初中化学实验模型的教学应用初探

1、初中化学实验模型的教学应用初探钱春柳 胡孔国(安徽铜陵县第三中学,铜陵,244100)（安徽省铜陵市教研室，铜陵，244000）摘要:通过对化学实验模型的意义阐述,提出了化学实验模型的主要内容,尝试了该模型在化学教学中一些应用。关键词:化学实验,化学实验模型,应用,微观模型图。目前升学压力很大，学生为了顺利进入重点学校，必须掌握应试需要的大量学科逻辑结构的知识，有些知识尽管不是核心知识，对学生持续发展没有什么帮助，但为了能在考试中得高分，不得不做大量习题，系统训练提高应试技能。一但进入高一级学习，这些知识哪些真正有用,放大光彩呢？况且有限的人生怎么能穷尽迅猛发展科学知识?在现有教学中做实验主要

2、目的是提高直观效果,培养学习兴趣和训练操作技能应付实验操作考试,而对实验功能淡化，致使化学实验魅力散失。很多学生不能养成学习化学浓厚兴趣,不能立志终身从事化学学科，造成化学学科高端人才缺乏，甚至形成化学就是污染有毒爆炸等有害的观点这与课程理念的提高科学素养和培养科学探究意识，与教育最终目的培养学生创新意识和提高实践能力相违背的。1化学实验模型的意义化学实验有获取化学知识和技能，激发学习兴趣和参与意识，训练学习、研究、应用化学知识与技能的方法、规律和思维，培养勇于探索、实事求是、实践出真知、实践是检验真理唯一标准的科学精神和科学态度，养成诚实、严谨、刻苦等科学品质和科学道德的作用1。初中化学课程

3、以提高学生的科学素养为宗旨，通过一些的化学实验实践，培养科学探究能力、合作精神，激发学生的创新潜能，提高学生的实践能力。模型是以文字、符号、图表、实物、数学式等形式对一个系统某一方面本质属性的描述或抽象。一个恰当的模型能够提供组织观察数据、资料和其他信息的框架，对原型系统的行为特征和演化规律作出解释通过模型的建立和研究不但可以认识改进原型，而且可进一步形成有关理论和实践模式2。通俗地讲,科学模型是再现原型本质特征的物质形式或思维形式，建构化学实验模型是把化学实验知识高度浓缩并使之形象化、具体化形式。以实验模型方式建构化学实验，有利于实验教学和学生实验成绩提高，利于学生积极参与实验探究，体验探究

4、过程乐趣，了解探究方法，克服怕实验和动手困难，淡化化学与有害，污染环境等负面影响，强化化学实验在生活化，环境，科技等方面积极作用，体现实验“魅力”，吸引学生喜欢化学学科，为终身学习化学打好基础。2化学实验模型的主要内容以九年级人教版化学实验基本操作、物质的制备、物质的性质、物质的检验、实验综合设计为内容。主要涉及实验现象的描述及解释，实验过程细节的分析，实验原理的分析，实验误差分析及数据处理，实验中的新方法（常规仪器多功能开发、喷射法等）、新装置、新技术（微波炉和传感器应用于化学等）等模型和一些模拟化学实验（用计算机）建模：错误操作(倒吸,先后顺序等步骤)可能出现的后果;实验装置的组装,有毒有

5、危险的化学实验,严重污染环境,易使人中毒的实验（如CO、SO2制取、除杂、干燥、尾气处理等）;难度较大成功率较低,反应较慢或周期过长；可燃混合气爆炸、锈蚀、蛋白质水解、石蜡裂化及裂化产物检验等;现象不明显或检验不明显,如排空气法收集气体、物质溶解、化学键、模拟制纯碱、石油化工等化工生产过程、有机物结构和微观结构等。3化学实验模型教学应用一些尝试3.1气体制取收集、性质的一般方法。氧气制取收集装置可以从生活的提携式氧立得的结构类比转化实验室易于观察的器材组合，如果反应需要加热，学生很自然把反应装置转化为试管开口向下倾斜，用酒精灯加热。从生活中吸氧的速度控制到增湿的装置转化为净化、干燥、除杂、增湿

