李春來

【摘要】本文以“硫燃燒的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)”教學(xué)為例，闡述在初中化學(xué)教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑實(shí)驗(yàn)方案及裝置進(jìn)而發(fā)現(xiàn)問題，針對(duì)問題就實(shí)驗(yàn)方案和裝置進(jìn)行創(chuàng)新，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力。

【關(guān)鍵詞】硫燃燒的實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)改進(jìn) 創(chuàng)新意識(shí)

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2019）09A-0086-02

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2011年版）指出，義務(wù)教育階段的化學(xué)教育要引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，啟迪學(xué)生的科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，讓學(xué)生理解科學(xué)的本質(zhì)，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)?；瘜W(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)以實(shí)驗(yàn)為主的科學(xué)探究活動(dòng)，有助于激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣，引導(dǎo)學(xué)生在觀察、實(shí)驗(yàn)和交流討論中學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力，讓學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)主動(dòng)地體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，在知識(shí)的形成、相互聯(lián)系和應(yīng)用過程中養(yǎng)成科學(xué)的態(tài)度，學(xué)會(huì)科學(xué)方法，在“做科學(xué)”的探究實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。化學(xué)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)探究的重要組成部分，化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有實(shí)踐性、思維性、創(chuàng)造性、趣味性，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力的重要載體。

對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。創(chuàng)造性思維是創(chuàng)造能力的核心，它包括創(chuàng)造性的想象、直覺、預(yù)測(cè)、洞察、捕捉機(jī)遇等多方面的能力。通過創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維能力。筆者以“硫燃燒的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)”教學(xué)為例闡述如何在實(shí)驗(yàn)改進(jìn)中引導(dǎo)學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新活動(dòng)。

硫在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)是人教版化學(xué)九年級(jí)上冊(cè)第二單元課題2《氧氣》中的重要性質(zhì)實(shí)驗(yàn)之一，是初中階段一個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，也是初中化學(xué)啟蒙階段的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)。觀察到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象既是學(xué)好這節(jié)內(nèi)容的關(guān)鍵，又是培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和環(huán)保意識(shí)的重要環(huán)節(jié)。

在教材中，硫燃燒的實(shí)驗(yàn)是這樣設(shè)計(jì)的（如圖1）。

將裝有硫粉的燃燒匙放在酒精燈上點(diǎn)燃，觀察硫在空氣中燃燒的現(xiàn)象，接著把燃著的硫放入裝滿氧氣的集氣瓶中，觀察硫在氧氣中燃燒的現(xiàn)象。

一、引導(dǎo)發(fā)現(xiàn)問題，提出質(zhì)疑

學(xué)生通過查閱資料可知：教材中的實(shí)驗(yàn)方法盡管現(xiàn)象明顯、便于操作、易于觀察，能起到培養(yǎng)觀察能力、增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)、提高教學(xué)質(zhì)量的作用，但存在以下不足[3]。

（一）實(shí)驗(yàn)前需要提前制得氧氣，準(zhǔn)備工作時(shí)間較長(zhǎng)，而且制得的氧氣長(zhǎng)時(shí)間放置，若氣密性不好，易造成氧氣流失，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯或?qū)嶒?yàn)失敗。

（二）所用集氣瓶體積較小，氧氣含量有限，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象稍縱即逝，不能長(zhǎng)久、再現(xiàn)，不便于觀察。

（三）實(shí)驗(yàn)沒有在密閉容器內(nèi)進(jìn)行，會(huì)產(chǎn)生有毒的氣體二氧化硫，污染空氣，危害身體健康，不符合綠色化學(xué)的理念。

（四）實(shí)驗(yàn)中用水吸收二氧化硫的效果不佳。

引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行質(zhì)疑并對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，可以培養(yǎng)學(xué)生的批判質(zhì)疑精神，提高學(xué)生的質(zhì)疑能力，使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理有更明確的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而引發(fā)對(duì)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)創(chuàng)新的思路和意識(shí)，并培養(yǎng)學(xué)生對(duì)原理、理論的理解能力。

二、針對(duì)問題，設(shè)計(jì)創(chuàng)新方案改進(jìn)裝置

針對(duì)該實(shí)驗(yàn)的不足，我們引導(dǎo)學(xué)生對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)的重點(diǎn)放在如何在密閉容器中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以及如何處理產(chǎn)生的二氧化硫氣體上。其中，在密閉容器中點(diǎn)燃硫粉的思路來源于日常生活中常見的一些加熱電器，最后選擇電烙鐵芯進(jìn)行改裝（如圖2），利用電烙鐵芯在通電下產(chǎn)生的高溫點(diǎn)燃硫粉，保證了實(shí)驗(yàn)在密閉容器中進(jìn)行。對(duì)于實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的有害氣體二氧化硫，我們通過氫氧化鈉溶液進(jìn)行吸收，這樣可以很好地防止空氣污染，保護(hù)身體健康。

