化学艺术晶体制作实践活动研究

2017-04-21谭文生

化学教学 2017年3期

谭文生

摘要：不断唤醒和激励学生主动参与到学习和实践之中是教师的职责。指导学生开展化学艺术晶体制作活动，能适应中学生好动的天性，发挥学生合作探究的作用，让学生探究化学之奇，体验化学之趣，感受化学之美，同时能培养学生的动手能力和创新能力。

关键词：晶体制作；实践活动；能力培养

文章编号：1005–6629（2017）3–0029–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

苏霍姆林斯基说：“在人的心灵深处，都有一种根深蒂固的需要，这就是希望自己是一个发现者、研究者、探索者。”对刚刚踏入中学校门的高中生来说，希望获得他人认可、建立自我强烈成就感的情结在其精神世界里显得更加突出。如何在理论和实践之间打造一个平台，既能使学生在“经历-体验-感悟”中收获学习的方法，又能让学生获得强烈成就感呢？化学是以一门实验科学，实验是化学学习中最主要的探究手段。而化学艺术晶体制作与一般实验相比，更能够起到激发兴趣、吸引学生、调动积极性的作用。当然，学生更喜欢自己动手进行晶体制作。开展学生趣味化学晶体制作活动，不仅让学生体验化学之趣，感受化学之美，更是发挥学生的主观能动性，培养学生探究、合作能力，展示学生创造性的很好的方法[1]。

1 活动开展的背景

1.1 落实实验教学，发挥实验的育人功能

教育部《中小学实验室规程》指出实验室应成为学校进行素质教育、开展实验教学、综合实践活动、培养学生实践创新能力的重要场所和科学启蒙园地。应探索高中创新实验室建设和创新活动平台建设，改变评价方式，促进创新人才的培养。省教育厅《关于进一步加强和改进中小学实验教学工作的意见》要求中小学要把实验教学与科技教育密切结合起来，在充分发挥课堂教学主渠道作用的同时，因地制宜开展丰富多彩、富于创造性的科技教育活动。在学校开展学生化学艺术晶体制作活动，不仅可以让学生更好地掌握国家课程标准规定的实验内容，更能很好地利用实验室，充分发挥实验室的育人功能[2]。

1.2 适应青少年好动的天性，开发学生的潜能

好动是青少年学生的天性，但在中学平日的化学课堂教学中，教师往往因受高考因素的影响和课时紧张的限制，重分数重理论，轻实践轻活动的情况比较突出，学生亲自动手实验的机会经常被挤占。即使有课堂实验也大部分由教师操作一手包办，学生只能看实验，无法获得亲身体验，这严重制约了学生各项能力的培养。为了改变这种状态，丰富学生对科学探究等活动的感受和体验，开发学生的潜能，发展学生个性，开展学生化学艺术晶体制作活动正当其时，学生对此类活动具有浓厚的兴趣，只要学校组织得当，学生参与活动的积极性将空前高涨。

2 活动实施方案

此活动在高一年级开展，学生以自愿为原则，以个人或2-3人组成制作小组；各小组自己购买制作晶体所需的化学试剂（如胆矾、明矾、绿矾等），学校化学实验室可提供场地和部分仪器药品；在教师指导下，研究小组探究制作不同形态大晶体的方法，做好实验记录、书写实验报告；每一个小组可研究制作出一种大晶体，各小组将自己制作的大晶体做艺术化处理，形成作品，并给自己的作品命名，同时拍摄成照片（用多张照片或视频记录晶体的成长过程）；最后是成果展示和评奖，展示的内容包括：作品实物、晶体制作实验报告和作品照片。

3 活动的结果与展示

在我校开展的化学艺术晶体的制作活动中，学生兴趣浓厚，行动积极。所有各式晶体的制作均由学生查资料、实验探究、动手操作并完成视频拍摄。在晶体缓慢的生长过程中，他们每天都要去实验室细心照看晶体的生长，生怕它出一点事。当看到自己制作的晶体通过多次结晶慢慢长大，变得跟真的宝石似的时，个个兴奋不已。当把玩着自己亲手制作的“人造宝石”、蓝色晶花时，每个人的脸上都洋溢着收获的喜悦，并把作品当成了艺术欣赏品珍藏了起来。

