熊言林中学化学实验创新设计研究1012

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熊言林中学化学实验创新设计研究 1012
例如空气中氧气含量的测定
存在着一些不足:
①将点燃的红磷伸入集气瓶过程中 不仅产生对环境有污染的五氧化二磷, 而且还会因为伸入集气瓶瞬间使空气 膨胀,使瓶内空气逸出,导致测量结 果偏大;
② 装置中所用的导管实验前充有空 气 ,红磷火焰熄灭倒吸后这部分空气 进入容器。实验后导管充满了水,而 这些水本应该进入容器中。这两种因 素会导致实验结果偏低;
一个优秀的化学实验创新设计必须反 映实验设计者独出心裁的构思。
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例如二氧化碳熄灭烛火的实验
缺口向下 插入细沙 中的凹形 三合板 细沙子
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NO2制备与喷泉实验设计
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3.7 趣味性原则
殊不知,实验中存在许多不严密的地 方——气球自身的质量不完全相等;充 气后气球的体积和形状不完全相同。这 些因素都直接影响气球落地的先后。
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又如:氨的合成实验创新设计
1.重铬酸铵
图1 2.玻璃纤维
3.酚酞溶液
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验证
图2 1.重铬酸铵 2.玻璃纤维 3.酚酞溶液
• 一个优秀的化学实验创新设计,应 具有严谨的科学性。简言之,就是 合理性。
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例如:二氧化碳的密度比空气大实验
有不少老师设计了用两个气球(或塑料保 鲜袋),分别充满二氧化碳和空气,置于 同一高度在同一时刻下落,观察气球落 地的先后(先落地的是二氧化碳,后落地 的是空气)。
例如,火焰层温度高低探究
• 蜡烛燃烧的实验探究中,把火柴棒 放入火焰中,看哪一层最先变黑。 教师有没有发现由于火柴棒表面很 粗糙、易燃、易碳化,导致实验现 象不是很明显。能不能改进?
• 改用表面相对光滑的竹质牙签、湿 润的白纸代替火柴棒,结果怎样?
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3.5 简约性原则
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3 化学实验创新设计的原则 • 要设计具有良好教学功能
的化学实验,需要用以下 几项基本原则作为实验创 新设计的指导思想。
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3.1 目的性原则
目的性是实验创新设计要达到预期 的化学教学目标。一般来说,其目 的都是为了使化学实验教学效果更 理想。 • 在设计实验前,首先要搞清楚实验 到底要达到什么目的?
• 化学实验常令学生兴趣盎然、终生 不忘的原因,是实验现象具有趣味 性。
• 所谓趣味性是指设计的实验所得出 的现象和结果能够激发学生的好奇 心和求知欲,从而引起学生学习化 学的兴趣和动机。
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例如氨的彩色喷泉实验设计
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又如,化学彩虹实验
化学彩虹实验是采用互不相溶的 不同溶剂构建异相、多层、不同颜色 的化学彩虹,或者是采用浓度不同且 具有密度差的相同溶剂构建同相、多 层、不同颜色的化学彩虹等等。
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天津港瑞海物流有限公司爆炸仓库包
括7大类约40种危化品,其中氰化钠大 约700吨左右,硝酸铵、硝酸钾1300 吨左右,金属钠和金属镁等易燃物总 计约500吨左右,电石量未知。
“我们在实验室想用一点点氰化物必
须要经过公安局层层审批,还要有专
车护送,严格得不得了,企业怎么就
• 一位大家说:“一个科学家 最大的本领就是在于化复杂 为简单,用简单的方法去解 决复杂的问题。”
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3.6 创新性原则
创新程度的高低,是衡量一个创新实 验价值大小的重要标准。所谓创新 性,是指实验设计要敢于突破陈规, 独到于新颖、独特、巧妙之处,能 反映新事物、新观点、新理论、新 方法和新思路等。
例如,三种无色溶液混合实验
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化学反应原理:
