熊 言 林 安徽师范大学化学与材料科学学院 2012年10月17日

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1 熊 言 林 xyl5711@163.com 安徽师范大学化学与材料科学学院 2012年10月17日
化学实验教学，真好！ 熊 言 林 安徽师范大学化学与材料科学学院 2012年10月17日

2 一、做一个系列化学实验 1.燃烧实验 2.燃烧条件探究实验

3 1.燃烧 （1）黑暗中点燃的蜡烛，你看到了什么？ （2）你的手靠近烛焰周围，你有什么感觉？
（3）金属片贴在烛焰上，一会儿撤离金属片，你能看到金属片上发生什么变化？ 由上述实验现象，你能得出什么结论？

4 2.燃烧条件 （1）用火分别点蜡烛、玻璃棒； 有什么现象？各现象说明什么？ （2）用火焰接近蜡烛体或将点燃的蜡烛倒置；
有什么现象？各现象说明什么？为什么不燃烧？ （3）在点燃的蜡烛外倒扣一集气瓶。 有什么现象？现象说明什么？ 由上述实验现象，你能得出什么结论？

5 拓展： 将一螺旋状的铜丝圈从蜡烛火焰上方慢慢压下来，你会看到什么现象？ 为什么有这样的现象？

6 二、看2个国外化学实验 1.氢气还原氧化铜实验 2.课堂演示：金刚石燃烧成二氧化碳随后又还原成碳

7 1.氢气还原氧化铜实验 实验现象鲜明、直观，氧化反应、还原反应可重复进行，安全、可靠，有很强的启发性。
我国义务教育化学课程标准的本次修订，力求降低实验探究活动的难度，使之更适合初中教学实际。删去了“活动与探究建议”中一些操作难度较大的实验（如“在加热条件下氢气与氧化铜反应”等）。

8 2.课堂演示：金刚石燃烧成二氧化碳随后又还原成碳
金刚石是碳的来源，反应在封闭的烧瓶中进行。演示帮助学生认识到金刚石是由碳元素组成的，在化学反应中原子不会变化或消失（质量守恒）。演示是为八年级学生预设的，他们的反应十分积极。

9 （1）实验方法： 演示包括两个过程： 第一步是金刚石的燃烧， 第二步是二氧化碳的还原。
C(金刚石) + O2(g) → CO2(g) (1) 第二步是二氧化碳的还原。 2Mg(s) + CO2(g) → 2MgO(s) + C(石墨) (2)

10 (2)实验操作 50mL的石英玻璃烧瓶中放置一小片(0.01−0.02 克拉)金刚石

11 大约5cm的镁带固定在电热丝上从而使镁带可以通过电线供电从烧瓶外部被点燃。电热丝加上电压时，成为一个75W的加热器。在这个演示中，电压为7
大约5cm的镁带固定在电热丝上从而使镁带可以通过电线供电从烧瓶外部被点燃。电热丝加上电压时，成为一个75W的加热器。在这个演示中，电压为7.5V时电流为10A。 学生可以很容易的识别出黑色粉末是石墨形式的碳。或者将稀盐酸注入烧瓶中，此时金属镁和氧化镁（白色粉末）溶解于酸。

12 (3)演示的优点 演示现象鲜明、直观，富有启发性。 帮助学生认识到金刚石是由碳原子组成的。
帮助学生认识到在化学变化中原子不会变化或消失，即质量守恒，化学最重要的基本原理之一。

13 （4）几点启示 a.国外十分重视化学实验教学 本实验是由大学教师和中学教师共同改进的，由另一位大学教师验证，并在一个12人的八年级班级检验其教学效果。 原实验为：在持续氧气流的通入下，在石英玻璃管中燃烧金刚石，管中放出的二氧化碳用澄清石灰水检验。尽管原实验简单简洁，但是学生会对碳从燃烧产生的气体中以黑色粉末的形式重现的现象更为感兴趣。

14 b.实验方案全面、详细 实验用品的规格、用量、价格以及从那里购买都告知（使用的金刚石是不适于制作首饰的碎片，从Towa钻石有限公司购买的价格低至100美元/克拉 ）。 演示需要的时间大约为15分钟。 强调实验安全：演示的过程中要求使用护目镜，当在石英玻璃烧瓶中燃烧金刚石时要使用防热手套。注意在金刚石燃烧后不要立即触碰烧瓶。当镁带用电点燃时不要看镁带燃烧的强光。

