现代教育技术下的自制教具在初中化学实验教学中的应用.docx

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现代教育技术下的自制教具在初中化学实验教学中的应用

基于现代教育技术下的自制教具在初中化学实验教学中的应用研究

摘要：

化学是一门以实验为基础的科学。

化学教学离不开实验，而实验教学又少不了教具。

一方面，在现有的初中化学教材中，某些实验存在着现象不明显、操作比较复杂和环境污染等诸多问题。

另一方面，现代教育技术又能解决实验教学中存在的一些问题，促进教育的发展。

基于此，对教材实验中的教具进行改进和创新，并将现代教育技术引入初中化学实验教学当中，势在必行。

笔者通过大量的文献阅读和实验探究，将实验室常用的试管和注射器结合起来（“万能通”），并利用智能黑板和投屏软件（希沃授课助手），成功的实现了将一套教具应用于多个实验的研究。

该教具能够“一具多用”，它简化了实验操作、放大了实验现象、增强了学习兴趣、提高了教学效果，培养了创新精神、树立了环保意识。

关键词：

现代教育技术；自制教具；化学实验；创新

一．研究现状

化学是一门以实验为基础的科学。

实验是初中化学教学的基础，是化学教学过程中的重要环节，是培养学生动手操作能力和创新精神的重要途径，也是学生学习化学的重要方法之一。

化学教学离不开实验，而实验教学又少不了教具。

在现有的初中化学教材中，部分实验存在着现象不明显、操作比较复杂、实验误差较大、教具专一性太强及其环境污染等一系列问题[1]。

而现代教育技术又能够于优化实验过程，提升教学效果；克服时空局限，方便课堂教学；进行模拟实验，提升实验教学的安全性和环保性[2]。

基于此，利用实验室常用的仪器和生活中的简易用品，对教材实验中的教具进行改进和创新，并将现代教育技术引入化学实验教学当中，与传统实验有机的结合起来，显得非常有必要。

笔者在大量的文献阅读和实验探究的基础上，将试管和注射器结合起来，辅之以其他的仪器（如图1所示），并利用智能黑板和希沃授课助手等投屏软件[3-4]，成功地实现了将一套教具-万能通应用于多个实验的探究。

该教具能够一具多用，它简化了实验操作、放大了实验现象、增强了学习兴趣、提高了教学效果，培养了创新精神、树立了环保意识。

图1

二．应用研究

1.自制教具万能通1.0在质量守恒定律中的应用

质量守恒定律需要在密闭的容器中进行，笔者利用自制教具万能通1.0将碳酸钠粉末放在试管中，用注射器吸取稀盐酸溶液，再将注射器内的稀盐酸注入试管中，实现了在密闭的环境中验证质量守恒定律，如图2所示。

图2

2.自制教具万能通1.0在分子运动现象中的应用

浓氨水具有强烈的刺激性气味，笔者利用自制教具1.0将浓氨水注入在试管中，立刻用橡皮塞将试管塞住，然后再用注射器吸取无色酚酞溶液，利用浓氨水的挥发性使注射器中的酚酞溶液变红来证明分子的运动现象；同时在试管下面加一个烧杯，烧杯中分别放入热水和常温下的自来水来探究温度对分子运动的影响，如图3所示。

图3

3.自制教具万能通2.0在测定空气中氧气含量的应用

教材空气中氧气含量的测定实验存在一些不足[5]，如在集气瓶外点燃红磷会污染空气、伸入瓶中的速度太慢会使结果偏大、实验前导管中如果不装满水会使结果偏小等问题。

笔者利用自制的教具2.0将白磷放在试管中，在注射器中吸入紫色石蕊溶液，利用烧杯中的热水来引燃白磷，实现了在封闭的装置中测定空气中氧气的含量，如图4所示。

冷却后打开止水夹，仔细观察紫色石蕊溶液的变化情况。

图4

4.自制教具万能通3.0在稀释浓硫酸中的应用

浓硫酸溶于水会放出大量的热，但视觉上几乎观察不出来，且浓硫酸具有强烈的腐蚀性。

笔者利用自制的教具3.0来稀释浓硫酸，先将浓硫酸加入试管中，然后用注射器吸取一定量的水，再将注射器中的水慢慢注入试管中，如图5所示，观察温度计和气球的变化。

图5

5.自制教具万能通3.0在验证酸碱中和反应中的应用

稀盐酸和氢氧化钠之间的中和反应没有明显的现象，笔者利用自制教具3.0在试管中放入滴加了酚酞的氢氧化钠溶液，用注射器吸取稀盐酸，将稀盐酸慢慢加入试管中，如图6所示，观察试管中液体的颜色以及温度计和气球的变化。

