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例谈对选择传统与新型化学器材的思考

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田长明

摘要：随着社会的发展，新型的化学器材层出不穷，面对教材中化学实验仍使用传统的实验器材的现状，化学教师应该从实验的目的性、观察性和拓展性三方面综合考虑，选择相应的实验器材。以天平的使用、合金熔点的验证、中和反应的探究、蜡烛燃烧产物的验证等实验为案例，阐述教师在教学中应在两者之间进行合理的选择和应用，充分发挥化学实验的教学功能。

关键词：化学器材; 天平使用; 合金熔点; 中和反应; 蜡烛燃烧产物

文章编号： 10056629（2019）9008304? ? ? ? ? ? 中图分类号： G633.8? ? ? ? ? ? 文献标识码： B

随着社会的发展和技术的进步，越来越多的新型化学器材进入学校的实验室，甚至有些办学条件比较好的学校已经有了数字化实验室。但各版本的初中教材中，化学实验所使用的还都是传统的化学器材，在传统化学器材和新型化学器材之间，我们初中化学教师应如何选择？对于这个问题，笔者有以下三点思考。

1? 基于实验的目的性

化学实验的目的是通过观察化学现象，认识物质变化，学会分析和推理，加深对知识的理解，也是为了培养学生的观察能力和动手能力，学会使用各种化学器材以及各种规范操作，培养学生的安全意识。

每个实验，选择何种实验器材一定要有两方面的考虑，一方面要满足实验的要求，另一方面，也要考虑实验本身的目的。以托盘天平和电子天平的使用为例。

电子天平（如图1）的使用现在已经非常普遍了，它是用电磁力平衡被称物体重力，具有操作简单方便、称量准确可靠、显示快速清晰的特点。

托盘天平（如图2）是测定物质质量的仪器，在初中化学中，探究化学反应中的质量关系、配制一定溶质质量分數的溶液和粗盐的初步提纯中都需要用到托盘天平。托盘天平使用比较复杂，先要将托盘天平放平，然后将游码归零，调节天平的平衡螺母使之平衡。称量时左物右码，加减砝码和移动游码必须使用镊子。测量完毕，物体和砝码取下，游码归零，垫上垫圈。

有教师很疑惑，既然电子天平在日常生活中使用如此普遍，实验室为什么还使用托盘天平？托盘天平相对于电子天平来讲，缺点是显而易见的，操作繁琐、精度不高且砝码容易生锈，不易存放等。

有教师认为使用托盘天平，可能是因为托盘天平价格便宜。表1是笔者在淘宝网上查到的两者的价格。

表1中小型电子天平规格100g、 200g、 500g的精度为0.01g，规格1000g的精度为0.1g。通过对表1中两者价格的对比可以发现，认为托盘天平价格便宜显然是没有道理的，那是什么原因呢？笔者认为，教材中仍采用托盘天平作为称量用具，主要是托盘天平可以培养学生的动手能力。“配制一定溶质质量分数的溶液”和“粗盐的初步提纯”都属于八个基础实验，这两个实验目的之一是要求学生掌握实验的流程，目的之二就是要培养学生动手操作的能力。正因为托盘天平操作过程复杂，且每一步都有严格的操作要求，有利于培养学生的实验操作能力，如果选用电子天平，这方面的能力训练将会大大削弱。

但对于一些实验精度要求比较高的实验，电子天平有其优越性，如“探究化学反应中的质量关系”时，有教师设计了铜粉加热前后质量比较的实验，若用托盘天平称量加热前和加热后的铜粉的质量，发现托盘天平的读数相等，原因是加热前后铜粉质量的变化很小，没有超过托盘天平的感量，因此选择精度高的电子天平进行称量就比较好。

2? 基于实验的观察性

化学实验现象易于观察、实验结果更加直观，对学生正确认识和理解化学知识有直接的影响，因此对于教材中的每个实验教师都应精心设计，使实验结果一目了然。在实验过程中我们有时可以选择新型化学器材。

沪教版九年级《化学》（上册）第五章中关于“合金”的性质，有这样的描述：“……多数合金的熔点低于组成它的成分金属。”教材中只有结论，并没有相关的实验验证，有教师就利用手机等器材进行了以下相关的实验探究。

案例1? 比较锡块、铅块和锡铅合金块的熔点

实验1：取一块圆形的铁片（直径约15cm），在圆形铁片的中央画一个等边三角形（边长约为10cm），等边三角形的三个顶点用铁杵分别砸出一个圆形的坑。在圆坑内分别放等质量的锡块（A1）、铅块（B1）和锡铅合金块（C1），在三种金属块上分别用钉上粘有红（A）、绿（B）、黄（C）颜色的纸旗，纸旗上分别写上Sn、 Pb、 SnPb等符号，教师的手机用手机支架固定在铁架台上。实验装置如图3所示。

将装置按图3组装好后，打开教师手机上的QQ或微信的视频聊天功能，打开电脑中某位学生的QQ或微信的视频聊天功能后，将电脑与大屏幕连接;调节教师手机摄像头的角度和焦距。然后点燃酒精灯，对准圆形铁片的中心位置加热。

