探究实验的选题和设计

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1、概述今天讲“化学教材中的探究实验设计''课程的第二缺“探究实验的选题和设计雹本节讲解以下三个问题：一、从教材疑难实验中寻找实验探究线索。二、在教学实践中开发实验探究的创新点。三、利用文献资料指导探究实验。一、从教材疑难实验中寻找实验探究线索中学化学教材中往往冇一些成功率不高、或实验现象不明显、或实验结果不理想的实验,其至有些实验还会产牛一些怪异现彖，这些所谓的疑难实验的存在给我们的实验教学造成了—•定的困难，这些问题的出现，也对教师的实验研究能力捉出了更高的要求，教师在实施实验教学的同时，对于这些问题的出现应及时发现，并通过科学的研

2、究方法来解决这些问题。疑难实验的探索包括对反应条件、反应机理等多方位的探索。就拿反应条件來看，它就包括实验所需温度、浓度、压强、催化剂、仪器、装置、操作等诸多因索。案例2・1：氢氧爆呜实验教材中各种爆呜实验，成功率往往较低，例如氢氧爆呜实验就受到爆炸极限、点火时间、爆呜装置等一些因素影响，能否设计出一种方案，可以使该实验的成功率达到近100%?下而的方案就为不错的设计：二、在教学实践中开发实验探究的创新点含有探究性实验的教学显然是一种探究式教学，作为教师应该善于在教学实践屮开发实验探究的创新点。一般来说，中学化学教学实践屮的探究式教

3、学有两种常见的教学模式。第一种模式可概括为：问题——假说、检验一一结论——应用。第二种模式可概括为：问题——实验事实——科学抽彖——结论——应用。例如：案例2-4：如何从碱式碳酸铜屮提取铜在实验室如何从少量的碱式碳酸铜试剂中提収出铜。大部分同学选用的方法是先在试管中加热分解碱式碳酸铜，得到产物氧化铜，再将氧化铜溶于稀硫酸，再用铁置换……。Z所以选川先在试管中加热分解碱式碳酸铜的方法，是因为初三教材的绪言课上就有一个加热分解碱式碳酸铜的演示实验。但我们可从另一个探究问题的角度來思考该方案：“通常条件卜，碳酸盐与酸都会反应；碱会和酸发生

4、中和反应。”而冃还可进一步引伸出：“碱式碳酸铜可立接与稀硫酸、稀盐酸等反应，其产物应是水、二氧化碳及铜离子。”该法具体应用的范例就是古代就有的“湿式炼铜”等。从上述例子可见，实验事实、分析推理、科学抽象等，对在教学实践中开发实验探究的创新点是重要的。三、利用文献资料指导探究实验查阅文献资料是获取探究实验课题及进行探究实验教学过程设计的方便、有效Z途径。案例2-5：铁与水反应的实验设计研究问题缘起：铁与水蒸气反的实验是现行人教社2000年版高屮化学教材中用以说明恢是一种较活泼金属的验证演示实验，但实验做下来发现操作难度较高，实验成功率

5、较低。教材上的装置图如下：作者是华东师范大学化学系硕丄•生孙卫中案例2・5：铁与水反应的实验设计研究这个装置不足之处主要表现为：①实验装置较长、操作起来较复杂；②温度上升较慢，实验时间长，占用课堂演示时间；③酒精喷灯预热和点燃需要一段时间；④烧瓶中的水蒸气在进入玻璃管的过程中热暈容易损火，从而会影响反应的发生；⑤川向下排空气法收集氮气，难以确定收集轼气的量和确定氛气收集满的时间，检验时容易造成危险。要对该实验进行探究，首先应了解他人对该实验研究的程度。文献资料上该实验改进后的装置很多：经挑选，有如下图示。三、利用文献资料指导探究实验

6、文献：图2史松亭.铁与水反应实验的改进[J].教学仪器与实验,2003,7:27.图3铁与水熬气反应的装置改进和铁粉选择[J].化学教学,2006,7:9-10.图4杨长军，鲍止荣.铁粉与水蒸气反应实验的改进[J].教学仪器为实验2006,4:46-47.案例2・5：铁与水反应的实验设计研究图5胡业宏.铁与水反应实验的改进[J].化学教育，2005,1:52.图6陈新智.铁跟水反应的实验探究[J].化学教学,2004,12：15-16.分析以上设计图可发现，对该实验的改进主要从三方面着手考虑：水蒸气的发生装置、水蒸气与铁粉的反应装置

7、、氢气的检验和收集装置等。1.水蒸气的发生装置图4a中撤去了石棉网，直接用酒精灯加热；图2和图4b中用试管代替烧瓶；图3用一带支管的烧瓶代替普通烧瓶，图5和图6更是简化了水蒸气的发生装三、利用文献资料指导探究实验案例2・5：铁与水反应的实验设计研究2.水蒸气与铁粉的反应装置图2用普通玻璃管代替硬质玻璃管；图4用具支试管作为反应容器；图3以石英管作为反应容器，用2KW的电炉丝为热源；图6为人教版新教材中的探究性实验，用试管作为反应容器……。3.氢气的收集和检验装置改进后的实验屮人多用排水法来收集，增强了安全性能；图2在川排空气法收集氢

8、气前增设了一个洗气装置；图4的设计中用氢气流吹肥皂泡。4.对以上装置的综合评价上述装置从不同的方面改进了原有实验设计，提高了实验的成功率并给其它实验的改进提供了-•些新思路和有益的借鉴。鉴于以上原因，可进一步从装置简单化、操作方便化、