| 标题 | 乡镇中学生实验探究与创新意识的培养案例 |
| 范文 | 韩晓光 摘 要：指导学生学习相关实验技术，组内交流讨论，拓展思路，获取创新灵感。通过反复实践论证，尊重事实证据，设计出符合学生认知水平且简便的实验方案和装置，培养学生的实验创新和探究意识，让学生体会到化学是以实验为基础的一门学科。 关键词：氢氧化亚铁;采血管;探究与创新 实验探究与创新意识是化学学科核心素养之一。现以氢氧化亚铁的制备案例谈一下我们的做法。 一、指导学生发现和提出有探究价值的化学问题 氢氧化亚铁制备历来是我们课堂演示实验的难点，我们学科组之前也做过改进，但氢氧化亚铁白色沉淀极容易氧化而保持时间短暂，而且课前对硫酸亚铁溶液和氢氧化钠溶液的处理费时。笔者当堂提出：“同学们是否能想出某种方法，解决这一难题呢？” 二、依据探究目的提出理论设计 我们和学生共同制定了以下探究目标并展开研究： 1.配制不含铁离子的硫酸亚铁溶液。 2.得到不含或含有微量氧气的氢氧化钠溶液。 3.如何避免反应过程中氧气的介入。 由于学生知识有限，所以我指导学生利用网络查阅相关资料改进实验，学习相关实验技术，组内交流讨论，拓展思路，获取创新灵感;要求学生设计出简便的实验装置，不能超越学生现有认知水平，尤其是能微型化最好。 三、制定实验方案 1.探究如何配制硫酸亚铁溶液 通过学习，学生对硫酸亚铁溶液的配制大致有两种思路：一种方法是用稀硫酸和还原铁粉反应制取;另一种方法是直接用硫酸亚铁晶体和还原铁粉、蒸馏水直接配制，再滴加少量稀硫酸充分振荡，防止溶液变浑浊。 在实验室里我指导学生对这两种方法做了比较，首先都用KSCN溶液检验，证明方案可行。考虑到第一种方案有大量硫酸残留，将来所用氢氧化钠溶液浓度大，而第二种明显更便于操作，学生都建议采用后者。可是放置一天时间后，我们发现溶液表面出现了一层红棕色的膜状物，说明是表面的硫酸亚铁被空气氧化了。这就给我们提出了一个新问题：如何长时间保存硫酸亚铁溶液？ 有学生提出用油膜法隔绝硫酸亚铁溶液与空气的方法，于是我们用煤油和苯做了相关实验，放置一天后用KSCN溶液检验，还是有被氧化的迹象。经过讨论，我们决定从盛装溶液的试剂瓶入手，避免空气进入瓶子。有一位学生提出，他知道医院用的采血管是负压的，而且有塞子，说明密封性很好。我和学生的思路一下子被这个建议激活了，给后续的创新带来了预想不到的良好效果。后来，我们准备了采血管和各种规格的注射器，大家动手在采血管中配制硫酸亚铁溶液，之后又用注射器抽空管内剩余空间的空气。放置一天后，溶液表面无明显变化，用注射器吸取溶液，再次用KSCN溶液检验，果然无氧化现象。 2.探究如何配制没有或溶有少量氧气的氢氧化钠溶液 学生对氢氧化钠溶液的配制大致有以下四种思路： 方案一：用碳酸氢钠溶液代替氢氧化钠[1]。 方案二：先用蒸馏水溶解氢氧化钠再煮沸[2]。 方案三：用氨水代替氢氧化钠。 方案四：用金属钠和水反应制取氢氧化钠溶液。 经过讨论，我们舍弃了用碳酸氢钠溶液代替氢氧化钠的方案，因为这是双水解反应，超出了现有学习水平。其次，新制氢氧化亚铁能溶解在氨水中。方案一就是我们课堂演示的做法，所以也舍弃。最后采用方案四制取氢氧化钠溶液。这是一个有创意的想法，但钠与水反应时，钠会漂浮在水面上，必须除去所得溶液中的氧气，否则和直接溶解氢氧化钠就没有差别。我对学生说，这是一个不小的挑战，如果有人想办法实现了就是一次了不起的创新。 有四组学生根据所查阅的资料说可以把鈉用铝箔包起来，再扎些小孔，钠就可以在水下反应，生成的氢气还可以把水中的氧气赶出去。我知道这是旧版教材中收集钠与水反应产生的氢气的一种做法，可是生成的氢氧化钠还能和水继续反应，产生偏铝酸钠，偏铝酸钠也能和硫酸亚铁反应，生成的氢氧化铝白色沉淀就会影响氢氧化亚铁的观察。很快就有学生建议用透明胶带，这又是个好主意，透明胶带是学生常用的，我鼓励他们立即试一下，有的小组包得厚，有的包得薄，结果包裹起来的钠都浮在水面上了。看来还需要把包裹起来的钠固定在水下，大家都明白，如果在试管中是肯定不好实现的。突然，有一个学生兴奋地说，用注射器，把钠包起来钉在注射器的推柄上。学生立即活跃起来，我去找了些图钉给他们。学生通过试验取得了满意的效果，反应产生的大量气泡从注射器底部涌出。这不仅解决了上述难题，有小组还发现可以借助注射器的针头点燃产生的氢气，说明容器中氧气含量很少，反应完成后还推动活塞，使生成的氢氧化钠溶液充满整个空间，这就大大减少了氧气的溶解量。具体操作如下： 从煤油中取出一小块钠，用滤纸吸取表面煤油，切下绿豆大小一粒钠，用透明胶带包裹起来，压扁后用针头扎几个小孔并穿在图钉上，再将图钉钉在20毫升一次性注射器活塞前段黑色部位固定，然后把活塞完全推入注射器筒内。 用准备好的注射器从烧杯中吸取约15至20毫升蒸馏水，将注射器拿在手中直立向上，等待钠与水反应，在反应最剧烈时有大量气泡产生，在针头处点燃氢气会有明亮的火焰，证明氢气纯净。在反应完全后，向里推动注射器活塞排净筒内气体至充满液体留用。 四、探究完成实验操作 取一只事先撕去标签并将外表清洗干净的采血管，再将制备好的NaOH溶液直接注入采血管中约5毫升，用皮试用注射器吸取已经配置好的FeSO4溶液注入盛有NaOH溶液的采血管中，明显观察到白色沉淀;让学生近距离观察，白色沉淀能保留大约十分钟;再将采血管塞上塞子振荡，让学生观察沉淀颜色的一系列变化。 参考文献： [1]张婧，赵萌，李明雪.氢氧化亚铁制备实验的改进与创新[J].广州化工，2018（16）：145-160. [2]徐建飞，张平.制备氢氧化亚铁实验方案再探究[J].化学教学，2015（7）：54-57. 注：课题名称：乡镇中学学生化学实验创新与探究能力的培养，课题类别：2018年度甘肃省“十三五”教育科学规划重点课题，课题立项号：GS[2018]GHBZ0100。 |
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