探究氢气性质实验在中学化学教学中的应用
探究氢气性质实验在中学化学教学中的应用
内容摘要 化学实验是实施科学探究的重要途径和手段，课改对实验仪器，实验空间等实验资源提出了更高的要求，在中学化学教学中将一些实验进行有效改进无疑是一条有效的途径。科学探究是一种重要的学习方法，也是义务教育阶段化学课程的重要内容，是未来化学实验教学发展的新趋势。本文主要阐述了氢气性质实验在中学阶段的发展状况以及在中学中实施探究式教学的重要意义，重点论述了让学生参与氢气性质实验改进的探究过程，并对中学化学教学中推广化学实验探究提出了相应建议。
关键词 氢气性质实验 探究式教学 改进 建议
第1章 概 述
1.1 选题背景
化学是一门以实验为基础的学科，在中学化学教学中积极开展化学实验，对培养学生的科学态度、发展学生的思维能力和训练学生的实验能力，全面提高学生的科学素养等都具有重要的意义。新一轮课程改革将科学探究作为重要的课程目标，化学实验是实施科学探究的重要途径和手段，课改对实验仪器，实验空间等实验资源提出了更高的要求。笔者通过实习和对一些学校的走访发现，现在中学一般每个年级都有几十个班，学生人数多，学校实验仪器和空间有限，怎样保证完成新教材所要求的教学任务？在中学化学教学中将一些实验进行有效改进无疑是一条有效的途径。
初中氧气、氢气的制取与性质实验是整个中学阶段气体实验教学的基础。比如：制取氢气采用的是固液反应装置，不需要加热；制取前要检查装置的气密性；根据氢气的密度比空气小或溶解性小这些性质在收集氢气时可采用向下排空气法或者排水法；氢气易燃，做性质实验前必须检验纯度等等。这些都是后续学习二氧化碳、甲烷、乙炔等气体要对比参考的。所以，氢气的制取与性质实验一直都是中学化学的重点内容之一，也是中考命题的热点。一线教师对此进行了大量地改进。
1.2 氢气性质实验在中学教学中的研究现状
九年义务教育三年制初级中学教科书化学全一册中“氢气制取和性质实验”中存在一些不足之处： ○1 氢气的发生装置虽然操作简单，药品用量少，但是此装置不能使反应随时发生和随时停止，也不能及时添加药品。○2 在进行氢气的有关性质实验时，效果不佳，经常出现氢气点不然，吹的肥皂泡不大；用于还原氧化铜的时间过长等情况，影响教学效果及时间安排。○3 氢气还原氧化铜的实验过程中，实验效果不理想，这是因为氢气未能和氧化铜粉末充分的接触的缘故，同时还原产物一般是氧化亚铜，而且金属无光泽，实验后的药品也不能再用了。○4 氢气和空气混合爆炸实验，用书上的实验装置进行实验，实验现象不明显，成功率低，不安全。
针对以上的不足许多化学老师进行了相应的改进。针对○1的不足：老师就将部分的实验装置进行了改进，然后将实验设计在一套完整的装置中，改进后的装置的共同优点：一是氢气的各种性质可在一套仪器中完成，一气呵成，缩短了演示时间；二是药品能够做到100％的反应，减少了药品的浪费；三是提高了实验的成功率；四是改进后的装置操作简单。缺点：一是在正规的操作下只能通过单一的方法来控制反应的发生与停止，而且效果不一定很明显；二是添加药品的时候必须卸载装置，从而增加了装置气密性检查的次数和检查氢气纯度的次数，实验不够安全。针对○2的不足：化学老师就将氧化铜粉末改换成铜丝，此改进的优点：一是铜丝表面的氧化铜与氢气充分接触，使反应速度加快，而且现象明显；二是做完实验试管冷却后用镊子取出变化的铜丝给同学看，现象真切，直观，明显；三是铜与空气中的氧气发生氧化反应生成氧化铜，使铜被氧化成氧化铜，反应后的氧化铜与氢气发生还原反应，氧化铜被还原成铜，使学生更好地理解还原，氧化，被还原，被氧化。