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1、课堂探究质量守恒定律的实验创新设计与应用潘国荣 蒲翠满雷山县第三中学 贵州省雷山县 557199 摘 要 质量守恒定律是初中化学的一个重要定律，也是一个知识重点和难点。教科书设计的实验只要质量相等一种情况，操作并不方便。为了帮助学生更好地理解质量守恒定律，重新设计了5个实验，需要仪器和药品很少，操作简单、快捷，现象明显，废物利用、绿色环保。质量变化包含增加、减少、相等三种不同情况，教学效果良好。关键词 课堂探究 质量守恒定律 实验创新 设计 应用The experimental design and innovative application of classroom teaching on
2、 the law of conservation of massPan Guorong Pu Cuiman （Leishan County third middle school Leishan County Guizhou Province 557199）Abstract：The law of conservation of mass is an important law of junior high school chemistry knowledge, also is a key and difficult. Textbook design experiment as long as
3、the quality is equal to one, the operation is not convenient. In order to help students better understand the law of conservation of mass, the redesign of the 5 experimental apparatus and reagents, need few, simple and convenient operation, obvious phenomenon, waste utilization, environmental protec
4、tion. Quality changes including increased, decreased, equal to three different cases, good teaching effect.Keyword：Classroom inquiry; the law of conservation of mass; experiment innovation; design; application在中学化学教材中的绝大多数化学原理、规律和知识是科学家们通过不断地做“化学实验”探究总结出来的，中学生也只有在“实验活动”中不断地“做化学”、“探究化学”，才能容易理解化学、理解科学
5、，科学素养才有可能得到主动的发展。1.义教化学课标对实验教学的要求义务教育化学课程标准（2011年版）在“课程性质”中深刻指出：“化学是一门以实验为基础的学科，在教学中创设以实验为主的科学探究活动，有助于激发学生对科学的兴趣，引导学生在观察、实验和交流讨论中学习化学知识，提高学生的科学探究能力。”清晰地突出了化学学科的特点及化学实验的地位和作用。在“教学建议”中强调：“教师在教学中应高度重视和加强实验教学，充分发挥实验的教育功能。应认真组织学生完成好本标准中要求的必做实验，重视基本的化学实验技能的学习。应根据学校实际情况合理地选择实验形式，有条件的学校尽可能多地为学生提供动手做实验的机会；条件
6、有限的学校，可采取教师演示实验或利用替代品进行实验，鼓励开展微型实验、家庭小实验等。在实验教学中，应重视培养学生的实验安全和环境保护意识，形成良好的实验习惯。”对初中化学实验教学作出了具体的指导。2.创新实验设计问题的提出质量守恒定律是初中化学的一个重要定律，也是一个知识重点和难点。通过实验探究活动让学生“发现”和理解质量守恒定律，是新课程标准的基本理念。如何在课堂有限的时间里开展尽可能多的实验探究活动，让学生“通过实验学化学”，理解化学知识，实验设计十分重要。3.教科书与部分实验改进存在的问题教材设计实验存在的问题：药品用量多，装置复杂，操作不方便，只有质量相等这种单一的结果。用于学生进行实
7、验探究质量守恒定律，效果并不理想。为此，有些老师增加了碳酸钠与盐酸反应使质量减少，点燃镁条让质量增加等。但是，我们发现这些新增实验，操作并不简洁，还产生了光污染、烟污染等问题，需要重新设计实验。4.课堂探究实验设计的基本思路本课题探究的重点是物质质量关系：大于、等于、小于？因此，在遵循实验设计的基本原则（科学性原则、简约性原则、可行性原则、安全性原则、绿色化原则）的条件下，还必须针对课堂探究实验时间有限的特点设计实验。一是需要仪器少，操作简单；二是反应条件容易控制，反应速度快；三是使用一些学生生活中的物品进行实验，使学生关注身边的化学现象；四是现象明显（如产生气体、沉淀、发光、发热、颜色改变）
