过程可视化的“鸡蛋壳与乙酸反应”实验

彭文洁 刘晓玲

摘要：过程可视化技术提供了一个全新的观察视角，改变了传统实验的观察视角，其中微距摄影能提供介于宏观与微观之间的中观视角，有利于获得更直观的直接经验，为了更细致地观察鸡蛋壳与乙酸的反应过程，在智能手机的摄像头上安装手机微距镜头可以实现微距摄影功能，用此方法可观察其动态全过程，拍摄的视频可以在教学中应用。

关键词：过程可视化;微距摄影;乙酸;鸡蛋壳

文章编号：1008-0546（2022）03x-0074-02    中图分类号：G632.41    文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.03x.018

过程可视化是知识可视化的一个分支，知识可视化作为一种视觉表征手段，能有效促进知识的传播与创造。过程可视化是指采用一定的方法，使看不见或看不清楚的实验过程变得清楚可见。过程可视化的化学实验是指利用实验可视化手段使原本看不见、看不清的化学实验现象变化过程变得清晰可见。首先，化学实验为真实的实验;再次，实验可视化手段包括改进实验和利用先进摄影技术辅助观察，先进摄影技术主要有显微摄影、微距摄影、热成像摄影、高速摄影和延时摄影。本文通过微距摄影实现过程可视化。

一、鸡蛋壳的结构

鸡蛋是生活中常见的物质，被称为“世界上最营养的早餐”，富含人体必需的蛋白质、脂肪、卵黄素、卵磷脂、维生素、铁、钙、钾等营养素[1]，具有极高的营养价值。而鸡蛋壳中的主要成分是碳酸钙和蛋白质，软壳由内层软壳膜、气室、外层软壳膜、真壳、护膜构成，真壳主要由有机质（2%）和钙盐（98%）组成，主要以碳酸钙形式存在[2]。鸡蛋壳的结构如图1所示，一共由三层膜和真壳构成。

二、“鸡蛋壳与乙酸反应”的可视化实验

1.实验原理

CaCO₃+2CH₃COOH→（CH₃COO）₂Ca⁺CO₂↑+H₂O

2.实验仪器和药品

仪器：智能手机、手机微距镜头、试管架、小试管、量筒、补光灯。

药品：鸡蛋壳、乙酸（质量分数为36%）。

3.實验步骤

搭建如图2所示的实验装置，将小试管置于铁夹上，将微距镜头夹在手机后置摄像头上，打开手机录像功能，对焦至手机屏幕出现清晰画面，用补光灯进行补光，点击开始录像，用量筒量取3mL乙酸于小试管中，再加入指甲盖大小的鸡蛋壳（已剥去内层软壳膜），至反应完全时停止录像。

4.实验现象描述及分析

为了便于描述，将鸡蛋壳红色一面称为红壳，白色一面称为白壳，本文将反应过程人为分为4个阶段，各阶段的现象见图3（a）—（n），现象描述及分析见表1。

“鸡蛋壳与乙酸反应”的实验能验证鸡蛋壳的结构以及能比较乙酸与碳酸的酸性强弱，极具生活性。鸡蛋壳与乙酸反应缓慢，外层软壳膜剥落耗时76分钟，通过微距摄影，能捕捉到反应的动态全过程，可以观察到气泡产生到破裂的历程，且能反复观看。通过此实验学生能自己探究鸡蛋壳的结构，了解到鸡蛋壳除了有两层软壳膜外还有一层护膜。

5.“舞动的鸡蛋壳”

将拇指盖大小的鸡蛋壳掰成5小块至于试管中，加入3 mL的乙酸，用微距摄影+延时摄影拍摄其反应过程，实验视频时长30秒，实际反应时间约为15分钟，配上激昂的背景音乐，可有效调动课堂气氛。图4 是“舞动的鸡蛋壳”教学视频截图，观看视频可用手机扫描图5的二维码。

三、实验优点

（1）本实验通过微距摄影实现过程可视化，能捕捉到肉眼观察不到的实验现象，获得更直观的感性材料，拍摄的视频可用于教学。

（2）实验所用的手机微距镜头相对于高清摄像机、显微镜等设备成本低廉，操作简便，更适合在中学推广。

（3）此实验可作为课外拓展实验，不仅能比较乙酸与碳酸的酸性强弱，而且学生还可以自行探秘鸡蛋壳的结构，观察气泡从产生到破裂的过程，培养学生科学探究的能力。

（4）“舞动的鸡蛋壳”可作为趣味实验，配上背景音乐，能有效调动课堂氛围，提高学生学习兴趣。

参考文献

[1]武书庚.鸡蛋的营养价值和对人体健康的益处[J].养生大世界，2020（09）：80-81.

[2]唐海林.三种不同方法测定鸡蛋壳中钙含量的比较（中国职协2015年度优秀科研成果获奖论文集（中册）[A].北京：中国职工教育和职业培训协会秘书处，2015：7.