綜合實踐活動中氣體系列性質(zhì)驗證器的設計制作

康峰 袁靜

摘 要：因為化學實驗及其實驗裝置的設計無不滲透著技術(shù)的思想和方法，化學實驗裝置的改進和化學實驗教具的革新也無不運用技術(shù)的思想和方法。所以，我們一旦了解和掌握一定的通用技術(shù)，進入化學實驗室每做一個實驗，不僅僅是為觀察實驗現(xiàn)象、得出實驗結(jié)論，更重要是應有問題意識，對于教材上一些設計欠完美的實驗要能發(fā)現(xiàn)問題，并能用技術(shù)的思想和方法去研究解決。這樣，我們才會不由自主地用技術(shù)的思想和方法去自覺進行化學實驗的創(chuàng)新。

關鍵詞：通用技術(shù);走進;化學實驗室;融合教學;實驗創(chuàng)新

在中學化學實驗室里，有很多為我們所不知而需要解答的話題，這就是問題。問題的形式是多種多樣的，比如科學探究方面的，實驗操作方面的，還有技術(shù)與設計等方面的等等。要解決好此類問題，最有效的途徑就是反復實踐，實踐是動手動腦的過程也是解決實際問題的過程。筆者通讀完通用技術(shù)課程的必修教材《技術(shù)與設計1》《技術(shù)與設計2》和相關技術(shù)教育的資料后，深感化學教師、化學實驗員和同學們學習掌握通用技術(shù)的重要性。因為化學實驗及其實驗裝置的設計無不滲透著技術(shù)的思想和方法，化學實驗裝置的改進和化學實驗教具的革新也無不運用技術(shù)的思想和方法。所以，我們一旦了解和掌握一定的通用技術(shù)，進入化學實驗室每做一個實驗，不僅僅是為觀察實驗現(xiàn)象、得出實驗結(jié)論，更重要是應有問題意識，對于教材上一些設計欠完美的實驗要能發(fā)現(xiàn)問題，并能用技術(shù)的思想和方法去研究解決。這樣，我們才會不由自主地用技術(shù)的思想和方法去自覺進行化學實驗的創(chuàng)新。這里所說的實驗創(chuàng)新是指繼承為前提的創(chuàng)新，即“發(fā)現(xiàn)問題、研究問題和解決問題的過程”[1]。下面將我們運用技術(shù)思想和方法，如何研究解決一些中學化學實驗的微型化、綠色化問題和如何進行低成本教具研制等實例列舉如下：

如在做人教版（2004年初審通過）普通高中課程標準實驗教科書化學①（必修）第90頁“【實驗4—7】二氧化硫溶于水并測定溶液的酸堿度和品紅溶液的反應”實驗后，結(jié)合教材中的“學與問”欄目內(nèi)容，筆者輔導學生設計制作了“微型環(huán)保的氣體系列性質(zhì)驗證器”（見圖6）。在設計制作的過程中，要求他們用通用技術(shù)課程《技術(shù)與設計1》教材中的具體技術(shù)方法，親歷了技術(shù)設計、材料選用、技術(shù)制作、過程評價、對比權(quán)衡、優(yōu)化定形等一系列體驗過程，使他們首先明確了化學實驗創(chuàng)新中的自制教具過程，完全是通用技術(shù)的運用過程;其次理解了該教具的結(jié)構(gòu)是將二氧化硫氣體的制備、系列性質(zhì)驗證和吸收防污染三個系統(tǒng)融為一體的一個系統(tǒng)整體，加深了對結(jié)構(gòu)與設計、系統(tǒng)與設計抽象技術(shù)的進一步理解;當然也對二氧化硫氣體的特性掌握得更加全面系統(tǒng)、更為牢固難忘了?，F(xiàn)將該教具設計制作和使用的方方面面介紹如下：

1 設計思想

教具在設計時應采用技術(shù)思想和方法，考慮教具的結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)應具有綜合性和簡易性，能將氣體系列性質(zhì)的驗證集于一體以強化對比性但又不失科學合理性，體積應當微型化以確保實驗的微量化;教具制作時要體現(xiàn)綠色化學思想，絕對選用無毒無害材料，最好能利用環(huán)保、廢舊物品;還應考慮在教師指導下學生會親手制作，以訓練他們的動手操作能力?？傮w上應達到將通用技術(shù)的思想和方法滲透到自制教具的設計制作之中，在加強化學實驗教學的同時巧妙提升學生的技術(shù)素養(yǎng)。

