教材中关于金属及其化合物实验的创新研究

陶云 甄红敏

摘 要：将教材中金属及其化合物的实验进行创新，学生在教师的指导下体验探究实验的快乐，激发学生对化学实验探究和创新的热情，发挥其主观能动性，从简单到复杂，从定性到定量，从常规到改进，从探究到创新，一步步，一环环，激发学生的化学实验兴趣，唤醒学生学化学的好奇心，为培养探究、创新型人才奠定基础。

关键词：实验教学;金属;化合物;创新

一、改进教材实验，唤起创新意识

在学习过程中学生处于积极主动的思维状态，就容易发现活动本身的新颖性，这就是创新意识的“火花”，而我们教师就是要发现和激活这一“火花”，使学生有更浓厚的兴趣去探索。化学教材中有许多课堂演示实验，这些实验注重其对课本知识的验证功能，虽然遵循认识事物的一般规律，一定程度上便于知识的传授，但是忽略其对知识的探索和创新功能，不利于学生创新能力的培养。

苏教版教材《必修1》专题3上“钠与水的反应”方案设计为：向一只盛有水的小烧杯中滴加几滴酚酞溶液，然后投入一小块（约绿豆粒大小）金属钠（吸干煤油，并切去钠的表层），观察实验现象，并对其作出合理解释。初步实验后学生提出质疑：反应在敞口的烧杯中进行，气体的收集和验证如何完成，另外钠与水的反应剧烈，实验过程中容易出现钠块乱溅的现象，存在安全隐患。基于学生提出的问题，联系人教版《必修1》中铁与水蒸气反应的实验设计，老师和学生共同讨论如何对钠与水反应的实验进行改进创新，同学们积极参与，讨论出几种不同的改进创新方案，最终决定用具支U形管作为反应仪器，由注射器向U形管中加水，用肥皂水检验气体产物。具体实验过程为：在连接好装置检验气密性后，向具支U形管中加入切好的钠，并加入煤油至钠块被完全浸没，U形管左管口用塞有注射器（装有滴加了酚酞的水）的橡胶塞塞紧，左支管口的连接带有弹簧夹的橡胶管并关闭弹簧夹，右管口塞紧橡胶塞，右支管通过导管插入装有肥皂水的蒸发皿中。推动注射器，滴有酚酞的水进入U形管与钠接触，并在水和煤油之间游动反应，溶液变红，肥皂水中有泡泡产生，用火柴点燃泡泡，听到爆鸣声。该创新实验遵循了实验改进创新的原则，实验中将钠的物理性质与化学性质探究有效融合，该实验方案还可以在NO2、SO2、NH3等重要化合物的性质探究中推广应用。

实验方案改进创新，不仅唤起了学生的创新意识，还可以向学生传达绿色化学实验的思想，增强安全意识。

二、创设问题情境，激发创新思维

创造性思维始于问题，基于实践。我们立足新教材内容，以具体的元素化合物知识为载体，挖掘教材中的探究性因素，把教材内容巧妙地转化为问题情境，探究过程围绕问题展开，在能达到探究目的的前提下，指导学生利用实验室中的简易器材进行实验方案的设计、实施、现象记录和分析。

苏教版教材《必修2》中专题9有关“铁及其化合物的性质实验”中亚铁离子采用“向3mL0.1mol/L的FeCl2溶液中先滴加2滴KSCN溶液，然后再加入少量新制氯水，观察现象”的检验方法。教师创设问题情境——最后加入的氯水是少量的，如果是过量的氯水，是否影响实验结果。学生之间展开激烈的讨论，他们利用已经具备的氧化还原反应理论知识分析过量的氯水有可能会氧化含有低价态元素的SCN—，并且预测了可能的氧化产物，老师点评时只是对同学们的积极的态度给予了极大的肯定，并未对实验结论给出明确的答复，这就更加激发起他们强烈的实验探究的欲望，于是在学生分组实验中学生在完成课本实验的基础上，根据自己的理论推导和预判展开探究实验，逐渐改变氯水的加入量，观察并记录实验现象，经过亲自动手实验学生发现在氯水过量后红色逐渐变浅并最终消失，有气泡冒出，将生成的气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊。学生由此实验意识到实验过程中控制药品用量也是实验成败的关键，也从而认识到了科学需要严谨的态度。

学生在探究过程中通过积极主动参与、协作、交流、讨论，完成利用实验证据、结合元素化合物和氧化还原反应的知识解决了具体问题，既掌握了化学知识和技能，又获得了成就感，一定程度上实现了学生由传统被动学习的过程变为主动学习探索的过程。

三、增强安全和环保，发展绿色化学思想

在化学实验过程中，安全是大事，许多实验都存在着安全隐患，诸如爆炸、着火、灼烧、中毒等，实验前发现可能存在的安全隐患、实验过程中将危险降低到最低是实验方案设计时必须谨慎考虑的问题。苏教版教材《必修2》中专题9的铝热反应方案的设计在实际操作过程中存在三个问题：第一、镁条的使用，镁条点燃较难，且镁条燃烧发出耀眼的白光，存在光污染，而且镁的活泼性比铝强，置换出铁单质的是镁还是铝的问题存在干扰;第二、纸质漏斗在实验过程中容易被烧穿;第三、反应剧烈，实验过程中会有粉尘飞扬。为了解决这几方面的问题，我们利用生活中的废弃物对该实验进行了改进创新。实验用品：蒸发皿、粉笔、易拉罐、方砖、白酒的外包装透明塑料盒、无水乙醇、铝粉、氧化铁粉末、氯酸钾粉末、磁铁。将装有沙子的易拉罐放在方砖上，并用铁丝固定，将抠有凹槽的粉笔用无水乙醇充分浸泡，并将一端插入易拉罐的沙子中，另一端露置在易拉罐外，在凹槽处添加质量比为5：2的氧化铁和铝粉混合物，然后再铺一层氯酸钾粉末，并在粉笔的正下方放置盛满沙子的蒸发皿，点燃乙醇，在整套装置上罩上塑料盒。乙醇燃烧几十秒后，铝热反应被引发，火花飞溅现象明显。反应结束后，用磁铁去吸引蒸发皿中的铁珠，证明实验成功。该实验的优点有：用乙醇来引发反应，方便而无光污染;实验药品少，现象明显;材料易得，可重复利用;减少粉尘污染，安全可靠。

教师不仅仅担负着化学知识传授的任务，还担任着学生各项综合能力培养的重担，尤其是创新能力的培养，更是化学教师所义不容辞的责任。通过改进创新教材实验能够培养学生的创新能力，内容是豐富的、形式是多样的，但是任务是艰巨的。在这条教材实验创新探究的道路上我们要坚持走下去，开发出更多更好更新的教学课例，在培养学生创新和探究能力的同时提高教师的教学研究水平。

参考文献

[1]黄建军.高中化学实验教学中培养学生创新素养的探究[J].2019.30（1）.

[2]朱永成.核心素养观下的高中化学实验教学反思[J].新课程研究.2019（16）.

课题项目：（*保定市教育科学规划“十三五”课题“基于高中化学“高中化学核心素养下的金属及其化合物实验创新研究”（课题编号：202012）最终成果。）