二氧化碳性质的实验创新及教学过程设计

贲雪梅

【摘 要】化学是一门以实验为基础的科学，对实验的创新尤为重要，将实验简单化、微型化、绿色化以及实验现象的明显化，都需要教师对传统实验进行改进和创新。那么，如何有效开展实验创新课并恰到好处地融入化学课堂教学中，已成为教师必须研究的问题。

【关键词】创新实验;化学教学;二氧化碳性质

实验是学习化学、帮助学生获得新化学知识的重要途径。由于学生们的自身原因和一些外因，需要对课本上的有些实验进行一定改进和创新，通过实验的创造性活动，激发学生对化学实验的学习兴趣，可强化学生的科学探究意识，培养学生的创新精神和创新思维能力。把改进的实验再融入教学中，能更好地帮助学生理解化学、学好化学，更容易接受一些新知识。接下来，谈谈人民教育版九年级化学的第六单元二氧化碳性质的实验创新以及在融合教学中的教学过程设计。

一、实验的改进

教材中的传统实验虽然很经典，但从教师的操作来看，发现阶梯蜡烛的熄灭，大部分都是上层蜡烛先熄灭，实验成功率不高，在验证二氧化碳与水反应性质实验时，实验步骤较多，需要的二氧化碳量也比较大。因此，大家都在对二氧化碳的性质实验进行创新改进，改进的方法很多，如图一这套装置的优点如下：集多个性质实验于一体，操作简单，耗时之短，现象明显，能提高实验教学的效率，适合演示实验，学生们也可以参与完成;其缺点是：所需药品量大，不适合学生分组实验。为了符合实验教学的绿色化、微型化，我改制了一套微型装置，如图二，我把二氧化碳的性质实验设计在导管中完成，装置图是由一根直角导管和一根T型导管组成，直角导管的一侧长度需控制在25厘米左右，不易过短，否则，在反应过程中盐酸会冲出直角导管导致实验失败，药品应选择颗粒比较碎小的石灰石，可借助漏斗装入导管中，装入的石灰石的高度宜为五到六厘米，然后，用铜丝圈堵住下端管口，要想制取二氧化碳气体，只需把装有石灰石的导管那侧插入盛有盐酸的试管中，盐酸的高度与石灰石的高度差不多;在直角导管的另一端连接上T型导管，二氧化碳的性质实验都会在这根小T型导管中分步完成。这套装置的优点为：

1.操作简单，现象明显，成功率高;

2.将二氧化碳的多个性质实验结合为一体，简化实验步骤，可随时制取二氧化碳，提高了实验效率;

3.节约药品，实验耗时短，更适合学生分组实验，特别是用导管做实验，更体现了实验的微型化，集多种实验于一体。

初中化学的科学探究目标应该是学生的研究过程，学生在研究过程中的体会对核心素养所起的作用非常重要，因此，我改进了能让学生更好参与探究的微型化实验，这就是我创新的目的。

二、改进的实验在教学中的融合过程设计

“二氧化碳的性质”是初中化学教学的重点，本节课即是对学过的氧气的制取和性质加以巩固，也为后面即将研究的氢气的制备和性质铺平了道路，具有承前启后的作用，上好这节实验课并把改好的实验恰到好处地穿插在本课的教学中，不仅能帮助学生很好地掌握知识，还能培养学生的创新精神，提升学生的化学学科素养。本节课的教学过程设计如下：

环节-1：创设情境，引入课题

我首先利用“清水变牛奶”（即：向装有二氧化碳的塑料瓶中倒入“清水”）这个小魔术引入主题，吸引学生的注意力，激发了学生学习化学的兴趣。学生们能快速回忆出二氧化碳与石灰水反应的性质。