在Mn2+的催化下, 5H2O2+2IO3¯+2H+→5O2↑+6H2O+I2 淀粉遇I2变蓝; I2+CH2(COOH)2→ICH(COOH)2+I¯+H+ I2+ICH(COOH)2→I2C(COOH)2+I¯+H+ 丙二酸控制碘量,溶液呈亮黄色;
微观表征
宏观表征
分子运动、有毒…
黄绿色、气体…


程 与 方

提升科学素养
与 技


曲线表征
情感 态度 价值 观
Cl2 Cl-Cl …
符号表征
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表征:揭示;阐明;也指事物显 露在外的征象。 著名的认知心理学家西蒙认为: 表征包含了两个方面的含义,信 息和对信息的加工。 化学概念的学习可以概括为四种 表征形式:宏观、微观、符号和 曲线四重表征。
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2 化学实验教学中的问题
跟中学化学实验教学有关的问题主 要来源于化学教育教学实践。主要 有以下三个大方面: (1)教学需要跟实验现状的矛盾; (2)实验结果跟理论预期的矛盾; (3)不同实验方案之间的差异。
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具体教学中有八个方面:
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实验设计优点与效果:
(1)实验设计巧妙,操作简便,现象明显, 成功率高,有效弥补了容易失败的不足。
(2)几个实验整合在一起进行,简化了实验 操作,短时间内即可完成,节省了二氧化碳, 也提高了课堂效率。
(3)实验设计过程中应用了控制变量法,改 变了原有的实验思维定势,激发了学生的创 新精神,培养了学生的实践能力。
(1)有理念少行动; (2)有开发少实用; (3)有情境少建构; (4)有教师少实验员; (5)有实验室少用品; (6)有活动少专题; (7)有内容少课时; (8)有考核少监督。
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特别是化学教材中的实验问题
(1)实验原理的科学性 例如乙烯的制取与性质实验 (2)实验安全性 (3)实验现象可见度 (4)实验步骤 (5)实验操作 (6)试剂用量 (7)实验装置 (8)实验装置图
本实验折射出二氧化碳的四种性质,实现了 教学二氧化碳物理性质和化学性质的无缝对 接,有利于教学目标落实。
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3.2 科学性原则
• 科学性是化学实验创新设计的核心 原则。科学性是指创新设计中的化 学原理、装置原理、操作原理和方 法都必须与化学理论知识、实验方 法相符合。
• 对于同一实验,实验越简单越好, 简单就是美。
• 所谓简约性是指要尽量采用简单 的实验方法和实验装置,用较少 的实验步骤和实验用品,在较短 的时间内可完成效果明显的实验。
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例如,混有空气的氢气遇火 可能会爆炸
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• 恰当的实验创新设计既突出 重点,又没有冗长的实验步 骤,充分体现出简约性。
• 教材中沿用了较为 传统而又经典的二 氧化碳灭烛实验: 即在烧杯内点燃两 支呈阶梯形的蜡烛, 然后倒入一瓶二氧 化碳,观察蜡烛燃 烧的变化。
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其实验本身存在以下的缺陷:
① 实验的安全性差 在倾倒二氧化碳的过 程中,操作者双手被蜡烛火焰灼烤,苦 痛难耐,背离了人性化的原则;
熊言林中学化学实验创 新设计研究1012
2020/11/21
熊言林中学化学实验创新设计研究 1012
讲座提纲
1.化学实验与功能 2.化学实验教学中的问题 3.化学实验创新设计的原则 4.实验创新设计的策略和方法 5.实验创新设计时应注意的问题
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1 化学实验与功能
3.3 安全性原则
• 安全性是指化学实验创新设计时应 尽量避免使用有毒药品或反应生成 有毒气体物质以及具有一定危险性 的实验装置和实验操作。
• 如果必须使用,应在所设计的实验 方案中详细写明注意事项和防护措 施,以防造成环境污染和人身伤害。
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例如:二氧化碳的灭火性实验探究
那么容易呢?”上海交通大学生命科
学技术学院教授乔中东提出了这样的
诘问。
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第一次爆炸相当于3吨TNT,第二次爆炸在 30秒种后,相当于21吨TNT。
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死亡的荒漠鸟类
生产1千克黄金须耗费4.7吨氰化钠
