分子运动现象的实验创新教学设计

安徽省2022年初中化学优质课评选人教版九年级化学上册第三单元课题1《分子运动现象的实验创新》（教学设计）姓名：闵焕学校：蚌埠市龙子湖实验学校分子运动现象的实验创新1功能与价值分子运动现象实验是人教版九年级化学上册第三单元《课题1分子和原子》第一课时中的重要内容，通过该实验的学习，学生可以直观的观察到分子不断运动等性质。基于实验教学策略，教材将分子不断运动的性质进行设计实验：先从生活中花香在空气中扩散、湿衣服中的水在晾晒下的挥发及品红在水中的扩散进行设疑，猜想分子运动，通过向蒸馏水的烧杯中滴加酚酞，再继续滴加浓氨水，接着用大烧杯罩住一个盛有酚酞的小烧杯和一个盛有浓氨水的小烧杯，观察现象并解释这一现象。该实验不仅体现分子不断运动的相关知识，还培养了学生的观察和动手能力，提升学生对生活中常见现象、科学实验中所涉及的现象进行合理解释等科学探究能力。重点通过“氨分子运动”的科学探究活动，提升抽象、想象、分析、推理等思维能力。激发学生对物质及物质变化现象的探究欲、好奇心，为后续原子结构的学习、建立化学符号系统产生了一定的影响。学生初步学会观察辨识一定条件下的宏观现象，用实验辨识物质变化过程，预测宏观变化背后可能的原因，培养宏观辨识与微观辨析的素养。2原理与拓展分子运动现象实验原理：酚酞溶液遇碱性物质变红，氨水具有挥发性，挥发的氨气溶于水，且与水反应生成一水合氨，一水合氨解离出氢氧根离子，使氨水呈碱性，酚酞溶液遇氨水会变红。NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-教材中分子运动现象实验装置：教师常将实验现象总结为：B烧杯中的溶液由无色逐渐变红，A烧杯中的溶液无明显变化。对应的解释分别是：A烧杯中的浓氨水有强烈的挥发性，挥发出的氨分子运动到B烧杯中，溶于水形成氨水，氨水呈碱性，使酚酞由无色变为红色。课堂教学往往忽视浓氨水的挥发，将浓氨水放置在敞口的烧杯中，教师中会弥漫一种难闻的刺激性气味，造成空气严重污染，实验后造成药品浪费。氨分子扩散现象时间长，不便于学生观察。原装置在讲台上演示时不易移动，造成后面的同学难以较好观察实验现象。就以上原因有些教师和专家通过研究也对该实验进行了一定的改进。诸如：魏胜波、李锦绣将实验装置改进，用废旧笔杆代替大烧杯，设计微型实验；借助U型管，代替大烧杯，形成封闭空间；借助塑料瓶代替烧杯，注射器代替分液漏斗；借助具支试管代替大烧杯[1]。李青年、潘红通过用透明吸管形成密封空间和棉签蘸取氨水和酚酞试剂进行实验。梁丽利用试管、纸条和玻璃片等观察到试管里的纸条自下而上变红[8]。郑芳芳、漆欣[2通过倒扣的烧杯进行液封，防止氨气挥发，有效地处理氨气[12]。3实验改进方案综述教材中分子运动现象的实验简单、易操作，但由于浓氨水具有挥发性，会一定程度上污染环境，尤其对于学生分组实验无法操作，有一定困难。因此有不少老师和学者对该实验进行了改进，改进方案主要可分为三类：第一类是防止浓氨水污染环境，仪器的改进，创造一个封闭的空间，方便操作。第二类是药品用量少，有效减少用量，节约药品。第三类是实验后的挥发的氨气的有效处理，防止污染环境。表1分子运动现象改进装置分类类别改进装置第一类[1]-[7]第二类[8]-[10]第三类[11]-[12]4实验创新教材引导学生从酚酞遇水无明显变化和酚酞遇浓氨水会变红来说明酚酞变色的原因，有部分学生提出，如果酚酞与浓氨水不接触，溶液会不会变红呢？能否保证尽可能的减少污染等问题？