创新微型喷泉实验在化学课堂教学中的应用

王优媛+陈迪妹

摘 要：对普通的喷泉实验加以创新与改进，重新设计的创新微型喷泉实验不仅能使以学生为主体的探究性实验在化学课堂教学中方便、安全地进行，而且能够有效地培养学生的创新思维和动手操作能力，促进学生科学素养的提升。

关键词：化学课堂；微型实验；创新实验；喷泉原理；课堂教学；应用

中图分类号：G642.423 文献标志码：A 文章编号：1008-3561（2016）31-0079-02

一、教材实验分析

喷泉实验是中学化学中的一个重要的学习氨气性质的实验，目的是验证氨气极易溶于水。该实验的趣味性强，效果直观明显，能够为学生的学习带来直接的体验。但是教材中的喷泉实验装置使用的氨气量比较大，采取双孔橡皮塞同时连接玻璃导管和胶头滴管，还需要借助铁架台搭建和固定，存在药品用量多、操作烦琐、仪器不易携带、气密性难保证等缺点。通过改进教材中的装置，用一个50 ml圆底烧瓶代替教材中的250 ml圆底烧瓶，用1ml注射器代替胶头滴管，在实验仪器和药品的用量上实现微型化实验创新，可实现学生分组实验。

二、教学对象分析

高一阶段的学生兴趣广泛，思维敏捷，观察和动手能力强。因此，在学习“氨气的性质”时，若结合简单易行而且现象明显的学生微型实验，更能激起学生的学习兴趣。学生通过微型实验认识氨气极易溶于水以及一水合氨的弱碱性等知识内容，通过创新实验实现多色喷泉，有助于促进学生创新思维发展，提高学生动手操作能力。

三、教学目标

A.知识与技能目标：能说出氨气在喷泉实验中表现出的性质，了解喷泉实验的原理及其在中学化学实验中的运用。B.过程与方法目标：通过对微型实验的现象进行分析归纳出氨气性质的过程，学习利用化学实验探究物质性质的方法；通过对实验装置的改进以及实验方案的设计，了解创新的途径，培养学生的创新实践能力。C.情感态度与价值观目标：通过小组合作讨论创新方案并完成实验的过程，培养学生良好的与人合作与交流的品质；通过观察多色喷泉的实验现象，感悟实验中物质的变化，体验化学实验的过程和乐趣。

四、教学重难点

教学重点：认识氨气极易溶于水，形成的一水合氨显碱性的性质。突出方法：探究性学习法、观察学习法。教学难点：分析喷泉原理以及原理的延伸运用。突破方法：合作讨论法。

五、主要教学用品

A.实验仪器：浓氨水、氢氧化钠固体、蒸馏水、碳酸钙、稀盐酸、酚酞指示剂、紫色石蕊试液、50ml小烧杯、50ml三颈烧瓶、玻璃棒、单孔塞、橡胶管、1ml注射器、止水夹等。B.多媒体展示类：公园喷泉短视频、实验步骤与装置图、可乐与苏打喷泉实验视频等。

六、教学过程

（1）创设情境。教师展示公园喷泉的短视频，让学生简要说出喷泉的原理。学生回答：水泵将水经过一定压力通过喷头喷射出来。设计意图：为学生了解氨气的喷泉原理做好铺垫。

（2）引出问题。教师提问：能否利用氨气和水制造喷泉？那么氨气和水在一起必须满足什么条件？学生猜想：氨气可能溶于水。设计意图：培养学生大胆猜想的意识。

（3）设计实验，确定方案。教师引导：如何设计实验验证你的猜想？准备：安排同桌两人为一组，每组分发一套相关实验器材和药品（烧瓶中已预先收集好氨气）。提示：教材中的装置可能存在哪些需要改进的地方？学生根据手中的器材，参考教材中的实验装置，在教师引导下，同桌讨论创新喷泉微型实验方案，绘制实验装置。设计意图：鼓励学生自己设计实验，培养学生的实验设计能力；鼓励学生相互讨论，培养合作与交流的能力。

（4）实施实验，观察现象。在教师引导下得出创新喷泉微型实验方案，投影实验步骤与装置图，进行实验。强调实验注意要点：装置气密性要好；实验开始时先推少量注射器中的水，再打开止水夹。观察要点：烧杯中滴有酚酞的水溶液的现象与烧瓶内现象。两名学生合作搭建装置，按照步骤规范操作，一人观察，一人记录，讨论原理。实验现象及原理：观察到烧杯中滴有酚酞的水溶液喷上去了，在烧瓶中形成红色喷泉。原因是氨气极易溶于水，氨气气体减少，导致瓶内压强小于外界压强，溶液被压进尖嘴玻璃管形成喷泉。由于形成的一水合氨可部分电离出铵根离子和氢氧根离子，所以溶液显碱性，喷泉呈现红色。设计意图：在操作前提醒注意事项，培养学生的安全意识；培养学生的动手操作能力和观察能力，并引导学生学习如何观察与描述实验现象。