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1.1空气中氧气体积测定实 验 (1)设计1
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(2)设计2 (3)设计3
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红磷在密闭容器中燃烧时耗氧量的测定
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1.2趣味化学实验设计 (1)大象的牙膏实验 (2)化学振荡实验
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② 蜡烛正常燃烧的火焰较旺,在烧杯内燃 烧放热使杯内气体热膨胀,二氧化碳很 难倒入杯底,导致灭烛实验失败;
③ 受烧杯自身口径的制约,倒进的二氧化 碳往往会将高的火焰扑灭,从而造成实 验的负效应。
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例如 “8.12”天津港爆炸事故
截至2015.8.27日下午3时,共发现遇难者 145人。其中,公安消防人员21人,天津港 消防人员67人,民警9人,其他人员48人。 失联人员28人,其中包括公安消防人员3人, 天津港消防人员13人,民警2人,其他人员 10人。 住院治疗人数为474人,其中危重症7人, 重症21人,累计出院323人。
③燃烧匙一般由金属铜材料制成, 加热条件下磷单质与铜反应生成Cu3P, 使燃烧匙受到腐熊蚀言林。中学化学实验创新设计研究
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新的中学化学教材中有许多经典实验, 实验方法被长期传承和运用。虽有改进, 但不排除有的实验存在诸如(1)不便 操作、(2)严密性差、(3)现象不稳 固、(4)实验步骤不合理等瑕疵。 化学教师应以科学创新的态度去审视每 一个实验,勤于反思、善于琢磨、精于 研究,勇于创新。使教学行为将变得更 加有效,教学行动将不断有所创新。
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其目的可归纳3个方面:
• ① 配合课堂讲授内容给学生提供感 性认识,帮助阐明科学概念和化学 原理,同时向学生示范规Hale Waihona Puke Baidu的实验 操作,培养学生观察和描述实验现 象、发现和解决问题的能力。
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• ② 学习和巩固相关的理论知识,培 养学生严谨的科学态度、良好的实 验习惯和科学探究能力。
(或2%硫酸亚铁溶液)熊言林中学化学实验创新设计研究
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重铬酸铵热分解产物:
• 重铬酸铵热分解产物主要是三 氧化二铬、氮气和水
• (NH4)2Cr2O7=Cr2O3+ N2↑+4H2O
• 另外,还有氨气、氧气。
• 2(NH4)2Cr2O7=2Cr2O3+4NH3↑+3O2↑+2H2O
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3.4 可行性原则
• 可行性是指设计的化学实验方案中 所运用的化学原理、装置原理、操 作原理和实验方法在实施时切实可 行,所选用的化学实验药品、仪器、 设备和方法在现有的条件下能够得 到满足,并在实验中能得到正确的 现象和结论。
• 可行性是实验创新设计的根本原则。
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I2+5H2O2→2HIO3+4H2O 溶液呈无色。
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1.3化学实验教育功能
(1) 感性认识的源泉;
(2) 理性认识的支架;
(3) 求证假设的手段;
(4) 科学探究的方法;
(5) 发展创新能力的途径;
(6) 激发兴趣的武器以及培育
情感的土壤。
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• ③ 拓宽学生的知识面,激发学生学 习化学的兴趣,巩固和提高学生的 实验技能,锻炼学生运用化学知识 解决实际问题的能力,培养学生的 创新意识和实践能力。
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例如二氧化碳性质实验设计
1.烧杯内壁上贴上干燥的蓝 色石蕊试纸和湿润的石蕊试纸 各一张,在烧杯外壁贴上湿润 的蓝色石蕊试纸一张。 2.将2mL 澄清石灰水倒入烧 杯底部,将集气瓶中二氧化碳 倒入烧杯中并摇晃,观察变化。 3.将燃着的阶梯形蜡烛缓缓地 伸进烧杯内,观察变化。 4.将已经变红的石蕊试纸在酒 精灯上烘烤片刻,观察观察它 的变化。
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