浓硫酸化学特性实验探究

一、问题缘起
    1、我国现行教材现状：我国现行的化学教材，只是把实验当作验证，巩固课堂知识的实验。验证性试验比例过大(达85%)，探索性试验比例过小(只有10%)，且我们的实验远离社会和生活，枯燥无味，大大妨碍了学生的发展。
    2、学生现状：诺贝尔化学奖获得者杨振宁教授说过的一句话:中国的学生会考试，不会研究，美国的学生会研究，不会考试。纠其原因是教育观念的问题。我国传统教育观念崇尚经验，反对创新；崇尚权威，反对怀疑；崇尚跟随，反对超越；崇尚持平，反对冒尖。这种思想产生的负面影响是巨大的，它泯灭了青少年心灵里萌发的创造火花，求异，质疑精神受到抑制。所以，当前中国教育的严重问题之一是青少年缺乏创造力。
  3、我国教育改革现状：教育部在《全日制普通高级中学课程计划》综合实践活动课程中，把研究性学习作为必修的活动课程，研究性学习以培养学生的创新精神和实践能力为根本出发点，着眼于学生学习方式的改变，是全面推进素质教育的突破口。
教师，直接面对学生，所以，教师教育观念的转变，认识，提高，是提高学生素质，培养学生创新精神的前提。教师要大胆的突破旧思想，旧模式，积极探索，勇于创新，不断更新自己的知识体系，转变自己的教育观念和教学思想，革新自己的教学方法和教学手段。只有具有创新意识的老师，才能教出具有创新意识，创新精神，创新能力的学生。我根据学生的实际情况，结合教改研究，组织学生开展了一次研究性学习活动。
二、课题确立
    1、研究性实验内容的选择应与教学同步，与所学知识紧密结合，与学生知识水平相适应。高一刚刚学完第六章第三节《硫酸》，将研究性实验课题确定为《浓硫酸化学特性实验研究》完全可以让学生以所学知识为生长点进行科学探究，以达到对知识的深层理解。
    2、研究性实验内容的选择要考虑到学生的实验能力。学生经过初三一年、高一将近一年的化学学习，对化学实验有了一定的了解，具备了化学实验的基本操作技能。如药品的取用；常规仪器的选择，使用，洗涤；加热，观察，测量，数据处理等等。已经具备了进行研究性实验所需的基本技能。
    3、研究性实验内容的选择应具有创新性和探索性。浓硫酸化学特性实验研究通过设计实验及对原有实验进行改进，不仅可以启迪学生思维，更能激发学生的探究意识和创新精神，从而达到研究性学习的目的。
三、研究性学习程序
准备阶段：
    1、我首先向学生讲解研究性学习的含义、特征和方式，然后按浓硫酸的化学特性内容需要分成四个课题组，每组指定两名组长负责各项工作计划的安排和实施，组员由组长任意选定。
    2、每小组各成员通过各种渠道收集资料，汇总，分析，综合，最后课题组全体成员与我通过集体讨论确定实施方案。
实施阶段：
根据实施方案进入实验室进行实验。这一阶段是研究性学习最重要环节，由于浓硫酸有强烈的腐蚀性，所以实验前我首先对学生进行安全教育。另外，由于研究性实验有未知性，具有许多不确定因素，加之理论与实践会有一定距离，所以学生在实验中一定会遇到困难，挫折，对此学生心理准备不足，我要及时对学生进行心理疏导，同时，也要对学生思维进行引导，让学生学会如何在实验过程中发现问题并解决问题，因此，我要全程监控。
总结评价阶段：
    指导学生撰写课题总结报告。要求各课题组围绕课题目标、研究思路、研究过程、研究成果形成总结性报告，最后进行成果汇报。
四、探索过程
1、第一实验小组的研究课题是改进浓硫酸的脱水性试验
    我要求学生找出教材试验的缺点，针对缺点设计改进试验。学生亲自动手实验并观察出存在问题之一是反应在开放环境中进行,反应产生的二氧化硫气体污染环境,影响师生身体健康,为此学生首先对实验装置进行改进,将整个装置放入一只钟罩中,实现了体系的密封。存在问题二是药品用量中未对水的量做明确要求,而水的量直接影响放热量,从而影响反应速度和炭柱膨胀高度.何英慧、于雪辉等同学为此进行了八十多次的探索实验,终于确定了蔗糖、水和浓硫酸三者最佳比例,不仅大大缩短了反应时间,而且炭柱高度比以前明显提高,增强了实验的可视性.