过一段时间后，从大屏幕上学生可以非常清楚地观察到插在锡铅合金块上的黄色小纸旗先倒下，其次是插在锡块上的红色小纸旗倒下，最后是插在铅块上的绿色小纸旗倒下，这说明锡铅合金的熔点在三者中最低，其次是锡，而铅的熔点是最高的，可见验证了合金的熔点一般低于组成它的成分金属。

借助大屏幕、电脑和手机完成化学实验，学生就能从大屏幕上非常清楚地观察到相关实验现象，大大增强了化学实验的可观察性[1]。

3? 基于实验的拓展性

拓展性实验是开阔学生视野、培养学生思维、探究知识本质的一种重要手段。但在实际教学中我们常碰到一些问题，有些实验使用传统的化学器材并不能很好地完成，但我们如果借助于一些新型的化学器材，能够很方便地解决这一问题。

案例2? 中和反应的探究

在沪教版九年级《化学》第七章“中和反应”中有如下的“活动与探究”。

实验2：在盛有氢氧化钠溶液的烧杯中，滴加2～3滴酚酞溶液，插入一支温度计，测量溶液的温度。用胶头滴管吸取盐酸逐滴加入盛有氢氧化钠溶液的烧杯中，边滴边用玻璃棒搅拌。当烧杯中溶液刚好变成无色时，停止加入盐酸。在实验过程中，溶液的碱性发生了什么变化？溶液的温度有什么变化[2]？

这个实验加入酸碱指示剂酚酞，通过观察溶液颜色的变化来判断溶液酸碱性;通过温度计测量反应前后温度的变化，判断反应是放热还是吸热。但在反应过程中溶液的pH是如何變化的？反应过程中温度在什么时候达到最高？有教师利用温度和pH传感器设计了下列实验。

实验3：将温度传感器和pH传感器连接到数据采集器上，数据采集器连接计算机，在计算机上打开相关软件。取20mL NaOH溶液于250mL烧杯中，烧杯中放入磁力搅拌子，将烧杯置于磁力搅拌器上，在滴定管中加入稀盐酸并固定在铁架台上，将温度传感器和pH传感器插入烧杯溶液中。开启磁力搅拌器，滴加稀盐酸，采集实验过程中温度和pH变化数据并绘制曲线[3]。实验装置如图5所示。

实验绘制的曲线见图6。通过图6，我们能很精确地看到反应过程中溶液pH和温度的变化趋势，便于学生进一步理解中和反应的过程和本质。

案例3? 蜡烛燃烧产物的探究

沪教版九年级《化学》（上册）第一章中关于“化学研究物质的性质与变化”的内容，设计了蜡烛的燃烧实验，部分实验过程如下。

实验4：点燃蜡烛，在蜡烛火焰上方罩一个干冷的小烧杯，观察烧杯内壁的变化。向上述小烧杯中加入少量澄清石灰水，振荡，观察现象。实验过程如图7所示。

该实验能验证蜡烛燃烧产生水和二氧化碳，实验现象也非常明显，但蜡烛燃烧有没有一氧化碳产生呢？这个实验是无法验证的，为了验证蜡烛燃烧是否有CO产生，有教师借助CO报警器设计了如下实验。

实验5：先将CO报警器固定在铜丝上，然后将铜丝插入橡皮塞，吸有澄清石灰水的胶头滴管、燃烧匙也插入橡皮塞中，再将插有胶头滴管和CO报警器的橡皮塞旋入三颈瓶，最后在燃烧匙上固定好蜡烛，点燃蜡烛并放入三颈瓶中，旋紧橡皮塞。实验装置如图8所示。

通过观察，我们可以发现三颈瓶内壁上有水雾出现，CO报警器上会显示CO的浓度数据，到达一定浓度后，CO报警器会自动报警，将胶头滴管内的澄清石灰水挤入三颈瓶，振荡后发现澄清石灰水变浑浊。这个实验不仅能验证蜡烛燃烧会产生CO2和水，同时能验证蜡烛在供氧不足时燃烧会产生CO2、 CO和水，实验操作简单，现象明显。

传统化学器材和新型化学器材各有自己的优点和不足，例如传感器能直观地看到温度、pH、气体浓度、溶液的电导率等变化的情况，但在使用过程中因为太灵敏，操作不易控制，往往会造成数据误差比较大。因此我们在使用过程中一定要根据实际需要进行合理选择，不必为了追求方便和创新，大量使用新型化学器材，也不必因为新型仪器有些地方还不太成熟而弃之不用，因噎废食。只有将两者有机融合，才能发挥它们的最大作用。

参考文献：

[1]王建芬，曹爱娟. 利用现代媒体技术增强化学实验的可观察性——以“比较锡、铅和锡铅合金的熔点实验”为例[J]. 化学教学， 2018，（3）： 68～69.

[2]中学化学国家课程标准研制组. 义务教育课程标准实验教科书·化学（九年级下册）[M]. 上海：上海教育出版社， 2013： 48.

[3]陈学东，严西平. 利用多信道传感技术探究酸碱中和反应的过程和本质[J]. 化学教与学， 2014，（9）： 89～90.

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