优化实验设计,提升教学效益

《燃烧与灭火》与日常生活紧密相联,学生有着丰富的常识,教师可以此为契机,用科学探究的方法引导学生认识燃烧的条件,并以此为阶梯,回顾灭火的方法,引导学生归纳灭火的原理和方法,使学生了解火是人类文明的摇篮,但火失控会给人类带来灾难,形成“科学是一把双韧剑”的辩证唯物主义观点。在教学中,我设计了以下一组实验来达到教学目的,提高教学效率。

一、实验魔术引入课题,引爆热情

我选择了小魔术“烧不坏的手帕”作为开场白。学生在惊叹“手帕居然烧不坏”的同时产生了强烈的好奇心,他们急切地想明白“手帕为什么烧不坏?”“明明看见火焰,难道是视觉欺骗?”“是不是老师做了手脚?”成功点燃了学生求知的热情,引起其发现真相的欲望。

有些学生觉得化学实验很神秘、很好玩,往往只注意看“热闹”,而没有明确的观察目的,这样就难以抓住关键的实验现象,不利于问题的解决。因此做该实验时,教师应让学生明确:其一,手帕浸在酒精溶液(酒精和水的混合物)中,浸泡后捞出拧一下再点燃;其二,提醒学生注意观察燃烧时的现象;其三,当燃烧停止后可立即拿住手帕,让学生意识到此时手帕不但没有烧坏,而且已不烫手了;其四,实验结束后,乘热打铁询问学生能否解释“明明有物质在燃烧,但手帕为什么烧不坏?”实验现象饶有趣味,所提出的问题富有思考性,启迪了学生的思维,能收到明显的教学效果。

二、生活实验释义概念,强化认知

物质燃烧的条件之一是温度达到着火点。着火点是本节内容中出现的一个新概念,它是指“可燃物燃烧需要达到的最低温度”。对于这样的解释学生难以真正理解,特别是课本中“联想与启示”出现了蜂窝煤、火柴、蜡烛、木块的图样并问如何点燃它们,为什么点燃的方式不同时,学生出现了知识上的盲点:对于火柴和蜡烛,学生比较熟悉,知道点燃的方式,但对于蜂窝煤和木块,学生缺乏实际生活经验,并不清楚如何点燃它们。这个知识上的盲点就会影响学生对着火点的更深层次地理解。此时,我们可通过对比实验来帮助学生理解。

实验一:用火柴点蜂窝煤。火柴划了很多但蜂窝煤始终没点燃。

实验二:生煤炉。先用火柴点燃纸,放入炉子里,再在纸的上面放一些小木块,待小木块燃着后把蜂窝煤放在上面并用扇子不断地扇。一段时间后,蜂窝煤燃烧了。

通过对比实验,学生很容易就理解:木块可以用燃着的纸点燃,蜂窝煤可以用燃着的木块点燃,点燃的方式不同是因为它们的着火点不同,着火点越高越难点燃。这样学生对着火点的概念也就掌握了。

三、对比试验解剖条件,深化理解

物质燃烧所需的三个条件是只需其一,还是要同时具备呢?在课堂上我往往利用红磷、白磷燃烧的对比实验(如下图A)来说明。此实验现象明显,能充分地说明可燃物燃烧必须同时满足两个条件。但该实验装置是开放式的装置,白磷燃烧产生的大量白烟会刺激人体呼吸道,还可能与空气中的水蒸气反应,生成有毒的偏磷酸污染环境。

为了解决这个问题,我查阅了一些资料,借鉴他人成功的做法,将实验装置改成封闭式的装置(如下图B),其中:(1)为盛装红磷的试管,(2)为白磷,(3)为盛装白磷的试管,(4)是鼓气球,(5)是吸收五氧化二磷的装置。实验过程中的步骤与现象分别是:1.按图中装置连接好后检查装置的气密性。2.向大烧杯里倒入开水至3/4处,向另一烧杯中倒入适量的氢氧化钠溶液。3.将一粒白磷放入大烧杯中,红磷、白磷分别放入试管中后再放入大烧杯里。产生的现象是:(1)和(2)处无任何现象。(3)处出现瞬时的燃烧现象,再向(3)中的白磷供给空气,立即复燃;停止供给空气,燃烧停止,可反复进行多次,效果很好。此时让学生进一步思考:有没有办法使(2)处的白磷燃烧?学生根据物质燃烧必须同时满足的三个条件,得出:要使(2)处的白磷燃烧,只要将倒置的漏斗罩在白磷上方,通入氧气即可(如下图C)。①

演示实验是在化学课堂教学中为了帮助学生形成概念、理解和巩固化学知识,由教师或在教师的指导下由学生所做的表演示范性实验。通过演示实验,学生能及时了解化学事实,获得正确的化学知识。红磷、白磷燃烧的对比实验能让学生明确可燃物燃烧必须同时满足两个条件:可燃物与氧气接触,温度达到着火点。装置B的优点在于实验现象明显,对比强烈,既能获得直观生动的结果,又能杜绝有害物质的扩散,保护环境。

四、探究实验解析原理,发展思维

当学生理解物质燃烧必须同时满足三个条件后,我又适时提出要使燃着的蜡烛熄灭有哪些方法?为什么这些方法有效?同时提供蜡烛、火柴、镊子、剪刀、水等仪器和用品让学生用不同的方法将蜡烛熄灭。学生采用的方法五花八门:有将蜡烛吹灭的,有甩灭的,有用水浇灭的,有用剪刀将烛心剪掉后熄灭的,等等。经过交流讨论,学生总结出了灭火的原理。

学生亲自进行实验探究,增强了发现问题、解决问题的能力,训练了科学的思想方法,更重要的是在探究过程中锻炼了思维。通过这个实验学生认识到:灭火的方法很多,但基本原理就是破坏物质燃烧必须满足的条件。在日常生活中,只要做个有心人,就能有效防止一些火灾事故的发生,妥善地处理一些火灾事故。

五、趣味实验感知自救方法,感悟化学魅力

发生火灾时如何自救?一般来说学生都会考虑到物质燃烧产生的二氧化碳密度大于空气,会沉在下方,所以接近地面的区域是比较危险的。为了改正学生错误的认识,我设计了如下实验:将一只大烧杯罩在高低两支燃着的蜡烛上。在实验前,先让学生猜测哪一支蜡烛先熄灭?大多数学生都认为是短的先熄灭,但实验结果却是高的蜡烛先熄灭。学生在讨论中明白了:热的二氧化碳密度比空气大,会向上升,所以高的蜡烛先熄灭。继而也就得出结论:当发生火灾自救时,应低下身子贴近地面跑出去,最好用湿毛巾捂住口鼻,减少二氧化碳和一些烟尘进入呼吸道,以免窒息。

教师在课堂教学中渗透新课程理念,巧妙地设计实验,不仅能让学生掌握知识,而且能培养学生的探索精神、创新能力和科学素质,使实验在课堂教学中发挥独特的魅力。

注释:

①岳允望.白磷的自燃和白磷、红磷着火点比较实验的改进.中学化学奥秘网.

参考文献:

[1]蔡冬燕.中学化学创新教学.中学化学教学参考,2001,(11).

[2]蔡亚萍.化学实验中创新思维的培养.化学教学,2002,(7).

[3]陈锡恩.立足实验教学培养创新能力.中学化学教学参考,2002,(1).

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