【“喷泉实验”教学设计案例】喷泉实验的原理和运用教学设计

时间：2019-01-07 03:27:10　来源：雅意学习网本文已影响人

　　一、教学理念和背景　　“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”是南宋著名诗人陆游的《游山西村》中的诗句，描述的是诗人游历时遇到山峦重重，水道弯弯，以为无路，却发现实则有路。诗中蕴涵丰富的哲理：即使陷入困境，也可能会出现新的契机；也说明对于身边事物，我们如果能换个角度来观察，摆脱主观的成见，可能会得到很多意想不到的收获。新课标明确要求“教师在教学过程中要注重引导学生质疑、调查、探究，培养学生的独立性和自主性，转变学生学习方式”。现在不少学生对于所学知识只会生搬硬套，迁移能力差，解决实际问题能力差。作为教师，我们应该反思，在平时教学中怎样引导学生换个角度看问题，使他们遇到困难时能够“柳暗花明又一村”。
　　喷泉实验是中学化学实验现象最生动直观的实验之一，在高中化学教学中具有重要的地位。传统的喷泉实验往往将教学重点集中在实验装置和现象的分析上，造成很多学生孤立地学习喷泉实验，对于实验原理及相关知识的迁移等不够重视，这对于培养学生的自主探索能力是不利的。本文以“喷泉实验”教学设计为例，依据实验原理，努力改变学生观察分析问题的视角，引导学生对喷泉实验进行探究、设计、变化，用开放性教学形式，多角度、多侧面引领学生主动进行探究，培养学生的创新型思维。
　　二、教学设计和过程
　　教师：情景引入，诱发思考：壮观的火山喷发、绚丽多姿的音乐喷泉，同学们一定不陌生，你知道火山喷发、音乐喷泉产生的原因吗？图片显示：火山喷发、音乐喷泉（见图1、图2）。
　　图2 亚洲第一大音乐喷泉（西安大雁塔广场喷泉）
　　学生：饶有兴趣，相互交流，得出原因：内部压强增大，超过外界大气压强，产生压强差，从而形成喷泉。
　　教师：同学们，产生喷泉只能通过增大压强吗？让我们来看一下HCl的喷泉实验装置（见图3）。
　　提出问题：该装置为什么会产生喷泉？
　　学生：HCl极易溶于水，将滴管中的水挤入烧瓶后，烧瓶中气压减小，烧杯中的水就能源源不断地被吸入烧瓶。
　　教师：归纳总结：产生喷泉的直接原因――压强差，要产生喷泉的必要条件是：P（外界压强）＞P（瓶内气体压强）+P（水柱产生的压强）（见图4）。
　　具体方法有二：
　　方法1：保持P不变，增大P，产生压强差，如火山喷发和音乐喷泉。
　　方法2：保持P不变，减小P，产生压强差，如HCl的喷泉实验。
　　教师：引发喷泉的操作是什么？
　　学生：将滴管中的水挤入。
　　教师：发散思考：同学们，你能否用图5装置完成喷泉？
　　学生：相互交流，发表各种意见。
　　生1：缺少引发喷泉的装置，故无法产生喷泉。
　　教师：很好，说明这位同学考虑了引发喷泉的关键操作，还有不同意见吗？
　　生2：虽然这里缺少滴管，但我们可以采用其他方法来引发喷泉，比如：用手（或热毛巾等）将烧瓶捂热，HCl受热膨胀，一部分顺玻璃导管被赶出，过会儿手拿开，HCl收缩，气压减小，有压强差，就可以发生喷泉了。
　　教师：充分肯定该生意见，并介绍一些其它的方法，如用冷却剂冷却一段时间再打开夹子，或用注射器通过长玻璃导管，将水注射烧瓶中，立即将长玻璃导管插入水中，等等。
　　发散思考：如果图3装置，烧瓶中气体为氯气，其它不变，能产生喷泉吗？如果不能，可以采用什么方法？
　　学生：议论纷纷，逐渐意见变为一致：不能，因为氯气只是可溶于水，不能使烧瓶中气压发生显著减小。要产生喷泉，就要增大氯气溶解度，可以将烧杯和滴管中的水换为NaOH溶液。
　　教师：总结：中学化学中常见的能形成喷泉实验的气体和吸收剂（表1）