15 详细介绍点燃镁带装置 如何制作 （大约5cm的镁带固定在电热丝上，电热丝的长度和直径凭经验而定）

16 c.内容拓展 当燃烧结束之后，瓶中CO2的浓度估计达到近10%。鉴于烧瓶的体积（50mL），学生可以根据每12g碳燃烧生成22.4L CO2的假设，算出金刚石的质量。（气体摩尔体积计算） 涉及化学知识多： 学生可以很容易的识别出黑色粉末是石墨形式的碳。或者将稀盐酸注入烧瓶中，此时金属镁和氧化镁（白色粉末）溶解于酸。 MgO(s) + 2HCl(aq) →Mg2+ (aq) +2Cl− (aq) + H2O(l) (3) Mg(s) + 2HCl(aq) →Mg2+ (aq) +2Cl− (aq) + H2(g) (4) 只有黑色粉末（碳）残留于溶液中。这个演示可以向学生解释他们观察到的黑色粉末是最初形成钻石的东西。 （碳的循环）

17 三、设计3个化学实验 1.讲授物质溶解度设计实验 2.讲授中和反应发生设计实验 3.检验酸碱反应中生成水设计实验

18 1.讲物质溶解度设计实验 (1)分别把蔗糖逐步加入一杯冷水, 把食盐加入一杯等量的热水中, 直到二者不能再溶解为止。
（记下蔗糖、食盐用量。下同） (2)常温下, 将蔗糖逐步加入半杯水中, 把食盐逐步加入一杯水中, 直到二者不能再溶解为止。 (3)常温下, 在相同的两杯水中, 分别加入1g蔗糖和1g食盐, 都能完全溶解。 根据实验结果学生去思考分析、判断、归纳，获得什么结论？

19 2.讲酸碱中和反应设计实验 （1）向盛有3mL1%氢氧化钠溶液的试管中，滴入2滴0.5%酚酞溶液，振荡，观察；
根据实验现象学生去思考分析、判断、归纳，获得什么结论？

20 3.检验酸碱反应中生成水设计实验 （1）向试管中加入2mL冰醋酸，加入3颗蓝色硅胶，塞上胶塞，振荡试管，观察现象；
（2）向另一支试管中加入3片固体氢氧化钠，加入3颗蓝色硅胶，塞上胶塞，振荡试管，观察现象； （3）将(1)中药品倒入(2)中混合，塞上胶塞，振荡试管，观察现象。 根据实验现象学生去思考分析、判断、归纳，获得什么结论？

21 四、对一合成氨实验设计的质疑 图一 1.重铬酸铵 2.玻璃纤维 3.酚酞溶液
图一 1.重铬酸铵 玻璃纤维 3.酚酞溶液 持续通氢气，在加热的条件下，生成氮气、催化剂Cr2O3，并合成氨 (NH4)2Cr2O7＝Cr2O3+N2↑+4H2O

22 假设1：有氨气生成。 图二 1.重铬酸铵 2.玻璃纤维 3.酚酞溶液 如何验证？

23 假设2：有氧气生成。 图三 1.重铬酸铵 2.玻璃纤维 %硫酸亚铁溶液 如何验证？

24 如果证明有少量的氨气、氧气生成，又如何写出其副反应方程式？
在加热的条件下： 2(NH4)2Cr2O7＝2Cr2O3+4NH3↑+3O2↑+2H2O

25 结论： 重铬酸铵热分解产物主要是三氧化二铬、氮气和水。另外，还有少量的氨气、氧气。 由此得出：上述合成氨实验设计不合理。

26 五、化学实验教育教学功能 1.感性认识的源泉 在化学课程的学习中，学生感性认识的获得很大程度上来源于化学实验或化学实验史实。（1）为学生提供反映物质的性质、等方面的知识；（2）为学生认识知识、学习概念和理论提供事实；（3）为学生检验、巩固知识和理论，验证假说提供依据，帮助学生认识物质及其变化的本质和规律。因此，化学实验是学生获得化学感性认识的源泉。

27 例如，CO2的密度和灭火实验设计 (变“静态”的蜡烛为动态，变“动态”的二氧化碳为静态 )