针对○3的不足：老师也进行了改进，改进后实验的优点：一是安全，原实验过程中抛起的纸筒可能造成教室内物品的损坏或落下时砸伤学生；二是现象明显，实验过程中既能看到纯净的氢气安静的燃烧，又能听到爆鸣，从而使学生影响深刻，真实。缺点：一是可信度不高，不能很好的说明收集到的气体完全是氢气，因而不能很好的说明氢气从安静燃烧到爆炸是因为混有空气的原因； 二是，不能很好的激发学生的学习化学的兴趣，同时没有很好的培养学生的创新意识。
1.3 课题的提出
近年来不少化学老师对氢气性质实验进行了改进，改进后的实验现象明显直观，改进后的装置的确弥补了中学化学实验资源的不足，给老师的教学也带来了很大便利，同时在一定程度上激发了学生的学习兴趣，使实验教学收到了一定的成效。但是多数老师只是一味的将实验进行改进，而学生只是机械性地操作实验步骤，验证实验现象，没有主动地参与到其中，学生的能力也没有得到相应地提高。新一轮课程改革对教学提出了更高的要求，表现在化学实验部分，要求化学实验不仅要能够创设生动活泼的教学情景激发学生学习化学的兴趣，而且还要能够培养学生动手操作能力和增强学生的创新精神。鉴于此，笔者在前人研究的基础上将氢气的性质实验又做了改进即老师与学生共同探究设计出最佳的氢气发生装置和氢气爆炸实验装置。通过师生共同探讨改进实验，不仅让学生主动地参与到教学中来体现其在课堂上的主体地位，而且还使学生各方面的能力得到了相应地提高。毕业论文http://www.751com.cn/ 论文网http://www.lwfree.com/
第2章 氢气性质改进的探究过程
2.1 化学探究式教学
化学新课程的基本宗旨，在于提高学生的科学素养。而科学素养的构成要素和内化途径，决定了化学课的探究式教学既是可行的也是必要的。探究式教学是一种启发式教学法。它是一种教师引导学生积极思考、探索、发挥创新能力和培养学生学会探究的教学模式，引导学生体验化学的研究过程是探究式教学最重要的教学活动。在初三一年的化学学习中，穿插几次探究活动是非常必要的，可以保持和增强同学学习化学的兴趣，可以使他们在日常学习中获得零碎的探究经历，有助于探究能力的发展。因此，随着化学新课程改革的不断深入，实验教学的模式也在随之发生变化。那么中学的基础实验氢气性质实验也不例外，为了寻找更好更有效的方法完成这堂实验课，笔者采用了师生共同探究的方法，将氢气性质实验进行了如下改进。
2.2 氢气发生装置改进的探究式教学过程
2.2.1 老师讲解传统实验方案
案例1：现行初中化学教材（义务教育课程标准实验教科书，化学九年级上册）中，在讲到氢气性质实验（在拓展性课题中）的时候，老师讲解氢气的制取如下：
【老师板书】：（1）实验原理：Zn + H2SO4= ZnSO 4+ H2↑
（2）实验仪器：大试管，单孔橡皮塞，弯管，导气管
实验试剂：稀H2SO4（硫酸的最佳浓度是：1体积的浓硫酸和4体积的水配比）， Zn粒
【老师讲解】：（展示实验装置并讲解实验步骤）（1）按照图2-1所示组装仪器，并检查装置的气密性。
（2）往试管里放入5g锌粒，加入约1/3试管的稀硫酸，立即塞紧导管的橡皮塞，然后把试管固定在铁架台上。
图2-1
【学生反应】：（听，看黑板）
【老师提问】：你们认为此装置是否存在一些不足之处呢？
【学生反应】：（茫然，摇头）
【老师讲述】：下面我们就来探讨此装置的不足之处，通过讨论后我们要设计出我们自己的最佳实验装置来。 1228