6、或混合其他气体装置模式。二氧化碳制取收集装置可在氧气模型基础上,进一步引导学生用实验室里常用仪器组合一个简易随开随用,随关随停的装置。如铁架台、试管、烧杯、球形干燥管、长颈漏斗、单孔(双孔)橡皮塞、导气管含止水夹。学生讨论得出:和。这样气体制取收集装置模型已基本建立,为了使模型得到迁移拓展,在一氧化碳制取收集教师提供材料:一氧化碳的制取药品是固体草酸H2C2O4,用浓硫酸混合脱水制取,其反应原理:请设计一个制取CO的方案,并证明生成物中除CO外,还有水蒸气和CO2气体,且将两种气体除去,得到较纯净的CO气体。学生经过小组讨论由反应物状态、反应条件设计发生装置,接着设计用无水硫酸铜验证水、澄清石

7、灰水验证二氧化碳装置,再次设计用浓硫酸除去水、用氢氧化钠溶液除去二氧化碳装置,最后是用密封排水法收集装置设计。该小组考虑到CO气体有毒,所以设计了密封微型装置如图一 图一 图二 图三 图四另外气体定量测量如图二、三和防倒吸部分模式如图四。 3.2操作方法正误观。操作通常包括物质称量间接称,对试管物质加热、试管里物质的质量多少、试管开口方向、试管与水平面所成角度,对酒精灯添加酒精的量、酒精灯熄灭不可用嘴吹,装置气密性检验、仪器组装,氧气的操作的查、装、定、点、收、离、熄,氢气和一氧化碳还原氧化铜的“迟到早退”,有害气体的净化等。操作不但示范正确操作方法,而且也要试误让学生懂得错误的后果,条件不允

8、许的操作可用动画模拟错误的后果,这样学生在不断练习中能掌握操作方法和要领。某学生做二氧化碳制取和性质实验,别的同学进展顺利,而自己实验较长时间收集不满一瓶二氧化碳。经检查石灰石与稀盐酸反应速率较快,发现单孔橡皮塞与试管连接不紧密,忘记了检查装置气密性。在氧气实验时,由于学生讨论了加热的方法、试管口略向下倾斜、排水法收集气体结束后先后次序、高锰酸钾加热时试管口放一团棉花和移熄关系及热的试管的洗涤原因并动画模拟操作错误的后果,所以实验成功率较高,试管等仪器破损率较低。进一步利用生活用品练习操作方法和实验设计,如在鸡蛋壳上的刻字,干电池里二氧化锰的分离,食盐里碘的检测,食品里的干燥剂和除氧剂的检验,

9、酸雨的测定和部分药品有效成分的检测等,达到操作能力的提高。3.3微观模型图。模型图是通过科学模型方式建立的一种形式，如物质结构模型图（比例和球棍模型等），表示物质组成和性质的模型图。石墨、金刚石、C60、碳纤维、分子布朗运动、合金、金属的延展性、滤纸孔径大小、聚乙烯保鲜膜的透气不透水、原子的构成、化合物的形成、物质溶解及复分解反应的微观模型等。如原子的构成的动画模型可读取原子的结构、原子里的电子是绕原子核高速分层运动、原子里电性关系、原子里各粒子质量、体积大小关系及一个原子的实际大小等如图五。复分解反应的微观模型:盐酸与氢氧化钠溶液反应如图六， HCl和NaHCO3反应微观模型如图七，体会到反

10、应向物质稳定方向进行的实质等。模型在物质结构和性质之间建立桥梁,更好地理解性质，最终达到结构性质用途合一目的。 如图五 如图六 如图七3.4组合式装置设计。组合式装置是对普通装置进行“积件式”设计创新,通过将常规仪器简约、组合、变式,设计成具有兼容,多用整合等特点的实验装置3。二氧化碳的酸性可用玻棒粘贴二张有间隔干、湿紫色石蕊放入二氧化碳集气瓶中即可。燃烧条件探究也可分别把少量白磷、红磷涂在滤纸上放在不同集气瓶中同时用水加热,水中放少量白磷,集气瓶口放蘸碱液的棉花吸收。对于鉴定、鉴别不涉及有害气体产生可以把常态的试管转化为反应板来完成，符合微型实验和绿色环保理念。开发常规仪器功能,如球形干燥管除干燥外，还可用于反应和防倒吸等，拓宽了仪器功能，突破了传统实验定势思维，开创了选择仪器的新思路。化学实验教学本身有独特魅力,是化学教学中的一株兴奋剂,吸引学生不断地学习化学和探究,不