8、，结果准确等。让学生通过简单操作，很快完成实验得到数据，把主要精力用于探究和讨论反应前后物质的质量关系上来。在学生的分组探究实验中，要同时产生大于、等于、小于三种不同情况的结果，使实验结果的表现多样化，加大学生对实验结果的质疑，激发学生的探究欲望。再设计一个复杂多步（连锁）反应的实验，让质量相等，以增加学生对质量守恒定律的信任。5.创新设计与改进的实验根据上面的设计思路，我们对教材的实验进行了全新的设计与改进，一共是五个。实验结果表现为：三个质量相等，一个大于，一个小于。实验5 建议由教师操作演示。用8号橡皮塞在小的一端凿一个大约1.5cm深的小洞，插入15150规格的小试管固定紧作为反应容器
9、，以下简称小试管。实验1. 在小试管里加入约3mL CuSO4溶液，取一根直径大约3mm长度约17cm的粗铁丝，用砂布打磨其中一头（约占总长一半）并擦拭干净，将粗铁丝与小试管一起放在托盘天平上称量；把铁丝中打磨的一头放入小试管里的CuSO4溶液后，如图1所示，继续称量，观察天平是否平衡。实验2. 在50mL小烧杯中加入10mL食用白醋与1mL冰醋酸，将4g左右碎蛋壳（要求剥去内膜并清洗干净）与该烧杯一起放在天平上称量；把碎蛋壳放入烧杯中的醋酸溶液后，震荡，使醋酸溶液与碎蛋壳充分接触反应，继续称量，观察天平是否平衡。实验3. 把一束2克左右的废花线铜丝揉成一个稀松的小球团后与表面皿一起放在天平上
10、称量；用坩埚钳夹起铜丝团在酒精灯火焰上灼烧至全部变黑后，放在表面皿上继续称量，观察天平是否平衡。实验4. 在小试管里加入约1mL 1：4稀盐酸与酚酞的混合溶液，用中型（60mL）滴瓶上的滴管吸取约1mL 10NaOH溶液后放置固定在小试管口上，如图2所示，将带着滴管的小试管放在天平上称量；取下小试管，慢慢挤压滴管上的胶头，逐滴加入NaOH溶液，震荡，观察溶液颜色变化，继续称量，观察天平是否平衡。实验5. 在锥形瓶里放入碱性红色酚酞试液，橡皮塞上安装燃烧匙和玻璃棒，取少量白磷放在燃烧匙里，将上述橡皮塞塞在锥形瓶口后，如图3所示，放在天平上称量；取下橡皮塞，加热玻璃棒下端至红热，如图4所示，迅速塞
11、入锥形瓶口，压下热玻璃棒点燃白磷，如图3所示，震荡锥形瓶看溶液颜色变化，再继续称量，观察天平是否平衡。6.实验设计装置图11DIC患者出血与下列哪一项因素关系最密切？B凝血因子和凝血因子 E凝血因子和凝血因子图1 铁丝放入试管 图2 试管口放置滴管 图3 白磷燃烧装置 图4 加热玻璃棒借：以前年度损益调整 营业收入 600B收到先征后返的增值税应确认为与收益相关的政府补助7.实验创新设计的教学应用7、结构化分析与设计方法、原型方法将教学班级分成四个大组，每个大组再分成几个实验小组，一个大组完成一个实验。如第一大组各实验小组的学生负责准备好一根粗铁丝，完成实验1；第二大组各实验小组的学生负责准备
12、好10mL食用白醋，完成实验2；第三大组各实验小组的学生负责准备好2克左右的废花线铜丝，完成实验3；第四大组各实验小组的学生负责帮助第二大组准备各4g左右碎蛋壳（要求剥去内膜并清洗干净），完成实验4；教师请一个学生协助完成实验5。课前一天布置各组学生准备上述实验用品。上课时，把5个实验方案一起发给学生，但每个实验小组只能按指定要求做一个实验，各组完成实验后汇报本组称量化学反应前后物质质量的变化情况：有大于、等于、小于三种截然不同的结果，是乎没有规律可循了。教师设问：化学反应前后物质质量的变化有没有规律呢？让学生充分议论和猜测。贷：坏账准备 800师生一起分析实验中造成质量不相等的原因，让学生“
13、发现”如果把实验装置改成封闭的，那么，质量大于和小于的也将变成相等了。不仅简单反应中质量相等，并且在复杂多步的反应中质量也是相等的！15、用原型法开发系统时，使用、评价系统原型阶段的主要任务是（ ）当学生从貌似矛盾、无章、冲突的实验结果中，经过思考、对比、整理、总结，“发现”了质量守恒定律的时候，那是多么的有成就感啊！这就是本设计的目标。8.设计实验的优点借：应付账款 500除了实验5以外，其它四个实验的共同点是：使用仪器少、装置简洁，操作简单、反应速度快、结果准确、现象明显、药品用量少、符合环保要求、适合学生操作等。为了保证实验的效果，建议使用量程为100g的天平。加1mL冰醋酸可以加快反应
14、速度，缩短质量变化所需时间。由学生自己准备实验用品，一是增加增加学生动手动脑机会，二是增强实验的吸引力和学生的好奇心理（准备这些用来干什么？），三是培养学生的责任心和信心，四是让学生关注身边的化学物质与化学问题等。结果Y=（X-800）*5%实验1用长的粗铁丝，方便放进和取出；用砂布打磨其中一头，一是让学生看到铁的银白色本色，二是清除铁表面的杂质、增加铁丝表面积加快反应速度。实验2中使用生活物品食用白醋与生活废物碎蛋壳反应，使学生关注身边的化学现象；蛋壳要剥去内膜并清洗干净，使其与醋更好接触，加快反应速度。A.主生产计划B.生产作业计划C.能力需求计划D.物料需求计划实验3中用废花线铜丝加热比铜块和镁条效果好，一是废物利用、便宜，二是增重效果好，三是没有镁条燃烧的光污染和烟污染等。实验5是在一个简单的装置中，实现了复杂的多步（连锁）反应，使学生明白即使在复杂多变的化学反应中，质量仍然是守恒的，从而增加对质量守恒定律的信任。备注：本文是我校开展的中国化学会化学教育委员会基础教育“十二五”规划2012年规划课题初中化学新课程实验设计与创新研究（课题批准号：HJ2012-0034）的系列成果之一。作者：潘国荣，中学高级教师，电话：13017012333. 邮箱：本文发表于中国现代教育装备2013年第24期
