运用创新实验提高课堂效能--以“净水”为例_活性炭吸附论文

运用创新实验提高课堂实效性——以“水的净化”一课为例，本文主要内容关键词为：为例论文,一课论文,实效性论文,课堂论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。

      化学是一门以实验为基础的学科。在教学过程中创设以实验为主的科学探究活动，有助于激发学生对科学的兴趣，提高学生的科学探究能力。同时，通过引导学生在观察实验、动手操作和交流讨论中学习化学知识，学生能够在知识的形成、相互联系和应用过程中养成科学的态度。笔者以“水的净化”一课为例，运用恰当的创新实验提高初中化学课堂实效性，在“做科学”的探究实践中达到培养学生创新精神和实践能力的目的。

      一、如何进行实验创新

      1.深入挖掘素材。自来水的生产工艺是课程标准一级主题“身边的化学物质”下二级主题“水与常见的溶液”中可供选择的学习情境素材，出现在义务教育教科书北京版上册第4章第一节和人教版上册第三单元课题3中，是学习吸附、沉降、过滤等净化水常用方法的经典素材。

      自来水的生产工艺在教科书中仅以图片形式出现，如图1所示，并且沉降、过滤、吸附等净化方法分别以单个实验形式呈现。经过对自来水生产工艺这一素材深入挖掘，将其创新为“模拟自来水厂水净化实验”。该模拟实验可实现在一个素材中学习沉降、过滤、吸附、消毒等多种净化水的方法，还能了解各种净化方法的程度和顺序。工艺模拟满足了学生对自来水生产工艺的好奇心，并提升思维的有序性和逻辑性。这一创新实验，体现了化学、技术、社会、环境的相互联系。创新实验装置实物图如图2所示。

      

      

      2.简化复杂装置。蒸馏是在义务教育化学课程标准一级主题“身边的化学物质”下二级主题“水与常见的溶液”中要求学生了解的净化水的常用方法，出现在教科书北京版上册第4章第一节和人教版上册第三单元课题3中。蒸馏是制备纯水的一种重要方法，而实验室常用的蒸馏装置比较复杂。将教材中展示的蒸馏装置进行简化，采用简易蒸馏实验装置，不仅简单易操作，而且降低了对蒸馏原理的理解难度，可以帮助分析实验室常用蒸馏装置。创新实验装置示意图如图3所示。

      

      二、如何将创新实验应用于“水的净化”课堂教学

      以视频“水是人类宝贵的资源”进行情境引入；以海水、河水、雨水为例引导学生分析出天然水不是纯水，引出“水的净化”，其教学过程如下。

      提问：观察自己带来的水库水，分析水库水中含有什么物质？

      生答：水库水含有不溶性物质、可溶性物质、细菌病毒等杂质。

      提问：如何将水库水变为自来水呢？

      学生观察：自来水厂水净化过程图（图1）。

      演示实验：今天我们利用自来水厂水净化模拟实验装置来净化水库水。

      学生观察：原水颜色、浊度、气味等情况。

      提示：所做模拟实验的步骤与自来水厂水净化的步骤是一一对应的。

      操作1：将水库水从入水口经过隔网注入搅拌池。加入适量药品，高锰酸钾进行预氧化，活性炭粉提高净化效果，氯化铁溶液进行混凝（图4）。

      操作2：打开磁力搅拌器，待混合物充分混合、反应后，关闭搅拌，打开止水夹，通过重力作用使混合物流入澄清池。（为节约时间，澄清池中提前静置一份）

      

      引导：学生观察：在澄清池里大量固体物质沉降下来，上层液体比较澄清（图5）。

      

      指出：在澄清池里利用了沉降的净化方法。

      分析讨论：问题1：沉降的原理和作用是什么？

      板书：沉降的原理和作用（表1）。

      

      操作3：利用水泵将澄清池中上层清液吸入至过滤吸附池中。

      学生观察：过滤吸附池主要由石英砂和活性炭两部分组成（下页图6）。

      

      提问：石英砂的作用是什么？

      生答：过滤。

      小组讨论：问题2：过滤的原理和作用是什么？

      板书：过滤的原理和作用（表2）。

      

      学生观察：通过活性炭的水变得无色透明了。

      问题3：活性炭的作用是什么？

      思考并回答：过滤、吸附。

      追问：活性炭是如何吸附杂质的？

      展示：活性炭放大的内部结构图。

      学生想象：理解活性炭利用微孔结构将杂质吸附在其表面，除去杂质。

      学生分析：吸附的作用。

      板书：吸附的作用（表3）。

      

