趣味化学实验“群蛇狂舞”的设计.pdf

SHIYAN JIAOXUE YU YIQI2023年第7期实验改进与创新趣味化学实验“群蛇狂舞”的设计王都留，燕翔（陇南师范高等专科学校，甘肃陇南 742500）摘要：利用葡萄糖酸钙片、细黄土等作为原料，科学设计了“群蛇狂舞”系列趣味化学实验。该系列趣味化学实验效果明显，成功率高，材料来源广泛且廉价易得，操作简单，安全系数高，可以作为初中化学课或小学科学课堂上的趣味科学实验，能培养学生的实验动手能力和创新思维能力，充分调动学生学习自然科学的兴趣，具有较高的推广价值。关键词：趣味化学实验；群蛇狂舞；做中学；科学DOI：10.19935/ki.1004-2326.2023.07.019我国中小学教育普遍存在的问题是学生课业负担重，机械性的作业多，动手操作和社会实践的学习活动少，学生学习兴趣不高，从小学开始，就有部分学生逐渐出现厌学情绪，且随着学段的增高，厌学的程度也在增加1，特别是中小学生对自然科学的喜爱程度随学段的升高而降低2，而低年级的小学阶段是学生对自然科学学习产生兴趣的重要时期3。为了体现“做中学”的教学理念，培养创新型人才，实现科技强国的战略目标，从 2001 年起，我们国家加大了小学科学课和综合实践活动课的课时比例，同时把科学课的教学效果纳入了教学质量的考评体系4-6。2022年9月，教育部新修订的 义务教育科学课程标准 正式实施，要求在19年级开设（初中阶段可选择分科开设物理、化学、生物学）科学课程。科学课程理念之一是“倡导设计学生喜闻乐见的科学活动，创设愉快的教学氛围，保护学生的好奇心，激发学生学习科学的内在动机”。通过教学，教师培养学生“对自然的好奇心，以及批判和创新意识”，鼓励学生“动手动脑做科学”，倡导探究性学习，如做实验、制作模型、观察、测量等，保护学生的好奇心7。2019 年底，有学者通过对全国 5 696 名中小学生的调查发现，孩子年龄越大，想当科学家的占比越少8。趣味化学实验趣味性强，能激发学生的求知欲望，提高学生对于自然科学的学习兴趣，丰富学生对于化学知识以及化学学科在生活中的作用的认识与理解，提高学生的动手能力和化学实验水平，实现培养学生热爱科学、提高学科素养的目的9。科学合理地设计趣味化学实验内容，将创新性、趣味性、视觉体验效果、贴近生活等特点结合起来，使学生产生强烈的求知欲望和探究欲望，调动学习的积极性。将趣味化学实验应用于中学化学实验教学、儿童科学启蒙教育及化学科普教育等方面，可以培养小学生的开拓、创新及合作精神10-11。为了激发学生学习化学的兴趣，为课堂教学提供方便、安全、效果明显的趣味实验，笔者设计了5个“群蛇狂舞”系列化趣味化学实验，利用身边普通的材料完成，实验成本低廉，使学生充分接触和体验科学实验，教学效果较好，对学生吸引力强。1用细黄土做“群蛇狂舞”实验1.1实验用品（1）药品：葡萄糖酸钙片（西安利君沙制药有限责任公司生产，主要成分为葡萄糖酸钙，辅料为淀粉）、细黄土、无水乙醇溶液。（2）器材：剪刀、火柴、酒精灯、玻璃长滴管、药勺、镊子、玻璃滴管、细铁丝、不锈钢小浅盘。1.2实验过程（1）课前，从野外取适量细黄土，在研钵中研细、晒干，过80目筛子，弃去沙子和大的颗粒，装瓶备用。（2）取一个不锈钢小浅盘，在中间用细土铺成一个直径约2 cm的“小盘子”形状，周围高中间低。（3）取一粒葡萄糖酸钙片，用小刀切割成46小粒，将其连同切割时产生的碎屑全部放入细黄土铺成 542023 年第7期实验改进与创新的小盘中央。（4）在小盘子中心位置滴加1滴管无水乙醇溶液。（5）迅速用火柴点燃酒精，观察实验现象（图1）。图1用细黄土做“群蛇狂舞”实验1.3实验现象随着酒精的燃烧，大小不同的葡萄糖酸钙片立即生成长短不一的“白蛇”，向四面八方“出动”，有的细小，有的粗大，有的低矮，有的高大，形成非常美观的多个“群蛇狂舞”图案。2用沙子做“群蛇狂舞”实验2.1实验用品（1）药品：葡萄糖酸钙片、细河沙。（2）器材：剪刀、火柴、酒精灯、玻璃长滴管、药勺、镊子、玻璃滴管、细铁丝、不锈钢小浅盘。2.2实验过程（1）从河里捞出细河沙，晾干，过80目的筛子，除去粗沙粒，收集细沙装瓶，备用。（2）取一个不锈钢小浅盘，在中间用沙子铺成一个直径约2 cm的“小盘子”形状，周围高中间低。（3）取一粒葡萄糖酸钙片，用小刀切割成46小粒，将其连同切割时产生的碎屑全部放入沙子铺成的小盘中央。（4）在小盘子中心位置滴加1滴管无水乙醇溶液。（5）迅速用火柴点燃酒精，观察实验现象（图2）。图2用沙子做“群蛇狂舞”实验2.3实验现象实验现象同上。3用研细的食盐粉末做“群蛇狂舞”实验3.1实验用品（1）药品：葡萄糖酸钙片、食盐粉末（用食盐研成的粉末）、无水乙醇溶液。