学生作品一：美丽的单晶（如图1）。培养单晶是晶体制作最基本但条件控制要求却更高的方式，学生尝试选用各种药品培养单晶，选出了适合制作晶体的药品有五水合硫酸铜（分子式CuSO4·5H2O）、氯化钠（分子式NaCl）、十二水硫酸铝钾[分子式KAl（SO4）2·12H2O]、铬酸钾（分子式K2CrO4）等。学生选好药品，首先根据溶解度曲线表，查找出需要的溶解度；然后根据查到的结果进行称量，配制出过飽和溶液，再进行过滤，得到了饱和的溶液；最后倒入培养皿中静置（防止震动），耐心等待晶核的出现（因各季节天气、温度、湿度不同而导致析晶时间长短不同）。当获得了满意的晶核后，再配制一杯干净的饱和溶液把晶核放入即可进行单晶的培养。

4 总结与反思

4.1 教师组织指导得力，学生参与踊跃

学生对活动的开展表现出极大的热情，积极投入并乐在其中。化学教研组部分教师结合选修课或社团活动把化学艺术晶体制作作为学生趣味实验进行探究。学生除了在课外利用学校的化学实验室制作外，还利用周末和节假日在家里自行制作。学校结合科技节活动对学生的作品进行展示并评奖，这就极大提高了学生对实验的积极性和参与度，取得良好效果。

学生作品二：珍贵的礼物。有些小组的学生别具匠心地设计制作了“晶体项链”和“晶体玫瑰”（如图2所示，其中红色为重铬酸钾，蓝色为硫酸铜），这些作品既可以自己赏玩，也可作为礼品送给亲朋好友。其制作过程也比较简单，如“硫酸铜玫瑰”的制作：首先用滤纸叠成纸玫瑰，再配制一杯近饱和的硫酸铜溶液并倒入培养皿中，待溶液自然冷却到比室温高2～3℃时，将纸玫瑰泡进溶液中，静置，一段时间后就可看到析出的硫酸铜晶体会附着在花上，待纸玫瑰上均匀附着了硫酸铜晶体后，把花取出晾干即可。

4.2 充分发挥小组合作、探究实验的作用

制作化学艺术晶体，都是由1～3名学生成立制作小组共同实施的。学生既有合作，又有分工，有的负责查资料，有的负责采购药品，共同设计实验方案，寻找实验成功的最佳条件，充分调动了学生的积极性，激发了学生化学实验探究的热情，使学生体验了科学研究的一般过程，学习了必要的实验技能，在增强实践能力的同时，培养科学精神、科学态度和创新能力[3]。

学生作品三：蓝色晶花。学生用特制的实验装置固定硫酸铜晶种，然后将该晶种浸没在硫酸铜过饱和溶液中，浸没在硫酸铜过饱和溶液中的晶种破坏了过饱和溶液的介稳定状态，并开始析出细小的晶体，以晶种为核心生长成晶簇，晶簇朝杯底方向生长，晶簇继续生长为一朵小花，再通过多次结晶的方法，就生长为一朵盛开的蓝色花朵[4]。蓝色晶花的制作耗时较长，需经过多次结晶和细心照料，但同学们克服困难，辛苦并快乐着，辛勤的劳动终于换来了美的艺术作品（如图3）。

4.3 化学艺术晶体制作是课堂实验教学的深化与提高

学生制作晶体时，采用的实验方法与实验操作都是教学过程中所需掌握和应用的，是对课堂教学内容进一步的理解与深化，在制作晶体的过程中，学生不再为做实验而实验，而是在一种科学的氛围中感受物质世界的奥妙，他们都自然而然地把实验当作探索未知的手段，取得了良好效果。

学生作品四：点水成冰（如图4）。该组学生在250毫升烧杯中放入醋酸钠晶体60克并注入蒸馏水40毫升，然后在水浴上加热至晶体全部溶解，再續数分钟，得到热的饱和醋酸钠溶液；取出盛有溶液的烧杯，静置冷却到室温（随着温度的降低，醋酸钠溶液处于过饱和状态，溶液稳定但没有固体析出）。用玻棒伸入溶液内轻轻摩擦一下杯壁或搅动一下溶液或向溶液内投入一粒醋酸钠晶体作为“籽晶”，顿时溶液内会析出针状结晶，绽放出一朵朵美丽的晶莹剔透的白色花朵，直至该溶液全部结晶完全，美妙异常。该实验是对教材内容“溶解与结晶”的很好补充。