家庭化学实验是开启学生思维的钥匙*

2016-11-07燕兴权

中国教育技术装备 2016年3期

关键词：酿制黄酒题目

◆燕兴权

家庭化学实验是开启学生思维的钥匙*

◆燕兴权

家庭化学实验包括选题、反应原理的选择、化学仪器替代品的寻找、实验的步骤安排、实验的实施、实验反思等过程，可以培养学生思维的敏捷性、深刻性、灵活性、系统性、独创性、批判性等品质。

化学；家庭实验；学生思维

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.03.154

家庭化学实验就是学生应用课堂所学的化学知识，在家庭中自己设计、自己寻找实验用品、自己动手、自己总结反思的简单易做的实验。在多年指导学生开展家庭化学实验过程中，将家庭化学实验和研究性学习结合起来，不仅能提高学生学习化学的兴趣，培养学生的动手能力，而且使学生的思维品质得到全面的提升，可以说化学家庭实验是开启学生思维的一把钥匙［1］。

1　准确选题，培养学生思维的敏捷性

在指导学生开展的家庭化学实验过程中，首先是指导学生准确地选题，在选题时往往给学生许多题目。如在学习高中化学必修2“生活中两种常见的有机物”时，就给了学生可供选择的题目有自制米醋、自制黄酒、自制葡萄酒、自制固体酒精、白酒酿制过程的调查、米醋酿制过程的调查、红酒与人体健康、白酒与人体健康、食醋与人体健康、假酒对人体的危害、谈我国酒的酿制历史、谈我国米醋的酿制历史。在一天之内让学生根据自己的爱好、实验能力以及家庭的学习资源，来选择适合自己完成的题目。

如自制黄酒这个题目，就适合家里或者邻居有人会酿制黄酒学生，因为在庆阳每年过春节时许多家庭都要酿制黄酒，许多农村学生都见过酿制黄酒的过程，但大多数学生没有亲手酿制过黄酒。这些学生选择这样的题目是合适的，而对于生活在城市而没有见过黄酒酿制过程的学生而言就不太适合。这几年城里人兴起了自己酿制葡萄酒的热潮，自制葡萄酒还要先买新鲜葡萄，酿制时还要加入较多的白糖，花费比较大，成本比较高。因此，城里家庭条件比较好的学生选“自制葡萄酒”这个题目就比较合适。

选题先决条件是兴趣和爱好，只有对某一方面感兴趣，才会花时间和精力研究完成；如果自己不感兴趣而选了某个题目，也可能半途而废，即使勉强完成了也不愿深入思考，就不会有太大的收获。比如前面两个题目都适合于喜欢动手的学生完成，而且对米醋和酒的酿制历史喜欢刨根问底的学生而言是合适的。因此，选题需要全面的考量，而且由于时间比较紧，学生只能在一天内决定自己所选的题目，如果这样长期坚持下来，学生思维的敏捷性就会有较大的提高［2］。

2　选择科学的原理，培养学生思维的深刻性

当研究的题目选定之后，就要考虑选择科学的原理。比如自制黄酒和葡萄酒，它们的共同之处就是都要通过发酵制得。但是葡萄酒在制作过程中由于葡萄的表面有一层“白霜”，那是野生酵母菌，在清洗时不要完全清洗掉，在发酵时也不需要再加酒曲；而黄酒在发酵时就需要加入酒曲。

再比如制备固体酒精，选择硬脂酸与氢氧化钠反应制备硬脂酸钠，利用硬脂酸钠易溶于水而难溶于酒精的性质，将硬脂酸钠与工业酒精混合形成凝胶析出，液体便逐渐从浑浊到稠厚，最后凝聚为一整块，就得到固体酒精。但是硬脂酸和氢氧化钠在生活中不容易找到，有学生就利用白醋和纯碱，制得醋酸钠溶液，再通过加热蒸发制成醋酸钠饱和溶液；利用醋酸钠易溶于水而难溶于酒精，当醋酸钠饱和溶液和工业酒精混合时，醋酸钠在酒精中成为凝胶析出，从而制得固体酒精。因此，在选择实验原理的时候，不仅要保证原理正确，而且要考虑节约药品以及药品易得。如果长期这样去考虑问题，学生思考问题就会越来越深刻。

3　选择合适的实验用品，培养学生思维的灵活性

家庭化学实验不要求学生用符合规格的实验用品，因此在实验时就要充分利用生活中的材料来完成实验。一种情况就是寻找替代品，比如：烧杯可以用玻璃茶杯代替，坩埚可以用小铁盒代替，玻璃棒也可用竹筷子代替，漏斗可以用家用塑料漏斗代替，酒精灯可以用蜡烛代替，用医用输液器代替滴定管，等等。还有一种情况就是自制仪器和药品。比如自制燃烧匙：可将铁丝一端盘成圆盘，在火上烧红后用铁锤砸平，冷却后再用圆锤将平面中间轻轻砸得微微凹陷，再将凹面与铁丝扳成90°即可。再比如酸碱指示剂，就可以将月季花的花瓣放入榨汁机中，再倒入少量的白酒，榨取汁液。该汁液在中性时为紫红色，酸性溶液中为血红色，碱性溶液中为棕黄色，可以用来代替酸碱指示剂。