2、第二实验小组的研究课题是改进浓硫酸的强氧化性试验
    针对能硫酸的强氧化性实验,存在问题一是反应液不呈兰色，而呈黑色。学生通过查阅资料得知黑色是由于发生了副反应的缘故，这与硫酸浓度有关，故学生对此反应中硫酸浓度进行了探索实验，最后确定90%——84%这一浓度范围的硫酸与铜反应可看到明显兰色；存在问题二是品红溶液褪色缓慢，学生分析原因是由于二氧化硫气体过热的缘故，所以，自制了一个简易冷却装置，生成的二氧化硫被及时冷却，品红溶液很快褪色；存在问题三是沾有碱液的棉花不能充分吸收尾气，造成尾气外逸，污染环境。学生为此增加一个装碱液的烧杯作为尾气的吸收装置；存在问题四是停止加热时反应还会继续进行，学生认识到若想使反应停止，就必须使铜与浓硫酸脱离接触，故将铜片改成铜丝，弯成螺旋状可上下抽动，这样便可根据需要让反应随时发生，随时停止。通过对这个实验的改进，学生对浓硫酸的性质有了更深刻的理解。
3、第三实验小组研究课题是设计浓硫酸吸水性试验
    教材中没有证明浓硫酸具有吸水性的实验 ，第三小组的同学们纷纷开动脑筋根据浓硫酸的吸水原理设计实验方案，结果共设计出二十多套合理的实验方案，思路明显不同的也有十多种，最后，根据设计实验的安全性、简约性原则，学生共评出六套优秀方案。如侯雷设计的用温度计沾浓硫酸放置在空气中观察温度计读数不断升高，证明浓硫酸具有吸水性且吸水放热；大石佳设计的火柴头蘸浓硫酸在空气中自燃试验；周文佳设计的先用蜡将玻璃片和烧杯粘住，烧杯中先加入水，再将浓硫酸倒入烧杯使玻璃片脱落证明浓硫酸吸水放热实验都非常有创意。与此同时他们还研究稀释浓硫酸时的放热量与浓硫酸和水的体积比关系，绘制成图象，找出放热量最大时浓硫酸与水最佳体积比，并以浓硫酸稀释放出的热代替酒精灯作热源发生化学反应。
4、第四实验小组研究课题是设计体现浓硫酸多个特性的组合实验
    这个课题最具有难度，也因此最具有挑战性。我任命学习成绩突出、能力也很突出的张一楠为组长，他与全组同学团结协作，相互切磋，经过半个月的实验探索，终于拿出成熟方案：一个证明了浓硫酸的酸性、吸水性和强氧化性（铝常温遇浓硫酸钝化，加热又继续反应）的组合实验，在组合实验中还应用了物理知识：杠杆原理和动能与势能转化原理。学生的设计很有创意。
五、活动效果
    通过研究性学习活动，学生的实验能力和科学研究能力有了提高，同时也培养了学生不拘泥书本，不墨守陈规敢于怀疑，敢于否定的创新精神；严谨求实，不怕危险，不怕困难，不怕失败，乐观执着的科学精神；团结互助，集思广益的合作精神。在研究成果汇报课上，学校领导及观摩老师对学生的表现及研究成果倍加赞赏。在课的最后，留出五分钟时间，让同学们交流体验和收获，同学们都说思路开阔了，动手能力强了，对化学更感兴趣了，他们在学习中找到了快乐。
六、课后反思
    1、研究性学习是一种先进的学习方式，它真正做到了以学生为主体（在半个月的实验过程中，我只起引导点拨的作用）让学生在研究中学习，在学习中研究，真正做到了激发学生兴趣，让学生掌握科学研究方法，在探索发现中掌握知识，符合课程改革的理念。
  2、这次活动也让我深有感触，每个学生都有创造力，学生的创造力是不可估量的，关键是教师如何提供有利于学生主动发展的时间和空间；如何营造适宜学生创造力发展的教育环境；如何创设适宜学生创造力发展的实验环境。这种开放式的设计实验训练，从问题的选择，方案的设计，数据的处理，现象得分析全是学生自己完成，让学生心理自由，行为自由，为其创造力的发展提供开放式环境。这对于激发学生学习兴趣，磨练学生克服困难，追求成功的意志，培养学生创新精神大有益处。
结束语
    创新就是不断开创，标新立异，不断打破常规，有所发现，有所发明，有所创造。学生的创新能力不是教师能直接给予的，而是在适宜的教育教学环境中培养起来的。化学实验以其生动的魅力和丰富的内涵在培养学生的创新意识方面发挥着独特的功能和作用，中学化学有许多能体现探索性和创造性的实验，我还要进一步深刻领会教学大纲精神，进一步挖掘实验教学内涵，进一步探索培养学生创新能力，创新意识的教学之路。