28 例如：CO2溶于水实验 在矿泉水瓶中集满干燥的CO2，展示，加入100mL水，盖紧瓶盖，振荡，观察现象。

29 2.理性认识的支架 例如， CO2溶于水后是否发生化学变化？
化学实验能够为学生由感性认识上升为理性认识提供铺垫、支架。 例如， CO2溶于水后是否发生化学变化？ （1）从上述矿泉水瓶中倒出1/4试管的液体，滴入2滴紫色石蕊溶液，振荡，观察； （2）从上述矿泉水瓶中倒出1/4试管的液体，加热，将蘸有澄清的石灰水玻璃棒插入试管中，观察。

30 学生通过观察实验现象并分析实验中的物质变化，从感性到理性，从理性到实践，归纳出“CO2溶于水所发生的变化”。
这样的实验设计，既符合学生“由感性到理性” 认识规律，有利于学生相关概念的形成，也使实验的认知功能得到极致发挥。

31 例如，CO2密度和化学性质实验 取一只烧杯，注入少量澄清的石灰水(做显示剂)，振荡、观察；然后向烧杯内倾倒一瓶二氧化碳(持续约6秒钟)，盖上毛玻片，振荡。非常清晰地观察到澄清的石灰水变浑浊。 此现象表明二氧化碳的密度比空气大；接着顺势揭示二氧化碳能和氢氧化钙起反应的化学性质。 该实验的最大创新之处在于，彻底排除了传统实验中的诸多不确定因素，稳固性、可操作性以及可见性极强。

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33 3.求证假设的手段 化学学科上许多问题是通过实验验证假设而解决的。化学教学上也是如此。
例如，点燃螺旋状铁丝上火柴棒，铁丝能燃烧，与氧气浓度有关。

34 学生也看到铁丝在氧气中燃烧，发出耀眼的白光，并有黑色的物质落在集气瓶中的水面上。
但教师在实验前后没有引导学生思考“红热的铁丝为什么在瓶外不燃烧而在瓶内燃烧？瓶外也有氧气吗？”而教师又不解释，这样的实验教学怎能激发学生求知探究的欲望呢？

35 例如，银针试毒试出鸡蛋黄有毒

36 4.科学探究的方法 对于化学教学来说，实验是一种最常见的探究学习形式。对每一次化学实验，都要控制实验的条件，或者做量的观测，都要进行认真的观察，都要记录观察到的实验现象或测量的数据，并且要对现象或数据进行分析和处理。所以通过化学实验，使学生学会观察、测定、实验条件控制、实验记录、数据分析和处理等跟化学实验有密切联系的各种科学研究方法。 通过实验探究，可以有效地培养学生的科学探究能力，有利于学生的全面发展。

37 例如，探究酚酞溶液为什么在氢氧化钠溶液中褪色？
实验现象：滴有酚酞试液的氢氧化钠溶液，由无色变成红色，再由红色变成无色。 提出问题：褪色的原因是什么？ 进行假设：（1）（2） （3）（4）……

38 假设可归纳为6个方面： （1）红色酚酞结构被空气中的氧气氧化；
（2）红色酚酞溶液与空气接触时，吸收了空气中的二氧化碳，使其溶液的pH降低到8以下，红色酚酞结构又转化为无色酚酞分子结构；

39 （3）仪器未洗干净，有其他杂质影响的； （4）氢氧化钠溶液浓度较大，红色酚酞结构自动转化成另外一种无色酚酞结构； （5）温度的影响； （6）不知是什么原因引起的。

40 验证假设： 寻找证据： 获得结论： 酚酞结构1 酚酞结构2 酚酞结构3

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42 拓展应用： （1）浓度对化学平衡的影响 （2）温度对化学平衡的影响

43 例如，指纹碘熏实验 碘熏法是指用碘蒸气熏有指纹的纸时，指纹会被显现出来的一种实验方法。
通常是指纹的纹路中留有皮脂和汗液的混合物，而晶体碘是非极性的双原子分子，当其受热升华后，紫色的碘蒸气会因相似相溶性而溶解在指纹的纹路中，其中不饱和脂肪酸等物质经碘化后，便会形成棕黄色含二碘的硬脂酸，从而使指纹显现出来。 CH3－(CH2)7－CH=CH－(CH2)7－COOH+I2→ CH3－(CH2)7－CHICHI－(CH2)7－COOH

