1让让探探究究教教学学进进入入课课堂堂-铜与硝酸反应的装置设计铜与硝酸反应的装置设计教学设计教学设计修水一中修水一中 付小勤付小勤一、教学设计的指导思想一、教学设计的指导思想铜与浓稀硝酸反应在三种版本（鲁教、苏教、人教）的必修 1教材中都介绍化学反应，但引导学生形成知识的演示实验各不相同。人教版教材没有演示实验，苏教版教材用分液漏斗与试管作为反应的容器，将生成的气体通入水中收集完成性质实验，鲁教版用铜与硝酸反应的试管上加上蘸氢氧化钠的棉花设计完成实验，这二种教材演示实验设计都不利于学生近距离的观察，且教师重点强调NO、NO2毒性，使学生产生学习化学的畏惧感，造成教师上课一演示实验，学生赶紧捏鼻子逃避的现象，教材的实验教学功能被减弱。为了克服此实验教学的缺点，本案例以铜与硝酸反应的实验设计为背景进行探究性教学，教学安排在硝酸的性质学习之后，根据铜与硝酸反应实验目的和实验原理与学生一起对教材实验设计进行研究分析，然后提供实验器具，引导学生根据实验目和实验原理自行改进课本的铜与硝酸反应的演示实验，独立设计 NO、NO2制取实验，思考与硝酸的性质有关的综合实验，进行实际操作验证，使学生获得研究成功后的快乐感，获得化学学习的乐趣，使学生认识有毒化学实验的可控性，提高实验教学效果，培养学生分析问题、解决问题的思维能力，培养学生的创新精神。教学中指导学生讨论训练学生的发散思维能力，提供实验方案让学生评价，训练学生分析评价的能力。提供实验器具有限制的引导学生实验设计，目的是在课堂的有效的时间内对学生进行思维训练。本教学案例是在高一上学期学期结束前进行教学的，没有让学生开放的自行设计实验，是因为高一的学生还没有达到应有的能力要求，避免课堂教学会出现无序和学生启而不发的状态。二、教学设计二、教学设计1 1、教学目标、教学目标21、通过铜与硝酸反应实验装置的讨论，认识化学现象的本质，学习实验研究的方法。2、培养学生观察能力、分析思维能力、发散思维、创新思维能力和评价能力。3、通过学生设计实验、讨论试验、动手实验，培养学生严谨求实的科学态度和创新精神。4、培养学习化学的兴趣，使学生乐于探究物质变化的奥秘，体验科学探究的喜悦。2 2、教学方法、教学方法边讲边实验法、探究法3 3、教学过程、教学过程教师活动学生活动设计意图讲解同学们对铜与浓、稀硝酸的反应应该 印象深刻，请在作业本上写出铜与浓、稀硝 酸反应的化学反应方程式。 提问 生成的 NO2与 NO 可以相互转化。 NO2如何变成 NO,NO 如何变成 NO2的呢？倾听、书写Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O3NO2+H2O=2HNO3+NO2NO+O2=2NO2复习为后续 课堂讨论作 知识准备。讲解我们学习用的是人教版教材，让我们 来研究一下苏教版和鲁教版教材关于铜与硝 酸反应的实验设计特点。用图展示苏教版与 鲁教版的实验设计，对比教材实验。（苏教版） （鲁教版） 这两个实验是通过什么实验现象反应出铜与 浓硝酸、稀硝酸反应的快慢的呢？通过什么 实验现象说明浓、稀硝酸与铜反应的产物的 不同？实验是如何控制尾气污染的？ 师生共同讨论回答学生 鲁教版教材铜与硝酸 反应的试管内可以观察到铜 与浓、稀硝酸反应的剧烈程 度，也能看到二者生成气体 颜色的不同，蘸氢氧化钠的 棉花能够防止有毒气体外溢， 但蘸氢氧化钠的棉花放在试 管口动作要快，否则有毒气 体会外溢。 苏教版教材用分液漏斗加硝 酸与鲁教版比一开始不会溢 出气体，将生成的气体用排 水法收集防止尾气污染 两者可以通过试管内的反应 的剧烈程度说明反应的快慢， 通过气体的颜色说明生成产 物的不同，但一开始试管内 有空气都能看到红棕色气体， NO 的现象不明显。