（2）器材：剪刀、火柴、酒精灯、玻璃长滴管、药勺、镊子、玻璃滴管、细铁丝、不锈钢小浅盘。3.2实验过程（1）取一个不锈钢小浅盘，在中间用食盐粉末铺成一个直径约2 cm的“小盘子”形状，周围高中间低。（2）取一粒葡萄糖酸钙片，用小刀切割成46小粒，将其颗粒连同切割时产生的碎屑全部放入研细的食盐粉末铺成的小盘中央，尽量布放在小盘的四周，并竖直放置。（3）在小盘子中心位置滴加1滴管无水乙醇溶液。（4）迅速用火柴点燃酒精，观察实验现象（图3）。图3用食盐粉末做“群蛇狂舞”实验3.3实验现象实验现象同上。4用粉笔灰做“群蛇狂舞”实验4.1实验用品（1）药品：葡萄糖酸钙片、粉笔灰（收集写完板书后掉落的粉笔末）、无水乙醇溶液。（2）器材：剪刀、火柴、酒精灯、玻璃长滴管、药勺、镊子、玻璃滴管、细铁丝、不锈钢小浅盘。4.2实验过程（1）取一个不锈钢小浅盘，在中间用粉笔灰铺成一个直径约2 cm的“小盘子”形状，周围高中间低。（2）取一粒葡萄糖酸钙片，用小刀切割成46小粒，将其颗粒连同切割时产生的碎屑全部放入细的粉笔灰铺成的小盘中央，尽量布放在小盘的四周，并竖直放置。（3）在小盘子中心位置滴加1滴管无水乙醇溶液。（4）迅速用火柴点燃酒精，观察实验现象（图4）。4.3实验现象实验现象同上。55SHIYAN JIAOXUE YU YIQI2023年第7期实验改进与创新图4用粉笔灰做“群蛇狂舞”实验5用水泥做“群蛇狂舞”实验5.1实验用品（1）药品：葡萄糖酸钙片、水泥、无水乙醇溶液。（2）器材：剪刀、火柴、酒精灯、玻璃长滴管、药勺、镊子、玻璃滴管、细铁丝、不锈钢小浅盘。5.2实验过程（1）取一个不锈钢小浅盘，在中间用水泥铺成一个直径约2 cm的“小盘子”形状，周围高中间低。（2）取一粒葡萄糖酸钙片，用小刀切割成46小粒，将其颗粒连同切割时产生的碎屑全部放入细的水泥铺成的小盘中央，尽量布放在小盘的四周，并竖直放置。（3）在小盘子中心位置滴加1滴管无水乙醇溶液。（4）迅速用火柴点燃酒精，观察实验现象（图5）。图5用水泥做“群蛇狂舞”实验5.3实验现象实验现象同上。6“群蛇狂舞”系列实验原理分析葡萄糖酸钙，分子式为 Ca（C6H11O7）2，一般含有一分子的结晶水，为白色结晶性或颗粒性粉末，熔点为201 （分解），无臭，无味，易溶于沸水。葡萄糖酸钙作为普通药物，用于补充人体钙质12。葡萄糖酸钙燃烧反应的化学方程式为：C12H22CaO14 H2O+11O2=点燃12CO2+12H2O+CaO。生成的产物氧化钙呈白色，燃烧产生的二氧化碳在熔化的葡萄糖酸钙和淀粉的混合物内部不易逸出，在里面顶着黏稠物向外面伸长，形成“群蛇狂舞”的奇妙现象，生动有趣。7结语系列趣味化学实验“群蛇狂舞”可利用细黄土、沙子、食盐粉末、粉笔灰或水泥等材料，实验效果良好。从取材方便、成本低廉、实验效果好、对环境友好等方面综合考虑，建议选用细黄土和沙子来完成比较适宜。该实验安全性好，完全可以让学生自己动手完成整个实验过程，充分体现“做中学”的教育理念，从而提高学生的科学素养，激发学生学习自然科学的兴趣，在中学化学课、小学科学课教学中具有较高的推广价值。（基金项目：甘肃省陇南市科技基金项目“改性核桃壳活性炭的制备及其对 Pb2+和 Zn2+吸附性能的研究”，编号：2019-ZD-12）参考文献1 孟四清，陈志科，李强，等.天津市中小学生厌学状况的调查J.天津市教科院学报，2009（3）：46-49.2 黄健毅.西南民族地区中小学生科学态度及其影响因素研究 D.重庆：西南大学，2017.3 唐思晴.云南大学学生理工科（STEM）学习兴趣调查 D.昆明：云南大学，2015.4 孙玉花.杜威“做中学”课程思想及其对中小学课程改革的启示 D.哈尔滨：哈尔滨师范大学，2016.5 韦钰.“做中学”科学教育改革实验的起步 J.基础教育课程，2019（19）：7-13.6 朱永新，王伟群.新科学教育：从思想到行动 J.教育研究，2019，40（2）：153-159.7 中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准（2022年版）S.北京：北京师范大学出版社，2022.8 万安.谁偷走了中国孩子的科学梦？J.课堂内外（作文独唱团），2017（4）：18-19.9 陈凯，陈博，赵钧若.基于趣味化学实验的小学生化学启蒙教育 J.化学教育，2010，31（9）：38-41.10 雷以柱，王倩，万亚荔，等.“化学印章”与“化学打印机”趣味化学实验的设计 J.化学教学，2019（2）：66-69.11 李旭娃，伏军贤，吴小平，等.对几个趣味实验的探究 J.化学教学，2020（12）：61-63.12 高鸿宾.有机化学 M.第四版.北京：高等教育出版社，2005.56