图6

6.自制教具万能通3.0在金属与酸反应中的应用

活泼金属与酸反应会放出热量，同时产生氢气。

笔者利用自制教具3.0在试管中放入金属固体，在注射器中吸入稀

盐酸，然后将稀盐酸注入试管中，如图7所示。

通过观察在相同的时间内产生气泡的量、温度计的变化和气球的大小等来判断金属活动性的强弱。

图7

7.自制教具万能通3.0在物质溶解时吸热和放热现象中的应用

有些物质溶于水放热、有些物质溶于水吸热、有些物质溶于水温度几乎不变，笔者利用自制教具3.0分别在试管中加入氢氧化钠、氯化钠和硝酸铵等物质，然后在注射器中吸入水，再将水注入到试管中，如图8所示，通过观察温度计和气球的变化来判断物质溶于水时的吸热和放热现象。

图8

三．研究案例

自制教具在测定空气中氧气含量的应用研究

1.教材实验的不足

人教版九年级化学上册第二单元中的“空气中氧气含量的测定实验”，是根据200多年前拉瓦锡研究空气成分时的实验设计思路，仿照其实验原理，利用红磷燃烧来测定空气中氧气的含量，实验装置如图9所示。

该实验存在一些不足，如在瓶外点燃红磷，生成的五氧化二磷会污染空气，影响人体健康；点燃红磷后伸入集气瓶的速度太慢，会使集气瓶中的部分气体受热逸出，冷却到室温后，进入到瓶内的水的体积偏大；反应结束后会有一部分水滞留在导管中，使进入瓶内的水偏少；教材中的使用的水是无色透明的，实验的直观性有待提高等问题。

图9

2.改进的实验方案

通过大量文献阅读和实验探究，利用紫色石蕊溶液、白磷和注射器等对实验进行了改进，并将整个实验过程利用希沃授课助手投屏到智能黑板上。

（1）实验原理

白磷在空气中易燃，与氧气反应产生白烟—五氧化二磷

固体小颗粒，反应的化学方程式为：

。

由于试管内空气中的氧气被消耗，而且生成物是固体，所以试管内压强减小，在外界大气压的作用下，注射器的活塞被向

下推动，进入试管内溶液的体积即为试管内空气中氧气的体积[5]。

（2）实验用品

铁架台、烧杯、试管、橡皮塞、注射器、紫色石蕊溶液、马克笔、滤纸、橡胶管、小气球、止水夹，手机支架，希沃授课助手软件，智能黑板等。

（3）实验步骤

①打开希沃授课助手软件，连接手机和智能黑板，将实验过程投屏到智能黑板上。

②检查装置的气密性：

连接好装置，将注射器的活塞向外拉一段距离，松手之后活塞又回到了最初的位置，说明装置的气密性良好。

③装入药品：

取足量的白磷用滤纸吸干后送到试管底部，同时用注射器吸取一定量的紫色石蕊溶液。

④固定装置：

用马克笔将试管分成5等分，将双孔橡皮塞旋转塞进试管。

用铁夹将试管的中上部固定在铁架台上，连接小气球和注射器，注射器和双孔橡皮塞之间的橡胶管用止水夹夹住，并在试管下端放一个烧杯，如图4所示。

⑤给物质加热：

向烧杯中加入适量的热水

⑥停止加热：

当白磷被点燃后撤离装有热水的烧杯

（4）实验现象

向烧杯中加入热水时，白磷被点燃，试管中产生大量的

白烟；小气球先变大后变瘪；冷却后打开止水夹，注射器中的紫色石蕊溶液被吸入试管中，进入试管的溶液体积约占试管体积的1/5；试管中的溶液由紫色变成了红色。

（5）实验结论

氧气约占空气总体积的1/5；氮气不能燃烧，也不支持燃烧，且不易溶于水。

3.创新之处

本实验用热水来引燃试管内的白磷，既减少了在容器外点燃红磷时产生的五氧化二磷对环境的污染，又避免了因点燃的红磷伸入集气瓶太慢，导致冷却后进入瓶内水的体积偏大而引起的误差。