我们尝试围绕安全、环保、节约药品、来源于生活等方面进行了如下改进。实验仪器：透明盒、胶布、滤纸、注射器、挡片、小电风扇实验试剂：蒸馏水、浓氨水、酚酞溶液实验装置：该装置为一封闭透明盒体，盒体中部设有一抽拉式的隔板，以将盒体分为互不相通的左、右两个腔室，盒体的左侧、右侧开口处分别设有起封闭作用的盖子，如图：左右腔室内挂有滤纸。实验步骤：（1）左右侧的盖子打开，先用酚酞溶液湿润滤纸，左右侧盖上；（2）中间用挡片挡开，打开右侧盖子，用注射器向滤纸上滴蒸馏水，观察想象；（3）用注射器向滤纸上滴1滴浓氨水，观察想象；（4）用小电扇把滤纸吹干，向一侧开口处的凹槽内加入2滴浓氨水，然后盖上；观察现象；（5）打开挡片和所有盖子，用小电扇吹一吹，颜色褪去后，重新滴加浓氨水，再次实验。实验现象及解释：（1）向滤纸上滴蒸馏水，滤纸无变化，得出：水不能使酚酞溶液变色；（2）向滤纸上滴浓氨水后，发现滤纸变红，得出：氨水能使酚酞溶液变色；（3）向凹槽中滴入浓氨水后，由于浓氨水的挥发性，遇到滤纸上的酚酞溶液，发现右侧滤纸从右往左依次变红；（4）打开挡片后，左侧的滤纸从右向左依次变红；（5）打开两侧的盖子和挡片，用小电扇吹一吹，由于浓氨水的挥发，滤纸变为无色，可以再次使用，达到循环利用的效果。实验评价：（1）该实验装置为自制微型装置，结实耐用，可以重复循环使用，体现了“绿色化学”的设计理念，同时也增强了课堂的趣味性，激发了学生联系生活进行创新实验的科学思维。（2）该实验为动态实验，装置简单，现象明显，操作简便，其他分子运动实验与液体粒子运动扩散实验均可在本装置中进行演示，本节课中的三个实验可以依次在此装置中完成，也可以进行对比实验。（3）该实验装置有利学生分组实验，可随时移动，便于携带，易于推广。（4）该实验浓氨水和酚酞的用量较少，既节约药品又便于观察，本实验演示效果好。分子运动现象是典型的实验探究课，本实验改进的亮点就来源于对教材实验的横向和纵向的深度挖掘。本实验创新的上述优点，既开放了学生的思维，又开拓了学生的眼界，同时也将课堂升华到了一种更高的层次，在实验中展现了化学的魅力。通过创新实验，让学生真正体会实验探究要做到“做中学”“用中学”“创中学”。参考文献[1]魏胜波，李锦绣.分子运动现象实验改进四例.中小学实验与装备，2021（04）:31-32[2]贾理论.探究分子运动现象实验的改进.实验教学与仪器，2016（S2）:27-28[3]吴慧苹.分子运动现象实验装置的改进.中学化学教学参考2021（10）:75[4]周梦茜，景一丹.分子运动现象的实验装置设计.实验教学研究，2019（09）:96-98[5]刘文艺，张振飞.“探究分子运动现象”的实验创新设计.实验教学研究，2019（05）：87-88[6]常鸣，魏海.“探究分子运动现象实验”的创新设计[J].实验教学与仪器，2017（01）：35-36[7]杨海燕.探究分子运动现象的改进实验.七彩实验室：19[8]李青年，潘红.探究分子运动现象的实验创新设计.中小学实验与装备，2022（02）:30-32[9]梁丽.分子运动现象实验的改进与创新.教育界，2019（37）：123-124[10]蔡芳崎.巧用吸管，改进分子运动现象实验.课程教育研究，2019（22）:63-64[11]郭涛.巧设变式实验装置探究分子运动现象.实验研究，2019（09）:72-74[12]郑芳芳，漆欣.探究分子运动现象实验装置的改进.中学化学教学参考，2017（05）：11[13]周德富，雷开义.废物利用，改进“分子运动现象”的实验探究.中学化学教学参