学生经过长期寻找替代品、自制仪器和药品的过程，他们的思维的灵活性会大大提高，在思考问题时就不会钻牛角尖。

4　选择合理的实验步骤，培养学生思维的系统性

当实验的用品准备好之后，就要思考实验的步骤。学校的学生实验往往报告册上都给出了具体可操作的实验步骤，好多学生都不需要思考，只需要照单抓药的方式完成实验就可以了。家庭实验则没有给出具体可操作的实验步骤，这就要求学生去思考按照什么样的步骤去完成实验，先做什么，再做什么，后做什么，就要心中有数。下面介绍从草木灰中提取碳酸钾的实验步骤：

1）将草木灰装到自制的下面安装有塑料管的铁罐中加入纯净水浸泡1～2天，让草木灰中的碳酸钾充分溶解（装草木灰时，应注意用小木棒堵住塑料管外面出口，再用纱布堵住塑料管的内口）；

2）用自制的塑料大烧杯接在塑料管外口的下面，拔掉小木棒，让浸出液从塑料管中流出；

3）将滤出液盛在碟子里放在自制三角架上用蜡烛蒸发，并用筷子不断搅动溶液，防止液滴飞溅；当蒸发到只剩少量液体时，停止加热；

4）静置冷却，钾盐晶体慢慢析出，其中主要成分为碳酸钾；

5）把滤出的粗碳酸钾分别加水溶化、过滤，再经加热煮熬浓缩——冷却——结晶，如此反复提炼2～3次，提取纯度很高的碳酸钾；

6）将得到的碳酸钾晶体配成溶液，用灼烧过的自制燃烧匙蘸取溶液在蜡烛上灼烧，透过蓝色玻璃观察现象；

7）另取适量溶液加入小玻璃杯中，加入白醋观察现象。

在实验之前自己去选择合理的实验步骤，学生做起任何事情都会很有条理，长此以往，学生思维的系统性就会大大增强。

5　顺利实施实验，培养学生思维的独创性

有时当学生对一个实验从原理、用品和步骤准备好之后，开始实施就会发现实验无法完成。比如常见饮料中Vc含量的测定实验，一个学生选择的原理就是利用中和滴定的原理，因为Vc（C6H8O6）是一种很强的还原剂，可用碘液进行滴定，二者可以发生如下反应：

用淀粉溶液作为指示剂，当达到滴定终点时，碘液将Vc反应完全，此时碘与淀粉显蓝色。

在学校做中和实验时，标准液的浓度是教师给定的，因此在做这个实验时，学生开始没有意识到碘液的浓度无法测定，当他用医院一次性输液器制成的滴定管完成实验后，才发现无法知道碘的浓度，从而就无法计算出饮料中Vc的含量。后来他想到只要取相等体积的饮料，从消耗的碘液多少就可判断出饮料中Vc的含量的多少。

虽然问题得到了解决，但是他并不满足，为不能定量测出饮料中Vc的含量而深感遗憾。后来当他无意中看到自己买的山西太原药业有限公司生产的维生素C包装盒时，发现包装盒上注明了该维生素C每片含0.1 g Vc，忽然想到了标定碘液的方法：取一片该维生素C配成溶液，用碘液进行滴定，测定记录所用碘液滴数，由此计算出每滴碘液消耗的Vc量，从而就可准确计算出饮料中Vc的含量。

在进行家庭化学实验时，总会有许多意想不到的问题，这些问题都需要学生创造性解决。经过多次锻炼，学生独创性思维就会越来越强。

6　深刻反思实验过程，培养学生思维的批判性

在完成化学家庭实验后，会督促学生对每一次实验过程进行深刻反思，谈一谈自己的收获，谈一谈实验中存在的问题。比如常见饮料中Vc含量的测定实验后，有个学生谈了自己的体会：“实验前通过调查，发现大多数人对Vc并不了解，只停留在Vc能增加人体免疫力这一项上。在调查期间，被访问人员中有些人不理会我，像赶乞丐似的赶走我，这也让我认识到做什么事都不是一帆风顺，都需要付出艰辛努力。在研究过程中还感到相关的权威资料不多，而且有些自相矛盾。因此，我们对Vc的研究还是非常肤浅的，有待深入。在家庭中进行Vc测定，测定原理的选择和标准液的标定还有待进一步探讨，而且所采取的的方法虽然可行，但是精确度不高。”学生一次次对自己的实验过程进行反思，认识到自己思考问题有哪些优点和不足，从而使思维的批判性不断增强。