（5）得出结论。教师提问：由实验现象能得出哪些与氨相关的结论？学生得出结论：氨气极易溶于水形成氨水，一水合氨可部分电离出铵根离子和氢氧根离子，氨水显碱性。设计意图：培养学生从实验现象推导、归纳结论的能力。

（6）评价交流。教师请实验成功的学生分享实验要点，未成功的学生分析失败的原因。学生总结经验：装置气密性要好；烧瓶中的氨气要充满且干燥，操作要规范等。设计意图：通过对实验的总结与反思，让学生认识到成功和失败都是成长的收获。

（7）实验拓展。教师提问：若将烧杯中滴有酚酞的水溶液（烧杯A ）改成滴有紫色石蕊试剂的水溶液（烧杯B），现象是怎样的？ 能否做成双色喷泉？学生回答：可观察到有蓝色喷泉，能做成双色喷泉。教师进行双色喷泉实验：取用另一预先收集好氨气的烧瓶，搭好同样的装置；实验开始时先推少量注射器中的水，再打开止水夹，待烧杯A中的水喷上去一半时，关闭止水夹，换成烧杯B，再打开止水夹，观察现象。学生观察实验现象：可观察到双色喷泉，溶液上层是蓝色，下层是红色，交界处是紫色。设计意图：通过喷泉实验的趣味拓展，更能激起学生的学习兴趣。

（8）自主探究。教师提问：哪些常见气体和液体可以组合做成喷泉实验？利用喷泉实验原理，能否选择一组利用微型实验仪器设计出它的喷泉实验？（考虑时间，可选做安全性较高的二氧化碳与氢氧化钠喷泉实验）学生同桌间相互讨论，举例说明。易溶于水的气体和水，如HCl、NH3、NO2，能与氢氧化钠溶液反应，如CO2、Cl2、H2S、SO2。设计意图：科学探究的最高境界是学生能够自主探究，开放性实验教学是培养创新型人才的必要途径。

（9）联系生活。教师展示可乐与苏打的趣味喷泉实验视频。学生思考：身边的哪些物质和材料可以用来做科学实验。设计意图：感受生活与化学的紧密联系，体会化学就在身边。

（10）归纳总结。教师引导学生从多角度对本节课进行总结，并提出存在的疑问。学生进行总结交流。设计意图：学生的思维比较单一，除了总结知识，需要引导从实验方法、改进创新等多方面进行总结归纳。

（11）作业设计。教师布置巩固性作业，点拨订正答案。学生当堂独立完成巩固性作业，根据教师的点拨同学相互批阅。设计意图：巩固基本知识，训练思维能力。

七、教学反思

采取微型实验进行教学，具有一定的现实意义。因为中学化学实验在化学教学中扮演着非常重要的角色，而实验的微型化更是受到化学实验教学改革极大的青睐。国内多数中学化学教学的现状是：由于课时量、实验仪器和药品数量受到限制，使得教材中的很多实验学生无法亲自动手完成，只能由教师来做演示实验，极大地影响了学生的动手能力和创造能力。同时课堂上完全采取教师讲、学生听的教学方式，无法提高教学质量。常规的实验还会需要更多的药品和仪器，同时造成环境污染。因此，在中学化学实验中逐步实施微型实验，既节约资源，又简易安全，对于提高学生的创造力是相当有帮助的。该创新喷泉微型实验的教学设计具有以下的特点。一是改进演示实验，激发实验创新。学生实验时，常常会出现装置搭设麻烦、耗时长、药品用量大的现象，影响实验操作的进展。而本试验对课本中的实验装置进行了合理的微型化，寻找可替代性强的微型仪器，利用改进的探究性实验培养学生科学思维与创新能力。二是改进合作方式，贯彻教学理念。将实验设计成同桌合作实验的形式，改变多人一组、人云亦云、学生亲自动手的机会不均衡的现象，不仅可以巩固知识、培养技能，还能发挥个人创新能力，更加切实地提高学生的科学探究能力。三是通过实验的趣味拓展和自主探究，还可以激励学生产生强烈的求知欲，主动地学习新知，也提高了探究精神和实际操作能力，引导学生不断地思考和探索，有助于他们创新思维和能力的培养，提高了学生的科学素养。

参考文献：

[1]姚明站.微型实验探究教学设计[J].化学教学，2007（06）.

[2]钟志健.喷泉实验教学的三维设计[J].化学教学，2011（01）.