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用创新实验拓宽学生的认识视野

发表时间：2020/12/3 来源：《教学与研究》2020年11月上作者：吴琳洁

[导读] 化学是一门以实验为基础的学科，化学的形成和发展离不开实验。

陕西省西安市经开第一中学吴琳洁

        化学是一门以实验为基础的学科，化学的形成和发展离不开实验。教学中通过实验活动可以激发学生的学习兴趣，启迪学生的思维，认识反应的本质，提升解决问题的能力，促进学生核心素养的发展。在人教版高中化学教材必修1和必修2中，所涉及的实验较多，从装置方案的操作简便性、安全性、实验效果直观性、以及尾气处理方面，教材中的实验方案都不是最佳的。因此我尝试在教学中通过优秀的创新实验来拓宽学生的认识视野，培养学生的探究精神。下面以“铜与浓、稀硝酸的反应”和“钠与水的反应”为例谈谈我的想法。
        1、铜与浓、稀硝酸的反应
        铜与硝酸的反应是高中化学重要的演示实验，现行的人教版教材中并没有相关的实验说明，而旧人教版中该实验设计操作简单，且教师基本都是用试管进行简单的实验。一方面反应中生成的有毒气体NO、NO2可能会排放到空气中，污染环境，没有给学生树立环保、绿色化学的理念.另一方面铜与稀硝酸反应中生成的无色NO因为极易被装置中的空气氧化为红棕色的NO2而不易观察。

针对教材中实验的缺陷，关于此实验的改进创新装置很多，我借鉴了北京师范大学附属高级中学李润老师关于铜与硝酸的改进实验，并尝试引入课堂。该实验巧妙的利用铜和硝酸反应生成的气体排出硝酸，与铜丝分离，控制反应的速率，同时生成的气体存在于长胶头滴管中，不被装置中的空气所氧化，可以清楚的观察到产生的无色NO，通过从玻璃导管吹入空气，能够直观看到NO被氧化成红棕色的NO2，最后向装置中注入NaOH来处理尾气。实验现象明显，且不污染环境。

借助于此改进实验所提供的思路，我将整个装置换成同原理的滴瓶进行微型化铜与硝酸反应的实验，实验装置组装更简单，滴瓶从贮存液体的用途变为具有启普发生器原理的发生装置，想法更大胆，极大的拓展学生的思维视野，同时也节约药品的用量。

        2、钠与水的反应
        钠与水的反应是人教版必修1第三章第一节的教学内容，作为碱金属元素的代表，钠的性质在教材和教学中的地位一直不变。而钠与水的反应作为验证金属钠性质的重要实验,是本节的重点,也是难点,重点的突出和难点的突破，就是通过钠与水的反应实验来实现的。为了符合教学的需要，钠与水反应的改进和完善实验层出不穷，基本围绕金属钠的用量、气体的检验、实验操作的安全性、实验效果的直观性、实验装置的简便性等方面，均缺乏有力的数据支撑。新课标提出核心素养，强调必须把培养学生的创新意识和探究能力作为核心素养，其中明确指出：“通过以化学实验为主的多种探究活动，使学生体验科学研究的过程，激发学生学习化学的兴趣，强化科学探究的意识，促进学习方式的转变，培养学生的创新精神和实践能力。”因此我尝试围绕气体的检验、并借助于传感器技术对钠与水的实验做了相应的改进。
        在该实验中我利用pH传感器和温度传感器测量钠与水反应过程中的pH和温度变化，验证有碱生成，反应放出热量，同时通过肥皂泡收集所产生的气体来证明氢气。该实验的亮点是将数字化手持设备应用于日常教学中，拓宽学生的视野，使实验结果以数据的形式更直观的呈现出来，突破了教学难点、促进学生的理解，可以更好地发展学生的化学学科核心素养。