根据实验 经验，鲁教版教材的实验设 计中动作再快，也能闻到复习和对比 实验，明确 实验目的。3NO2气体的气味。提问铜与浓、稀硝酸反应生成的气体有毒， 对比三种教材，你能体会到编书专家教授们 爱护同学们，为了让大家看到清晰而有安全 的实验现象，多次对实验进行了改进。今天 我们能不能在理解了实验原理后，根据实验 目的，自己设计实验，自己动手做实验呢？倾听学生思考，提出自己的实验 设计，教师点评激发学生兴 趣。引导学生发 散思维，充 分肯定学生 的实验设计 方案。讲解今天我们来设计一个实验。请观察在 每个同学实验桌上给定的实验仪器与药瓶， 按要求设计并完成实验。 板书一、铜与硝酸的反应的实验设计 投影给定仪器实验。 5cm 铜丝 短的胶头滴管 短试 管 浓硝酸(浓硝酸与水 1:1)、稀硝酸(滴瓶 装) 橡皮塞 说明设计实验要求 （1）实验能够比较出反应的快慢 （2）能够区别出气体生成物 （3）要求反应的用量少，污染少 学生观察实验桌上的实验用 品倾听教师用给定 实验用品和 仪器，有限 制的让学生 进行创造性 实验设计， 提高课堂教 学效率。讲解这是一个挑战性的课题。将这些仪器 组装起来实验是一个极其伟大的创造过程。 希望大家充分发挥想象力，小组内相互讨论， 集思广益。讨论通过小组讨 论，培养小 组合作的学 习能力。提问请同学描述自己的实验设计。教师引 导学生讨论、评价。 讲述自己的实验设计。肯定学生的 实验设计的 正确性，指 出不足，为 后续教学埋 下伏笔 讲解铜与硝酸反应首先要求铜与硝酸接触。 接触有两种方式：（1）铜主动与硝酸接触 （如实验中在试管中先放入硝酸，然后放入 铜片） （2）铜不动，硝酸主动与铜接触。倾听 对照先前积累的经验进行理 解教师讲解引 导，激发学 生深入研究。提问同学们理解这个道理后，有没有新的 设计思想？回答引导学生进 行创新设计 讲解引导观察吸管的功能：使液体流动。讨论回答教师激发学4提出问题： 问题 1：能不能用滴管作为反应容器？ 问题 2：接触后要反应，反应生成的气体将 液体排出，排出的液体放在哪儿呢？ 问题 3：为了能够看到 NO 气体与空气变红， 怎样操作？生深入研究。 通过探究、 讨论，揭示 实验装置设 计的思维过 程。投影 综合学生的实验设计，展示实验装置。小结操作步骤： （1）取下滴头将两根铜丝分别放入两支滴 管中，装上滴头。在两支短试管中各加入 2mL 稀硝酸和 1mL 浓硝酸。 (2)装有铜丝滴管插入试管中，同时吸入约 2mL 稀硝酸和 1mL 浓硝酸 ，比较快慢。 （3）另一支短试管中放入 2mL 水，待浓硝 酸与铜丝脱离后，取出滴管插入水中。浓硝 酸的试管塞上塞子. （4）稀硝酸反应较慢，可将液体稍微加热， 然后吸入反应。待无色气体将液体下后，将 气体挤到试管中，塞上塞子，用白纸作衬底 观察。学生实验验证体验探究后 成功的喜悦， 达到教学的 情感、态度、 价值观的教 学目标，同 时学生有探 究后的成就 感，易于勇 敢的挑战下 一个实验设 计。提问该实验过程中的实验现象？该实验装 置的优点？学生回答实验现象（略） 。实 验优点是反应量少，并能很 好的控制污染。学生思考， 培养观察能 力和思维能 力。提问装满 NO2气体的滴管，插入水中有什 么现象？为什么？理论上将水更换成什么液 体，可使液体充满滴管 ？学生回答二氧化氮与水反应， 滴管内的液体上升。二氧化 氮与氢氧化钠溶液的反应， 用氢氧化钠溶液可以使液体 充满试管。使学生将实 验的现象和 本质结合， 复习和巩固 知识。 激疑我们用滴管做了铜与硝酸反应的实验， 观察了实验现象并制取了少量的气体。那么 实验室制取大量气体 NO、NO2的实验装置是怎样的呢？ 板书二、NO、NO2实验室制法。倾听带着探究成功后成功感， 再次提出实 验设计的新 课题，培养 学生的创新 能力。