 和碳 在 电解 质溶液 中 形成原 电 池 ， 加快 了铁 和 氧 气 、 水 的 反应 速
析、 作 图的烦琐和不 准确 。可见 ， 数字化 实验 可 以很好地克服传统 实验 的不 足 ： （ １ ） 凸显探
究方法 ， 把一 些 常规 机械 和缺 少 创造 性 的工 作交 给现代化设备 ， 让 学生将更 多时 间、 精 力
二、 教学设计
图 ２
强 传 感 器
观察现象 ： 请 你们 分 组根 据设 计 进行 实
验， 从 而观察 现象 。
预设 ： 如图 ３ 所示， 暖身 贴中的成 分与空
气接 触后 ， 装 置内温度高 ， 压强变小 。
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（ 一） 探 究暖 身贴发热的原 因 准备实验器材 ： 暖身贴 、 剪刀 、 电脑 、 数 据
采集器 、 温度传感器 、 压 强传感器 、 Ｕ形管 、 纸 槽、 药匙 、 铁架 台、 铁夹等 。
引入 ： 你用 过 暖 身贴 吗？就 是 大家 常说 的暖宝宝 。你知道它 为什么可 以发热 吗？你 能用所学过 的化学知识来说明吗？
猜想原 因： 请你 观察 实 验器 材 中 的暖 身 贴 的成分说 明 （ 如图 １ 所示） ， 并且 根据 暖 身
率 。学生通过 初 中所 学 的知识 ， 知道 铁 生锈 需要氧 气 、 水， 但 是 并 不 知 道 具体 的 反应 原 理； 也知道原 电池 的基本 原理 ， 但 是对其应 用 了解不多 。所 以， 通过对 铁生锈 原理 的探 究 ，
一
用 于实验 的设计 和 分析 、 假设 的验证 和修 改 等， 从 而更好地理解概 念 、 掌握规 律 。（ ２ ） “ 放 大” 实验现象 ， 将一些难 以捕捉 和量化 的现象 变为具体 、 准确 的数据 和直 观的 图像 ， 让 学生
溶解氧传 感器测 定 溶液 中氧 气含 量 的变 化 ， 从 而给学 生 更直 观 、 精 确 的实 验感 受 。数 字 化 的实验 手段配 合 传统 的实 验过 程 ， 从 真 实 发生 的实验 现象 到 电脑 显示 的实 验数 据 ， 能 帮助学生更 充分 地 推断 反应 事实 ， 比如 什 么 物质参加 了， 什么物质生 成 了， 能量 变化 如何 等， 从而更好地 由反应现象推导反应原理 。
感受 到实验全程 的变化 ， 从 而得 出更加 科学 、 有效 的结论 。
方面可 以加强学生对理论 知识 实际应用 的
掌握 ， 另一方 面可 以培养学 生 的宏 观辨 识 和 微观探析 的能力 。
２ ０ １ ６ 年第 １ ２ 期
教育研究与评论 ・ 课堂观察
实际上 ， 对 铁 生锈 原理 的探 究并 不 仅 仅
是 为了了解铁生 锈 的原理 ， 更 多地 是 为 了将 其运用 于 防 止 铁 生锈 等 生 产 、 生活实际中。 而学生熟悉 的暖身贴就 是铁生锈 原理的一 个 实 际应用 ， 所 以， 笔者从 暖身贴开 始引导学 生
探究 ， 让教学 显得更加 自然 、 生动 。
否设计 实验 ， 证 明暖身 贴 中的成 分 与空 气接
将数字化实验和传 统实验 有机结合
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“ 探 究铁 生锈 的 原 理 ＂ 教 学设 计
庞 红梅
（ 江 苏省 南京 市宁 海 中学 ， ２ １ ０ ０ ２ ４ ）
传统实验是指利用常 规的实验 仪器进 行 实验 ， 侧重于实验步骤 的具 体操作 、 实验现 象 的细致观测 以及 实验 结论 的分 析 思维 ， 对 于