纵建瑞

摘要：为了培养学生的科学探究与创新意识，笔者在教学中开展了研究性课程，设计了一系列的课外活动，鼓励学生尝试用所学的高中化学知识解决生活中的难题，学生们奇思妙想，设计了很多有意义的作品。

关键词：化学反应;科学探究;创新;救援

化学学科核心素养明确提出要培养学生的科学探究与创新意识，在实际教学过程中，为了培养学生探究态度和能力，笔者设计了一系列与高中化学相关的研究性课题。学生通过积极探索，深入思考，以个人或小组的名义制作了很多有意义的作品，提高了同学们学习化学的兴趣，增强了融合化学和其他学科以解决实际问题的能力，培养了同学们的创新精神和实践能力，促进了学生的个性发展[1]。

一、  奇思妙想，井下救援

经常有新闻报道，小孩子不小心掉到没有井盖的深井里，由于井口小，井下环境复杂，供氧不足，在很短的时间内小孩就会有生命危险，而救援的消防官兵赶到后，由于没有合适的救援器材，造成救援迟缓，甚至动用大型机械挖掘，费时费力，造成各种恶性事故的发生[2]。我班的同学发明的深井救援网，利用一张渔网破开两半，中间安装救生圈，下面配有重物，先伸到井下，利用化学反应先给井下人员送氧，救生圈遇水充气或者利用电动充气泵充气，当人被救生圈救起，将渔网合拢，包裹住人，对救生圈放气，把网拉上去即完成救援。这种救援方式救援时间短，安全可靠，操作方便，非常实用。装置如图：

装置有以下部分：

1.救生圈：用布包裹住救生圈，大大提高救生圈的强度，在布上装上滑道，方便救生网的的合并。

2.救援网：救援网先破解为两半（网边有防撞伤的突起物，防被救人员碰到井壁受伤），收拢为一边，当救生圈浮起时，被救人进入救生圈后，网合拢并铰接在一起，再把救生圈放气，收拢网提出则完成救援。

3.化学供氧反应：利用二氧化锰催化分解过氧化氢或者过氧化钠与二氧化碳或水蒸气反应获取氧气。

4.设想救生圈可遇水充气，但是还没有想到合适的方案，只能退而求其次借助打气筒或电动充气泵（汽车电源）充气。

二、  集智取长，水中救援

由于各种自然或人为因素导致汽车落水的事故时有发生，由于车门外水压太大，车内电源短路，车内人无法打开车门，悲剧也偶有发生。我班同学通过集智取长，发明了汽车落水自动开门装置，其原理是利用化学反应生成大量气体，产生超高气压通过千斤顶自动打开车门，这种办法自动开门，所需时间短，安全可靠。其附带的救生气囊可脱离车架，人可以抓住救生气囊逃离车体，这样为不会游泳的人创造更大的逃生几率。其原理如图：

装置有以下几个部分：

1.水淹自动启动装置：当水进入驾驶室，水位达到一定高度时，水压让少量水由单向门进入启动室，水与过氧化钠反应产生气体推动活塞向右运动，同时活塞带动拉线门开关打开门栓，完成启动过程。启动室的化学反应：2 Na¬2O2+2H2O ==4NaOH + O2 ↑。

2.气压推门装置：活塞向右运动推动盐酸溶液进入反应室与碳酸氢钠粉末发生反应，生成的二氧化碳气体越来越多，超高的气压推动活塞向左运动从而打开车门。反应室的化学反应：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑。反应物也可选其他物品，只要能产生高压即可。

3.救生装置：车门被推开后，连接救生气囊的阀门打开，救生气囊充气，车内人员抓住救生气囊即可逃离车体，这样为不会游泳的人创造了更大的逃生几率。

三、  躬身实践，冰桥救援

一场冰雪过后，路上结冰，陡坡前往往是事故高发地段，如高架桥的引桥处，行人摔到、汽车上不去，严重影响交通安全。我班同学通过深入研究，躬身实践，发明了冰雪天汽车上坡防滑橡胶履带，其原理是利用铁粉遇到空气发热，把履带凸起扣在冰雪上，大大增大摩擦，供行人或汽车通过。当冰雪融化后，用专用汽车回收即可，装置如图：

装置有以下几个部分：

1.防滑胶垫：胶垫内外形状均如汽车履带，内部凸起处装有自发热药筒，可在铺设后很快融化凸起处冰雪，以保证胶垫不打滑。胶垫可选用耐压耐用汽车轮胎材料，内部有铁丝以保证收到挤压时会降低冰的熔点，加快其余部分雪的熔化。

2.药筒：

药筒中填充的原料是铁粉、水、木粉、活性炭、食盐和沸石等，铁粉是主要的发热材料。其工作原理类似暖宝宝，基本的反应方程式是：4Fe+3O2+nH2O=2Fe2O3· nH2O，利用的是原电池原理，铁粉发生吸氧腐蚀放出热量。此材料为真空包装，当胶垫展开后，铺路机压破包装袋，铁粉与空气接触，发生化学反应发热，温度可达40℃，效果可长达4小时以上，足以保证凸起处的冰雪熔化，以保證胶垫牢固与陡坡接触。

3.药筒的重复利用

药筒内药物装有一次性的加热粉，设计为可替换装置。当药筒使用后，卷起胶垫，则可抽出药筒，换装新的即可。

4.折叠功能：

胶垫设计为可折叠，用专用汽车拉到陡坡前展开铺设，当胶垫展开时，药筒真空包装将破裂，胶垫发热扣在陡坡上，供行人汽车通过。当不需要时，专用汽车将胶垫卷起回收。

同学们亲身实践，用20几个暖宝宝做成的楼梯防滑履带，在今年大雪过后的餐厅楼梯上试用，往年常见的摔倒现象再也不见，这种躬身实践的经历让他们品尝到了创新的乐趣，提高了同学们的科学素养。

类似的创新作品还有很多，虽然学生们探索化学知识在生活中的应用还在起步阶段，理论与实际还有一定的差距，但他们开拓思维，勇于创新，主动学习，积极解决遇到的困难，在这个过程中提升了同学们的化学学科核心素养，培养了他们的创新精神和实践能力，加强了各学科之间的沟通与衔接，为逐步形成了正确的价值观、必备品格和关键能力奠定了坚实的基础，因而是非常有意义的。

参考文献：

[1] 山香教师招聘考试命题研究中心.教育理论基础[M].北京：首都师范大学出版社，2015.

[2] 安徽省公安消防总队.绳索救援应用技术[M].长沙：湖南科学技术出版社，2018.