44 实验装置： 没有单质碘，能否用碘酒代替？

45 如果不能，是什么原因？ 如果使它能行，应采用什么方法？

46 国外化学教学理念之一： 学生学习化学时，应让学生享受“DIY”( DIY是英语“DO IT YOURSELF”的缩写, 意思是“自己动手做”) 的同时, 探究身边的科学。

47 5.发展能力的途径 能力是同活动密切联系着的。离开了活动，能力既不能形成，也无从表现。化学实验，尤其化学实验探究是化学教学中的一种特殊形式的学习实践活动。通过此类活动，对学生的能力，特别是对观察能力、思维能力和探究能力的培养有着重要的作用。这是因为在化学实验教学过程中，学生手脑并用，实验、观察和思维三者始终是联系在一起，彼此是相互影响、相互制约的。

48 化学实验技能涵盖化学实验心智（智力）技能和化学实验操作（动作）技能２个方面。
通过练习获得的能够完成一定任务的动作系统（技能是指完成一定任务的活动方式）。

49 智力技能是借助内部言语在头脑中实现的认识活动方式。这种认知活动借助内部言语按合理的、完善的程序组织起来，并且一环扣一环，仿佛自动化地进行着。
知识与技能是能力结构的基本要素。智力技能作为获得理性经验的重要手段，也是获得知识的重要条件，智力技能可以通过对于知识经验的作用，影响能力的形成与发展。

50 创新性思维是创新的基础，它的重要诀窍在于多角度、多侧面、多方向看待和处理事物、问题和过程。化学实验结果的不可预见性，化学实验设计的开放性，化学课堂的生成性，都赋予化学实验创新功能。
化学实验设计的开放性，对启发学生思维、培养学生创新精神和发展学生能力非常有益。

51 6.激发兴趣的武器以及培育情感的土壤 兴趣是最好的老师。心理学研究表明：兴趣表现为人们对某件事物、某项活动的选择性态度和积极的情绪反应。它对正在进行的活动起推动作用，可以使学生集中精力去获得知识，并创造性地完成当前的活动；它对活动的创造性态度的促进作用，会促使学生深入钻研、创造性地学习。

52 化学实验中丰富多彩的实验现象和千变万化的实验结果能够引发学生浓厚的认知兴趣，它是学习动机中最现实、最活跃的成分，是促进学生进一步探究物质及其变化规律的重要内驱力。
化学实验有助于激发学生学习化学的兴趣，能创设生动活泼的教学情境。实验中渗透化学知识的传授、技术的训练和能力的培养，以及具有引起生学习化学兴趣的情境。

53 如演示“朱砂掌”： 在《铁的重要化合物》的教学中，利用Fe3+与KSCN溶液反应生成血红色物质的特点，将该实验现象设计成了“朱砂掌”的效果。课前，准备几张白纸用KSCN溶液浸泡5分钟，晾干，将FeCl3溶液装在小药瓶中，备用。上课时，请学生上来后，将小药瓶中的溶液涂抹在学生手掌上，然后用掌击打用KSCN溶液浸泡过的白纸，白纸上立刻出现血红的掌印。

54 如演示“济公扇”： 讲授HCl和NH3反应时，设计一个趣味实验——“济公扇”。向桌面滴上几滴浓氨水，在一把蒲草扇的上端边沿滴几滴浓盐酸。然后，在靠近浓氨水处扇动蒲扇，立即出现大量白烟。

55 如演示振荡实验：

56 溶液的配制： （1）溶液A　　在100mL烧杯中，加入41mL30％的H2O2溶液，再加入59mL 自来水，用玻璃棒搅拌均匀，即为无色的溶液A。 （2）溶液B　　称取4.3g碘酸钾，放入到100mL烧杯中，用少量的自来水溶解，再加入4 mL2mol/L的H2SO4溶液，用自来水稀释到100mL，即为无色的溶液B。 （3）溶液C 称取1.6g丙二酸、0.34g MnSO4晶体，放入到100mL烧杯中，用少量的自来水溶解，加入10mL0.3％的可溶性淀粉溶液，搅拌均匀后，用自来水稀释到100mL，即为无色的溶液C。

