古希腊生物学家普罗塔戈说过“头脑不是一个要被填满的容器,而是一把需要被点燃的火把”。在课堂教学中,教师要当好“导航员”的角色,让学生始终处在主动的地位,成为学习的主人,自主地去探究学习,教师的引导是点燃学生探究学习的热情!下面笔者就“实验室制取二氧化碳的发生装置”教学案例来谈谈对此的认识。
在对“氧气的实验室制法”已经掌握的基础上,来探究二氧化碳的制取,可由氧气的发生装置的选取类推二氧化碳的发生装置。
一、 发生装置选择的依据
氧气的制取方法有三种:
2KMnO4△K2MnO4 + MnO2 + O2↑
2KClO3MnO2△2 KCl +3 O2↑
2H2O2 MnO22H2O+ O2 ↑
它的发生装置分为两种,学生已了然于胸。此时要引导学生归纳、总结得出一般性的结论。气体发生装置的选择依据主要考虑两点:① 反应物的状态,如KMnO4、KClO3、常温下为固态,而 H2O2常温下为液态。② 反应条件,KMnO4、KClO3需要加热,而H2O2常温下就可以分解。对照实验室制取二氧化碳的原料和原理,学生轻而易举地选对与H2O2制氧气相同的装置。
二、 仪器的选取与连接
初中化学课本P111有如图1所示的简易装置:
图1
学生从可供选择的仪器中选择锥形瓶、烧瓶代替反应容器试管,也可增大反应物的容量。这样的装置所用仪器较少,简单、方便。但是,实验时所用盐酸要一次性加入,消耗完后,如果要继续制取二氧化碳,就得先把仪器拆开,把剩余试剂倒出,再添加药品继续实验。这样不仅操作不便,还影响气体纯度。因此,有同学选择在橡皮塞上插入注射器添加盐酸,也有同学选择图2装置。
图2
由H2O2制氧气的发生装置过渡到二氧化碳的发生装置,再由图1过渡到图2装置。按照传统的教学方式,此时教学任务已基本完成,如果要有所拓展,更多的是在练习中体现,完全忽略了课堂中学生的主体性,没有让学生主动地参与到探究活动中来,学生的思维没有被激活,没有体会的探究学习的快乐,缺乏探究创新的体验。如果这时侯教师去点燃学生参与探究的热情,就会引发学生浓厚的认知兴趣和强烈的求知欲望。
三、 装置的改进
每个实验都有一个很大的改进的空间,教师通过适当的引导可使学生突破常规,创造性地解决问题,以此来训练和发展学生的创新思维和创新能力。下面实录一段课堂教学片段来说明:
师:图2和图1相比,有什么优点?
生:在反应过程中可随时添加盐酸。
师:图2装置有什么不足之处吗?
生:首次加入的盐酸必须足够多,以使“长颈漏斗的末端插入液面下”防止生成的气体从长颈漏斗溢出,这样实验一开始产生大量的CO2,如果来不及收集就会造成一定程度的浪费。
师:这样的装置可以控制反应的发生与停止吗?
生:只能控制反应的发生而无法控制反应的随时停止。
师:如何才能使盐酸和石灰石中的碳酸钙停止反应?
学生思考、讨论后回答:两者不接触。
师:怎样使两者不接触呢?
生:设法让两者分离。
师:怎样操作可使两者分离呢?
生:可以将石灰石放在一个有孔的塑料瓶里面,用线提拉的方法,使得石灰石与盐酸分离。
图3
师:任意一根线都可以吗?
生:不行。线必须硬、像铜丝之类的不与盐酸反应。
于是得出图3所示的装置。
师:从所提供仪器中,你还能选取适当的仪器连接出其他类似的装置吗?
生:讨论后连接出如图4、图5所示的装置
图4
图5
师:在上述图4、图5所示的实验中能否不采用拉伸固体脱离盐酸的方法,让反应停止?能否用其他方法让液体脱离或进入固体呢?
学生展开热烈的讨论。(教师适当提示弹簧夹的作用。)
生:关闭弹簧夹后产生的二氧化碳不能导出,使得反应容器内气压增大将液体下压,从而使得液体与固体分离,反应就停止了。若要使反应继续进行,打开弹簧夹即可。
师:用U形管能设计出具有以上优点的装置吗?
生:当然可以。
设计出如图6所示的装置。
师:可以利用试管完成吗?U形管内的液体可以压入左端,试管内的液体可以压入哪里呢?
学生继续讨论,结果得出如图7装置。
学生继续解释原理,并总结出改进后的装置的优点是:可以控制反应的随时发生与停止。
实验探究围绕一个主题展开:CO2发生装置的改进。由浅入深,层层递进的设计方案,使得同学们在解决了一个问题的同时,又发现一个新的问题,而新的问题提出又是探究活动的开始。这样的探究情景,让学生充分感知到解决问题的过程又是发现新问题的开始。这种真实的学习情景能充分发挥实验探究的功能,激发学生的学习动机,促进学生自觉主动地融入学习情景,积极参与探究学习活动,有利于学生掌握知识技能、学习科学过程和方法,形成良好的学习习惯。
(王萍 江苏省海门市包场初级中学 226100)