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自制梳型活塞排在一体化实验中的应用

发表时间：2020/11/4 来源：《中小学教育》2020年10月3期作者：蔡群

[导读] 人教版九年级《化学》上册第六单元、下册第十、十一单元教学中二氧化碳、酸、碱的化学性质是以实验的形式分散进行教学的，实验较多操作较复杂，学生对知识缺少系统性。学生在学习中过程中发现问题，提出能否设计一套能将有关化学性质系统化并能简化实验的操作过程的装置。在教师指导下学生利用物理学中连通器的原理从装置的设计、材料的选择、可行性、优化性等方面完成对自制梳型活塞排的设计和制作并进行该装置在一体化实验中

蔡群    安顺市实验学校贵州安顺 561000
【摘要】人教版九年级《化学》上册第六单元、下册第十、十一单元教学中二氧化碳、酸、碱的化学性质是以实验的形式分散进行教学的，实验较多操作较复杂，学生对知识缺少系统性。
学生在学习中过程中发现问题，提出能否设计一套能将有关化学性质系统化并能简化实验的操作过程的装置。在教师指导下学生利用物理学中连通器的原理从装置的设计、材料的选择、可行性、优化性等方面完成对自制梳型活塞排的设计和制作并进行该装置在一体化实验中的应用的探究活动。
【关键词】初中化学实验   自制梳型活塞排创新设计
中图分类号：G652.2   文献标识码：A   文章编号：ISSN1001-2982 （2020）10-049-01

         一、使用教材
         人教版九年级《化学》上册第六单元课题3。
         人教版九年级《化学》下册第十单元课题1。
         二、教学目标
         1、在自制梳型活塞排的过程中体验探究带来的乐趣，培养“科学探究与创新意识”及“证据推理与模型认知”。
         2、自制梳型活塞排在一体化实验中的应用中初步学会综合运用已学化学、物理知识、实验技能和方法，通过观察生活中现象，培养学生科学的探究能力和实践能力。
         3、初步能建构化学知识网络，以实验的形式将其加以系统化和具体化。
         三、教学内容
         本节课是学习了二氧化碳、酸、碱的性质后的探究性学习。
         在教学中二氧化碳、酸、碱的化学性质是以实验的形式分散进行教学的，实验较多操作较复杂，学生对知识缺少系统性。
         通过学生在学习中过程中发现问题，提出能否设计一套能将有关化学性质系统化并能简化实验的操作过程的装置这一问题，引导学生利用物理学中连通器的原理从装置的设计、材料的选择、可行性、优化性等方面完成对自制梳型活塞排的设计和制作并进行该装置在一体化实验中的应用的探究活动。
         四、设计思路
         1、引导学生利用物理学中连通器的原理学会综合运用已学化学、物理知识、实验技能和方法，从装置的设计、材料的选择、可行性、优化性等方面完成对自制梳型活塞排的设计和制作，培养学生科学的探究能力和实践能力。
         2、引导学生使用该装置进行在一体化实验中应用的探究活动，学会建构化学知识网络，将理论和实践相结合。
         五、教学过程
         1.发现问题：学生在学习中发现二氧化碳、酸、碱的化学性质是以实验的形式分散进行教学的，实验较多操作较复杂，学生不易构建知识的系统性。因此学生提出问题：提出能否设计一套能将有关化学性质系统化并能简化实验的操作过程的装置?
         2.自制梳型活塞排实施过程
         第一阶段：
         查阅资料：提出自制梳型活塞排构建一体化实验装置
         第二阶段：
         梳型活塞排制作的探究
         A、梳型架的制作
         ①第一代用橡胶管和T型管连接。不足之处：由于橡胶管质软，至少需要两个铁架台配套完成相关实验。
         ②第二代用硅胶塞代替橡胶管，增加了牢固性。学生从增强气密性和牢固性的角度提出新的问题:能否用新的材料制作梳型架？
         ③新材料种类的探究
         学生通过实验对比环氧树脂AB胶、皂基等材料，选择了可塑性好，硬度高,耐酸碱腐蚀的环氧树脂AB胶。