      指出：吸附主要是除去水的颜色和异味。

      操作4：用注射器吸取次氯酸钠溶液，注入消毒池中对水进行消毒（见右图7）。

      思考并回答：问题4：消毒的作用是什么？

      板书：消毒的作用（见右表4）。

      

      

      学生发现：进入清水池的水流速比较缓慢。

      操作5：打开连接在清水池的气泵，利用负压加快流速。

      讲述：进入清水池的水经检测合格后，就可以流入千家万户了。

      师问：我们生产出的自来水合格吗？

      给出：国标：《生活水饮用卫生标准》。

      操作6：与原水对比，初步判断色度、浊度、肉眼可见物、异味是否合格；检测pH值是否合格；通过自来水厂检测试剂初步检测消毒是否合格。

      初步判断：我们生产出的“自来水”这几项指标基本合格。

      师问：自来水是纯净物吗？为什么？

      思考并回答：水烧开后会结出水垢，说明自来水不是纯净物，还含有我们看不见的某些可溶性物质。

      过渡提问：在实验室中如何得到纯水？

      提示：刚才我们都是以除去水中杂质的思路在净化水，让我们换个角度想一想，能不能把水这种纯净物从混合物中提取出来而得到纯水呢？

      展示：简易蒸馏实验（示意图见图3，实物图见下页图8）。

      小组实验：用自己带来的水库水进行简易蒸馏实验；观察现象；利用硝酸银溶液或肥皂水进行检测：得出结论。

      

      提问：用这套装置进行实验能得到纯水吗？请你分析这套装置的原理和作用。

      思考并回答：大烧杯中的原水加热蒸发变成水蒸气，水蒸气遇冷凝结成水，顺漏斗外壁流入小烧杯中。

      引导：学生分析：只有水在100℃变成水蒸气，后遇冷凝结成水，所以流入小烧杯的水应该是纯水。

      结论：这套装置利用的原理和方法是蒸馏，可以除去水中不溶性杂质和可溶性杂质。

      展示：实验室常用蒸馏装置图。

      引导：学生对比找出实验室常用蒸馏装置与简易蒸馏装置一一对应的仪器和作用，分析其原理。

      学生分析：问题5：蒸馏的原理和作用是什么？

      板书：蒸馏的原理和作用（表5）。

      

      小结：以课堂上生成的板书进行小结（图9）。

      三、创新实验的作用

      1.通过模拟自来水厂水净化实验，可以引导学生学习水的多种净化方法和净化顺序，如混凝、沉降、过滤、吸附、消毒等，并且了解各种方法净化的程度，针对不同目的采用不同净化方法达到不同的效果。不必再一个一个分别演示，化繁为简，优化教材，改变用“看图说话”的方式学习自来水厂水净化过程，提高了实效性。自来水是学生最常接触到的水，以自来水的生产工艺为素材学习水的净化，体现了化学、技术、社会、环境的相互联系。该实验使学生感受到水被污染容易净化难，树立爱水节水意识，真实地达成情感态度与价值观的教学目标。

      2.简易蒸馏装置所需仪器易得，操作简单，易于开展学生实验。利用简易蒸馏装置可以直观简化地理解蒸馏原理。对比学习实验室常用蒸馏装置时，可以引导学生对比找出与简易蒸馏装置一一对应的仪器和作用，从而理解实验室蒸馏装置的原理和作用。感受蒸馏也可以很简单地操作，启发学生在野外生存和发生地质灾害时利用有限资源制备饮用水，并培养他们的创新精神和实践能力。

      模拟自来水厂水净化实验和简易蒸馏实验在“水的净化”一课中有助于学生对知识的理解、科学方法的渗透、情感态度与价值观的形成，真实有效地促进三维教学目标的实现。因此，创新实验在提高课堂实效性方面具有应用价值。

      

      编辑手记：创新源于实践。解放学生的双手，让学生直面真实问题的解决，才能真正激发学生的创新欲望。本文无论是实验装置的创新，还是让学生在“做中学”的理念和做法，均值得称道。但是编者不禁在想，如果将“水的净化”作为一个项目进行教学，让学生在合作探究中自己去创新和整合实验装置，而不是教师代劳，效果会不会更好呢？

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