环节-2：小组合作，改进实验

在环节-2中，让学生以小组合作的方式，分组完成课本上的3个经典实验，通过亲历实验调动学生学习化学的积极主动性，同时，可培养学生的动手能力和实验观察能力，在实验中，我会引导学生利用对比分析的方法，分析和归纳实验中产生的现象，得到二氧化碳的性质，从而培养学生的实验分析能力。学生们通过实验得到二氧化碳性质的同时，也会遇到一些困惑：（1）在梯形蜡烛实验中，当二氧化碳倒入集气瓶中时，上方的蜡烛经常先熄灭，实验难以成功;（2）实验步骤比较繁杂，实验中所需的二氧化碳量比较大，浪费药品。让学生通过亲自实践，激发他们优化实验的创新意识，关于这些问题，我会采用引导的方式，不断发散学生的思维进行分析，让他们在轻松、活跃的学习气氛中找到解决方案：（1）换个口径小的仪器来倾倒二氧化碳气体;（2）换个容积较小的仪器来做二氧化碳能否与水反应的对比试验。可让小组进行热烈的讨论，将课堂引入创造性活动中，每个组都会画出各自具体的改进方案，再进行小组之间的相互评估，然后，每组使用桌面上所给的仪器及药品进行实验，体验各自所设想的实验方案是否合理，并进行自我评价。有的实验会改进成功，有的实验则会改进失败，但学生们在这个活动中受益匪浅，提高了他们的实验操作能力和创造力，培养了创新思维能力和自我评价能力，有的同学可能还会提出这样的设想：能否将二氧化碳的这几个性质实验设计在单一的仪器中完成？

環节-3：创新实验，深入探索，感受微型化实验的魅力

我拿出两根玻璃导管（直角导管和T型导管），设问：你们能利用这两根导管，结合化“零”为“整”的思想组装出一套边制取边探究二氧化碳性质的微型装置吗？这个问题巧妙地引出了环节-3，课堂再次进入创造性活动中，在活动中，我会采用引导的方式，通过师生合作引出我所改进的微型装置，接着，我会让学生们利用这套微型装置，亲自经历下面三个探究实验：实验探究1，利用紫色石蕊试纸，探索二氧化碳的密度大小及其能否与水反应的性质。学生们将紫色石蕊试纸的两端润湿，中间保持干燥并放入T型导管中，然后，把装有石灰石部分的导管放入盛有盐酸的试管中，同学们会看到，只有下端的石蕊变红了，此时，再让学生用塞子堵住下端管口，又会发现上端的石蕊慢慢也变红了，而中间部分一直不变色，通过这个对比实验学生们得出了两个结论：1.二氧化碳的密度比空气大;2.使石蕊变色的物质既不是二氧化碳也不是水，而是由二氧化碳与水反应形成的碳酸。再观察刚才的石蕊试纸，我们可以看到红色部分变回了紫色，表明碳酸不稳定。实验探究2，二氧化碳是否可燃、能否助燃。学生们将燃着的木条放在上端口，发现火焰熄灭，二氧化碳无法点燃，得出二氧化碳不可燃、不助燃的性质。探究3，二氧化碳能否与石灰水反应。同学们先堵住上端口，在下端口采用盛有石灰水的烧杯，石灰水出现了浑浊的现象，说明二氧化碳能与澄清石灰水中的氢氧化钙反应。经过这个环节，学生们感受到了微型化实验的魅力，对实验的创新兴趣也会提高，创新意识和创新精神得到了增强，创新思维得以拓展。

本节课的教学设计以学生为主体、以实验为基础、以课本原始实验为起点，通过亲自实践，激发了学生优化实验的创新意识。传统的教材实验与改进的创新实验相结合，不仅可以激发学生的创新精神，还可以培养学生的学科素养，培养学生敢于质疑、勇于创新的精神，通过学生亲自实验发现问题和改进实验等一系列活动，培养了学生的动手实践能力和创新思维能力。本节课的教学设计适应了素质教育的需求，学生们也可以很好地掌握二氧化碳的性质。哈佛大学心理学教授布鲁纳认为：最精湛的教学艺术，最高的原则是让学生自己提出问题。根据学生自己所提出的问题以及设想，不断优化、简化和微型化实验，可让学生在学习中进行设计、在设计中学习，培养学生的创新精神，提高他们的创新能力和科学探究能力。

【参考文献】

[1]苏一飞.化学教学中创新实验设计的原则[J].教育研究与评论（中学教育教学），2018（06）：39-42

[2]王宇伟.创新实验探究法在中学化学教学中的实施[J].云南化工，2018，45（05）：253-254