2 制作材料

50mL塑料注射器5個，醫(yī)用輸液器上的小橡膠帽1個，醫(yī)用輸液器上的塑料導管少許。

3 制作方法

拆下5個注射器上的活塞，在每個活塞的邊緣上用小刀挖一個小豁口，剪4段長4mm塑料導管分別放到4個活塞的小豁口上，并分別安裝在某一支注射器針筒內(nèi)10mL、20mL、30mL、40mL刻度處，在另一個活塞的邊緣小豁口上連接一個長約15mm塑料導管，安裝在注射器針筒內(nèi)50mL刻度處，見圖6所示。

4 使用方法

現(xiàn)以教材中的【實驗4—7】驗證二氧化硫性質(zhì)的實驗為例說明：

1）在反應室和4個性質(zhì)驗證室里從左到右分別依次加入亞硫酸鈉、紫色石蕊試液、品紅試液、氫硫酸和溴水。

2）在尾氣導管上連接一個小漏斗，倒扣在250mL燒杯內(nèi)盛有氫氧化鈉溶液的表面上進行尾氣吸收。

3）用另一支5mL注射器吸取3mL50﹪的硫酸，扎入小橡膠帽將硫酸加入到反應室中，反應馬上進行，產(chǎn)生的氣體通過導氣管依次進入性質(zhì)驗證室，觀察到性質(zhì)驗證室里從左到右分別依次出現(xiàn)紫色石蕊試液變紅、品紅褪色、淡黃色沉淀和溴水褪色的現(xiàn)象，驗證了二氧化硫的水溶液顯酸性、漂白性、氧化性和還原性。

4）若要觀察某一可燃氣體燃燒所發(fā)出的火焰時，在尾氣導管上連接一個注射器針頭用火點燃。

5 用途和特點

該綜合式教具除了能做“二氧化氣體系列性質(zhì)驗證”實驗外，還可以做硫化氫、氯化氫、二氧化氮、一氧化氮、乙炔和氫氣等系列氣體的系列性質(zhì)驗證實驗。

該三系統(tǒng)組合式教具的設計、制作及使用過程，能啟發(fā)學生的創(chuàng)新思維意識、培養(yǎng)和訓練學生動腦、動手能力，是通用技術(shù)實踐與化學實驗融合教學的過程，也是將知識與技能結(jié)合、過程與方法結(jié)合、提高學生情感態(tài)度與價值觀的過程。這一技術(shù)思想和方法滲透到學科教學的過程，是提高學生技術(shù)素養(yǎng)的有效舉措，符合新課程理念。

隨著科學技術(shù)突飛猛進的發(fā)展和化學學科教學質(zhì)量的不斷提高，技術(shù)創(chuàng)新已成為我們化學實驗室無時不有、無處不用的客觀存在?；瘜W實驗的創(chuàng)新就是化學實驗教學領域內(nèi)的技術(shù)創(chuàng)新，是我們開展實驗改進、教具創(chuàng)新和探究實驗過程的重要措施和方法。每個實驗的設計、裝置的選定及實驗的過程，無不蘊含著技術(shù)的思想和方法。因此，將通用技術(shù)的理念滲透到化學實驗教學，用技術(shù)的思想和方法開展化學實驗，就是培養(yǎng)學生觀察現(xiàn)象能力、動手實踐能力、動腦設計能力、發(fā)現(xiàn)分析和解決問題能力等技術(shù)思想和方法的有效途徑，是提高學生技術(shù)素養(yǎng)的第二課堂活動內(nèi)容。技術(shù)素養(yǎng)是當代青少年需要迫切提高和不能不具備的基本素養(yǎng)，而通用技術(shù)課程就是用以提升技術(shù)素養(yǎng)的供普通高中學生必修的技術(shù)課程。相信通用技術(shù)在化學實驗室的實踐和應用，對廣大同學的發(fā)展具有廣泛遷移價值，它的實踐過程是“同學們主動建構(gòu)知識、不斷拓展能力、形成良好情感態(tài)度與價值觀的過程，是一個富有生機、充滿探究、方式多元的過程。[2]”這一過程“一定會成為同學們豆蔻年華中夯實基礎、挑戰(zhàn)自我、享受創(chuàng)造與發(fā)展樂趣的美好生活的一部分。[3]”

讓綜合實踐課程走進化學實驗室，是推動化學實驗創(chuàng)新、提高化學實驗教學水平的有效措施。我們還在不斷地探索，深信綜合實踐課程今后定將在實驗室繼續(xù)顯示出不可估量的優(yōu)越性、不斷產(chǎn)生無窮大的運用性效果。

參考文獻

[1]韓獨石.用創(chuàng)新實踐經(jīng)驗詮釋創(chuàng)新理念[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2012（8）：144.

[2]顧建軍等.技術(shù)與設計1[M].江蘇教育出版社，2009（5）第3版.

[3]顧建軍等.技術(shù)與設計2[M].江蘇教育出版社，2009（5）第3版：04.