由于注射器和试管之间不需要用导管连接，所以成功的避免了反应完后有一小部分水滞留在导管中，使进入瓶内的水偏少而引起的误差。

用紫色石蕊溶液代替水来进行试验，增加了实验的直观性；同时因生成的五氧化二磷溶于水并与水反应生成了磷酸，使得石蕊溶液由紫色变成了红色，激发了学生的好奇心，也提高了学生的学习兴趣。

结合现代教育技术即希沃授课助手软件，将整个实验过程投屏到智能黑板上，大大的放大了实验现象。

通过改进之后，本实验简化了实验操作、降低了环境污染、减少了实验误差、增强了直观性能、提高了学习兴趣。

四．现代教育技术与初中化学实验的深度融合

虽然自制的教具-万能通实现对教材上多个实验的有效

和满意研究，既节省了资源，又保护了环境；既激发了学生的学习兴趣，又培养了学生的创新意识；同时还能充分的体现绿色化学和低碳环保的理念。

但对于教材中涉及到的大部分可以用来演示的实验，由于实验器材相对较小，要使全班学生（尤其的后排的学生）都能清楚的看到实验现象，那就需要充分的利用现代教育技术了。

以自制教具万能通1.0在分子运动中的应用研究为例：

实验前打开网络，用手机上的希沃授课助手软件连接智能黑板上的希沃授课助手，将整个实验的操作过程通过信息技术投屏到智能黑板的大屏幕上，使实验现象得到足够的放大（如图10所示），这样班上的每位学生都能清晰的看到实验的每个过程，从而大大的增强了学生的学习兴趣，培养了学生的创新意识，也提高了实验的教学效果。

五．研究成果

图10

通过对教材中实验教具的改进和创新，笔者成功的利用自制的教具万能通系列（包括1.0、2.0和3.0）和希沃授课

助手投屏软件，实现对教材多个实验的应用研究，具体成果如下：

在质量守恒定律的应用研究中满足了密闭容器的要求，同时也不用考虑使用气球时产生的浮力对实验的影响；在分子运动现象的应用研究中成功的避免了浓氨水强烈的刺激性气味对人体的影响，增强了实验的教学效果；在测定空气中氧气含量的应用研究中，减少了在集气瓶外点燃红磷以及导管中滞留了一部分水而引起的实验误差，降低了空气污染，保护了环境，石蕊溶液的变色现象也提高了实验的直观性，增加了实验的吸引力和趣味性；在稀释浓硫酸的的应用研究中降低了实验操作时的危险性，温度计和气球的变化提高了实验的可视化和直观性；在验证酸碱中和反应中的应用研究中增加了实验的说服力和可信度；在金属与酸反应的应用研究中温度计的改变增加了金属性强弱的判断依据，气球的变化增强了实验的视觉效果；在物质溶解时吸热和放热现象的应用中，气球的变化增强了实验的视觉效果。

由于上述所有实验都能通过希沃投屏软件实现对实验实现的局部放大，所以大大的增强了学生的学习兴趣，同时也提高了实验的教学效果。

综上所述,将现代教育技术引入初中化学实验教学当中,并在传统的实验教具上进行改进和创新,这样能够使得教师的教和学生的学相得益彰,既优化了课堂教学的过程，又提

高了实验教学的效果。

既简化了实验操作、放大了实验现象、增强了学习兴趣、又提高了实验能力，培养了创新精神、树立了环保意识。

六．参考文献

[1]陈继青.自制教具在初中化学实验教学中的应用[J].中小学实验与装备,2017（3）:

27

[2]王丽娟.自制教具在初中化学教学中的实践研究[D].延安:

延安大学,2018

[3]徐志华.《现代教育技术在初中化学实验教学中的作用》

[J].基础教育研究,2016（24）:

74

[4]高雪.智能黑板和手机hoho软件在初中化学教学中的集成应用[J].中国教育技术装备,2018（19）:

33

[5]章建淼,章豪.测定空气中氧气含量实验的改进与拓展[J].实验教学与仪器,2018（7/8）:

53-55