　　以上方法都是在不改变外界压强的情况下，减少烧瓶中气压，从而产生喷泉的。
　　教师：创设新的情境：同学们，让我们来换个思维角度，如果规定图3烧瓶中气体的物质的量保持一定，无法通过减少烧瓶中气压来引发喷泉，如何实现喷泉？
　　学生：纷纷发表自己的看法，经讨论，同学们得出一致看法：只能增大外界压强，但如何做，一筹莫展。
　　教师：及时点拨：在烧杯中真正需要增大的是虚线框中气体的压强（见图6）；进一步提问：怎样只增大虚线框内的气体的压强？请大家画出实验装置。
　　学生：思考后很多同学都找到了正确的方法：改用锥形瓶并使用橡皮塞密封即可（见图7）。
　　图6 装置示意图?摇?摇 ?摇?摇?摇图7 装置示意图
　　教师：趁热打铁：如何增大锥形瓶中被密封处气体的压强？
　　学生：发表各种意见，相互交流。
　　生1：锥形瓶中加入盐酸和CaCO，产生CO，增大气压；
　　生2：锥形瓶中加入金属钠和水产生氢气，增大气压（见图8）；
　　生3：将锥形瓶的水换成易挥发的液体，如酒精，并将锥形瓶浸入水槽中，加入浓硫酸或生石灰等溶于水放热的物质，使锥形瓶中蒸气变多，气压增大，从而产生喷泉（见图9）。
　　图8 装置示意图?摇?摇?摇?摇?摇图9 装置示意图
　　教师：创设新的情境：让我们回到图3，大家都知道如果在烧杯的水中加入紫色石蕊试液，烧瓶中将出现红色喷泉，下面请同学们完成一道例题。
　　例：填表（见表2）
　　学生：纷纷动手，填表。
　　教师：综合学生意见，给出参考答案（见表3）
　　表3
　　教师：思维拓展：喷泉不只可以变色，还可以人为控制，请同学们分析以下装置（见图10）。
　　问题1：若要在烧瓶Ⅱ中产生喷泉，烧瓶I中不产生喷泉，该如何操作？
　　问题2：若先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管，在烧瓶II中可观察到的现象是什么？
　　问题3：若通过挤压胶头滴管和控制活塞的开关，在烧瓶I中产生喷泉，烧瓶II中不产生喷泉，该如何操作？
　　学生：饶有兴趣，相互启发。
　　教师：综合学生意见，给出参考答案：
　　问题1：先打开a、b活塞，再挤压胶头滴管（或先挤压胶头滴管，再打开a、b活塞）。
　　问题2：导管口处产生白烟。
　　问题3：先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管（或先打开a活塞，挤压胶头滴管，再打开c活塞）。片刻后，关闭a，然后打开b活塞。
　　思维启发：若在烧杯中滴加紫色石蕊试液，控制a、b、c开关，还可以分别得到红色和蓝色喷泉，请同学们回去后思考具体操作。
　　三、案例分析和反思
　　前苏联著名教育家和心理学家赞可夫先生曾说：“教会学生思考，这对于学生来说，是一生中最有价值的本钱。”学生的思维是开放的，教师的职责是把学生的创造性思维最大限度地发掘出来，因此，我们应该考虑如何利用有限的课堂时间充分调动学生的思维积极性，培养他们不断探索、敢于质疑的科学精神和品德。
　　在本案例中，我通过对自然界存在的喷泉现象和HCl喷泉实验装置的比较，分析产生喷泉的原因，抓住压强差这个关键，迁移到其它装置，使学生的视角在不知不觉中，将喷泉装置和其它熟悉的知识和实验仪器联系到一起。实践证明，整堂复习课，学生们都非常投入地进行探讨和解决问题，不仅学到了知识，而且学到了善于分析问题、思考问题、解决问题的方法。很多同学都开始尝试对同一问题从不同角度、不同侧面去思考，用不同方法去解决，达到了较好的教学效果。
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