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         ④制作第三代梳型架
         所需器材：环氧树脂A、B胶、玻璃T型管、硅胶模具、硬塑管、玻璃管、烧杯、玻璃棒
         制作步骤：
         1、用内置硬塑管将T型管、玻璃管连接（内置硬塑管作用：增强气密性和稳定性）；
         2、将连接好的装置倒置在硅胶模具中；
         3、加入约60mL混合好的环氧树脂A、B胶（环氧树脂A、B胶按体积比2:1取量混合），待其凝固后将其取出。
         ⑤活塞排的选材探究
         方案一：玻璃管、橡胶管、弹簧夹——廉价。
         方案二：损坏的分液漏斗、二通玻璃活塞——即可控制反应的发生，还可控制反应发生的速率，使制作的教具规范性更强。
         第三阶段
         制作第四代梳型活塞排
         学生从更优化的角度、更环保的要求增加玻璃三通管完成设计及装置制作。
         自制梳型活塞排实物图
         3.成果应用
         在一体化实验中应用的探究：利用课余时间收集到了废弃学生将制作的实验装置向其他同学进行展示，发现成功的喜悦和智慧的结晶。
         六、实验器材
         自制梳型活塞排所需器材：环氧树脂A、B胶
         玻璃T型管、玻璃二通连接管、玻璃三通连接管、硅胶模具、硬塑管、玻璃管、烧杯、玻璃棒。
         七、创新要点
         1、推广性强：自制梳型活塞排不但可用于初中气体、液体物质性质实验探究，还适用于高中物质性质实验探究。
         2、简化操作：妙用物理学知识利用自制梳型活塞排做连通器，避免做多个实验多次添加药品的麻烦。
         3、适用范围广：可用于演示实验、分组实验及探究性实验。
         4、可控性更强：通过活塞排，不但可控制反应的发生，还可控制反应的速率。
         5、一套装置可做多个实验，用时短，极大地提高了教学效率。
         6、更环保：增加了玻璃三通连接管，实现尾气双重处理。
         实验用品来源于生活。环氧树脂AB胶的运用，增加了科学性和趣味性。使学生体验探究带来的乐趣的同时，培养了“科学探究与创新意识”及“证据推理与模型认知”。而学生在使用自制梳型活塞排一体化实验中初步学会了综合运用已学化学、物理知识、实验技能和方法，通过观察生活中现象，培养了学生科学的探究能力和实践能力。八、教学反思与自我评价
         1.分析能力的提升：通过指导学生学习，培养学生观察和分析实验的能力。通过观察实验装置和实验效果，发现问题并做出猜想，设计实验方案，最终解决问题。
         2.操作能力的提升：从自制梳型活塞排的设计和制作到学会应用于液体、气体物质性质探究的一体化实验中，需要学生具备的实验探究能力越来越高，需要考虑的问题越来越复杂，创新空间也更大。
         3.思维方式的提升：学生在学习过程中发现问题，并提出能否设计一套将有关化学性质系统化并简化实验操作过程的装置这一问题，到完成自制梳型活塞排的设计和制作；从查阅资料、确定设计原理和方案到梳型架第一代、第二代、第三代、至第四代不断的改进及活塞排不同方案的设计；从设计原理的确定、器材选择的不断探究到最终自制梳型活塞排的制作完成；从自制教具到将其运用于教学过程，从演示实验到分组实验、拓展性实验。学生力争用最直观、最明显、最科学的方法解决问题，将理论的问题实际化，提高学习、探究效率。
         在活动探究过程中渗透核心素养，注重培养学生的“科学探究与创新意识”及“证据推理与模型认知”能力，充分体现了以“学生”为主体，“教师”为主导的新教育理念。