以上是引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的不足對(duì)裝置進(jìn)行的改進(jìn)，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)和改進(jìn)可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。我們知道實(shí)驗(yàn)裝置是化學(xué)實(shí)驗(yàn)的硬件和物質(zhì)基礎(chǔ)，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)是在不斷發(fā)展的，裝置只會(huì)越來越好而沒有最好。所以在教學(xué)中要鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行質(zhì)疑、敢于質(zhì)疑，力爭(zhēng)對(duì)裝置進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新，使裝置更加完美、簡(jiǎn)潔、科學(xué)，這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的精神。

在學(xué)生敢于對(duì)實(shí)驗(yàn)方案及裝置進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)裝置和方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，進(jìn)而在“學(xué)生敢做”的層次上培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。

為了培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力我們進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)用品、實(shí)驗(yàn)裝置的組裝、實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行設(shè)計(jì)及操作如下。

三、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

（一）實(shí)驗(yàn)用品

電烙鐵芯（50W）一根、燃燒匙一個(gè)、錐形瓶一個(gè)、三頸燒瓶一個(gè)、分液漏斗一個(gè)、燒杯一個(gè)、鐵架臺(tái)一個(gè)、帶孔橡膠塞四個(gè)、導(dǎo)管若干、橡膠管若干、帶插頭電線一根、止水夾一個(gè)。

雙氧水（H2O2）、二氧化錳、硫粉、凡士林、5%氫氧化鈉溶液、水、酚酞溶液。

（二）實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示，用三頸燒瓶作為反應(yīng)容器，用改裝的電烙鐵芯加熱并點(diǎn)燃硫粉，用滴有酚酞的氫氧化鈉溶液吸收二氧化硫。制取氧氣采用了分液漏斗來控制反應(yīng)速率，最后連接裝水的燒杯起到檢查裝置氣密性和調(diào)節(jié)氣壓，以及吸收逸出的二氧化硫，從而進(jìn)一步保護(hù)環(huán)境的作用。

（三）實(shí)驗(yàn)方法及現(xiàn)象

1.按圖示組裝儀器，檢查裝置氣密性。

2.往三頸燒瓶中加入適量的滴有酚酞的氫氧化鈉溶液，固定好三頸燒瓶，裝上裝有少量硫粉的燃燒匙和改裝過的電烙鐵芯，連接好制取氧氣的裝置和調(diào)節(jié)氣壓的裝置。

3.打開分液漏斗的活塞使過氧化氫溶液和二氧化錳接觸產(chǎn)生氧氣，然后等到三頸燒瓶中裝滿氧氣，通電使電烙鐵芯對(duì)硫粉加熱1～2分鐘，使硫粉燃燒，當(dāng)硫燃燒起來后停止通電并夾緊止水夾，觀察現(xiàn)象。

4.可以觀察到硫在氧氣中燃燒，發(fā)出明亮的藍(lán)紫色火焰，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，三頸燒瓶中的溶液由紅色變?yōu)闊o色。產(chǎn)生的二氧化硫被氫氧化鈉溶液吸收，防止二氧化硫逸散到空氣中，起到保護(hù)環(huán)境的作用。

5.若產(chǎn)生二氧化硫過多，氫氧化鈉溶液不足以吸收二氧化硫，可以通過打開止水夾使燒杯中的水進(jìn)入三頸燒瓶，進(jìn)一步吸收多余的二氧化硫。

（四）反思

學(xué)生通過對(duì)實(shí)驗(yàn)用品、實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)過程的設(shè)計(jì)及操作，對(duì)實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過程有了清晰的認(rèn)識(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理及實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)有深刻的體會(huì)。這樣增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐能力，使其親自體驗(yàn)了實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的過程，培養(yǎng)了創(chuàng)新思維。

最后對(duì)改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行反思，總結(jié)優(yōu)缺點(diǎn)。其優(yōu)缺點(diǎn)如下。

加熱裝置可以有效防止空氣污染，達(dá)到環(huán)保、操作簡(jiǎn)單的目的，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力和提高學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。而電烙鐵芯的價(jià)格便宜，可重復(fù)使用。

該改進(jìn)裝置現(xiàn)象明顯，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，在密閉容器中進(jìn)行，用氫氧化鈉溶液吸收二氧化硫，可以有效防止空氣污染，環(huán)保、不危害身體健康。此外，改進(jìn)后的裝置既可以用于教師的演示實(shí)驗(yàn)，又可以作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)，方便教師根據(jù)教學(xué)需要選擇教學(xué)方式。而溶液由紅色變?yōu)闊o色也增加了該實(shí)驗(yàn)的趣味性，可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

該裝置另外一個(gè)改進(jìn)是采用三頸燒瓶作為反應(yīng)容器，使裝置變得簡(jiǎn)單、易操作、更安全，可以有效地避免裝置的復(fù)雜性和影響實(shí)驗(yàn)的可操作性。

“硫在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)”，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷“敢質(zhì)”“敢創(chuàng)”“敢做”這幾個(gè)階段。通過這幾個(gè)過程的體驗(yàn)不僅提升了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，還培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。在實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的過程中，學(xué)生體驗(yàn)了探究的過程，體會(huì)到成功的喜悅，開啟了創(chuàng)新的思維，學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力也將不斷成長(zhǎng)。

（責(zé)編 劉小瑗）