5讲解 NO、NO2实验室制取原理Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3) 2+2NO+4H2O 提问根据 NO、NO2 气体的性质，NO、NO2 气体收集装置采用？学生回答 NO 排水法、NO2 排空气法对 NO、NO2的性质进行应 用。提问这是一个固体和液体反应制取气体反 应，且反应放热，高中化学中的制取装置用 什么？与制氯气的装置。复习实验室 制取气体的 有关知识， 给装置图分 析对比留下 伏笔 提问下述装置是否可行？工作原理是什么？ 它的优点。1 2 3学生回答（略）优点：可以 控制反应。制取 NO 使反应 随时发生随时停止。展示实验仪 器形成的思 维过程，实 验装置不同， 但反应原理 相同，培养 学生的问题 意识，研究 能力。设计 1、2 装 置图中有酸 液，3 中没 有，培养学 生的迁移能 力。 提问 1、2 装置和 3 反应装置有什么不同？ 3 制取气体如何操作？3 装置没有酸液。制取气体 可以让铜与硝酸主动接触反 应，也可以让硝酸主动与酸 接触。操作 1 在烧杯装入硝 酸，将装有铜丝的干燥管插 入硝酸中反应，取出停止反 应；操作 2 在干燥管中装入 铜丝，搭好装置，注入硝酸 浸没铜丝。让学生对于 铜与硝酸的 反应的实验 设计中铜与 硝酸接触的 原理进行创 造性的运用。提问装置 3 与滴管实验是同一个装置吗？ 用动画将滴管实验演变成装置 3。 （滴管中 部变大变成干燥管。试管变大变成烧杯。胶 头滴管滴头变成橡皮塞。学生思考学生领悟培养学生迁 移能力6激疑前面我们设计了铜与硝酸反应制取少 量 NO、NO2的气体装置，又学习实验室制 取大量的 NO、NO2气体的装置。我们能不 能设计一个实验装置，将铜与硝酸的反应、 NO2气体与水反应、NO 与 O2反应统一在一 个连续反应的装置中的呢？倾听 讨论激发学生思 考，培养学 生的创新能 力板书三、综合实验装置讨论 演示实验装置该装置不仅能比较铜与浓、稀硝酸反应的快 慢，也能看到 NO 气体与氧气反应变红。 （酸液只有浓硝酸。 ） 提问请问这个装置的工作原理？学生回答：在最左端的 U 形 管中倒入浓硝酸，浓硝酸与 铜丝接触反应，反应生成的 NO2与水反应生成稀硝酸， 稀硝酸与铜丝反应生成 NO 气体，打开 B 端的活塞能够 看到 NO 与空气变红培养学生分 析问题的能 力和应用知 识和原理的 推理能力。演示实验在装置的最左端倒入浓硝酸，但 只能看到铜与浓硝酸的反应，其他现象都不 会出现。 【提问】为什么？请同学课后思考，改进实 验。学生处于疑问中激发学生探究动机，引 导他们进一 步探索四、师生共同小结三、教学后记新课程的理念倡导学生能够从问题和任务出发，积极主动地通过各种形式的研究或探究活动，以获取知识和技能、发展能力、培养情感体验为目的学习方式，本课例以此为指导思想展开的。新教材实验用“实验”“观察与思考”“活动与探究”或“科学探究”等栏目编写，没有单独编写“学生实验”，目的是让教师在教学实践中根据学校实验条件和学生水平进行教学处理。根据实验目的和实验原理对教材的实验进行改进的实验教学，学生没有知7识和能力的障碍，学生可以进行创新并且能够进行创新，通过这种的教学方式，不仅能够让学生复习化学知识而且培养了学生的思维能力，这比单调的重复做实验训练题要有趣和有效果的多，希望这种教学方式给新教材的实验教学提供一点积极的参考。本节课学生一致处于积极的思考中，情感的体验是积极的，知识的掌握达到了教师的预期。课后学生能够主动积极进行研究，本节课教师在课堂最后留给学生的问题，教学班所有的学生都认真进行了研究和实践，有的同学获得了成功。右图是学生设计的装置图，限于篇幅对原理不再介绍。