57 实验操作与现象： 取80mL溶液A倒入250 mL集气瓶中（集气瓶的实际容积约为300mL），再将80mL溶液B、80mL溶液C同时倒入这一集气瓶中，用玻璃棒搅拌均匀后，盖上毛玻片，静置，观察实验现象。 3种无色溶液混合后，混合液的颜色由“无色→亮黄色→蓝色→无色”反复循环地变色，同时混合液里有许多无色的小气泡逸出，实验现象十分有趣。

58 实验原理： 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； I2+5H2O2→2HIO3+4H2O 溶液呈无色。

59 如诺奖得主曾被骂蠢到不该学科学 英国科学家约翰·格登细胞核转移研究图解：除去青蛙卵细胞核（1），再以抽取自蝌蚪的细胞核取代（2），经改造的卵子成长成正常的蝌蚪（3）。科学界之后利用这技术进行更多细胞核转移实验，复制出多种哺乳类动物。

60 15岁时，在英国著名的贵族中学伊顿公学上学的格登学习成绩很不理想，生物学的成绩在同年级的250名学生中排名垫底，其他自然科学类学科的成绩也都处于下游。
格登说，一名老师被校方雇用来教那些成绩最差的学生。 “他当时知道我对自然科学感兴趣的时候，嘲笑我说‘这是个非常荒唐的想法，因为你不可能在自然科学方面取得任何成绩。 ’”

61 另外，化学实验还可以培养学生与人合作的情感和与人沟通的能力、包容心，感受化学世界的奇妙与美丽，增强学生的自信心和意志力，培养科学品质、批判意识，充分发挥实验的育人功能。
因此，《标准》指出:“化学实验是学科的主要特征，也是进行科学探究的重要方式，它的功能是其他教学方式无法替代的。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。

62 六、做好学生实验，落实能力培养 １.多方重视，持续全面落实
事实证明，不做实验或敷衍实验，学生的化学经验结构是有缺陷的，他们可能熟记各种定义、原理、规则、公式，却难以承受实际问题的考验，其头脑中的化学事物意象比较粗糙、模糊、呆板，甚至有错误之处。

63 20世纪50年代，瑞士心理学家皮亚杰曾经指出, 通过练习，也许可以交给儿童某种知识。 但这种知识很快就会被遗忘的，除非儿童能够理解它，也就是说，除非儿童能够把它同化到他已有的认知图式中去。要实现这个目的，最有效的手段就是让学生进行实验探究学习。

64 （1）从学校角度来讲 应当为化学实验教学提供充足的经费并配备专业素质较高的实验教学和辅助人员，满足实验教学的“硬件”与“软件”需求。

65 （2）从教师角度来讲 要克服主客观多方面因素的限制，具有高度的责任感，切实“以提高每一位学生的科学素养”为己任，精心设计与组织实验教学。

66 （3）从学生角度来讲 要养成爱化学、学化学、做化学的习惯，勤于动手、乐于探究，真正地学会学习。

67 2.制订计划，确保实验探究 （1）要根据课程标准的要求及教学实际条件，全面安排和设计一个学年、一个学期的科学探究活动内容和频次。

68 （2）要将完整的学生动手探究活动与“单要素”的探究活动相结合。
（3）探究的重点要落在中学化学的核心知识上。在课时紧张的情况下，探究活动所围绕的核心内容应是教学的重点内容，这样既可让同学体验探究活动的过程，又能将重点内容的教学落到实处，可大大缓解探究活动与课时的矛盾。

69 例如： 探究活性炭能否吸附硬水中的钙、镁离子。 这是个很好的科学问题，可在高中安排。但在初中安排为完整的探究活动是不合适的，因为这个探究活动的核心和结论都与初中化学和核心内容关系不大，占用了多个课时，学生只是经历了一个很有兴趣和挑战性的探究过程，这样的探究活动越多，课时矛盾越大。

70 讨论：卓越中学化学教师的标准 （1）充满爱心，爱岗敬业，师德高尚； （2）化学专业基础知识扎实，专业基本技能熟练；
（3）懂得现代教育教学理念，具有教育信念与责任、教育知识与能力； （4）教学技能过硬，教研能力突出，具有持续发展潜力、创新精神和实践能力。

71 谢谢！