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摘要：利用测温玻璃杯、注射器等器材新设计了一套吸热反应实验装置，通过让学生参与实验装置创新设计的全过程培养学生的创新能力和动手能力，最终使学生化学学科素养得到提升。
关键词：核心素养、实验创新、实验设计
在当前化学学科核心素养背景下，传统的教学方式已经难以满足提升学生核心素养的教学要求。化学是实验学科，实验能力是学生科学素养的重要组成部分[1]，创新化学实验教学是提高学生学习积极性，激发学习兴趣，改善学习质量培养和提升学生化学学科素养的重要手段。
1实验裝置创新设计课题来源
在进行化学实验教学过程中，提前布置或临时给与学生一定的思考时间，让学生对相应实验的原理和方法有更好的理解，在此背景下，让学生对该实验方案或装置进行分析，找出优缺点，针对找出的不足，分组的让学生进行头脑风暴，自己设计改进的方案并进行说明，老师和其他组同学对相应方案进行点评指导，对于可以实施的方案不断的循环改进，最终会得出一套优于课本的实验方案或装置，最终鼓励学生将该装置付诸实施进行实验验证。充分利用课堂实验作为实验装置创新设计课题的来源，不仅与所学知识配套，也能促进学生对所学知识有更深刻的理解，使得整个创新活动既来源于课堂，又高于课堂，使学生真证感悟到实验探究的乐趣和意义。
2 创新设计实验装置案例
吸热反应是高中化学的一个重要知识点，现行人教版高中化学教材[2]中有关氢氧化钡与氯化铵反应的实验方案：实验中产生刺激性气味的氨气直接排放至空气中造成污染，反应后没有对生成的可溶性钡盐进行处理，直接排放会污染环境，当实验环境温度较高时，用药量掌握不好的话，实验容易失败，实验成功率不高。因此，笔者和学生对该实验进行了改进，创新设计了一套实验装置。
2.1 实验原理
吸热反应实验过程中涉及到的化学反应为：
（1）Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应：
Ba（OH）2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O –Q（热量）
（2）氨气遇到酚酞试液会变色：
NH3+H2O=NH3· H2O
（3）NH3及Ba2+的吸收：
2NH3+H2SO4=（NH3）2SO4 Ba2++SO42-=BaSO4↓
放热反应实验过程中涉及到的化学反应为：
（1）Na2O2与H2O反应：
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
（2）无色酚酞试液遇NaOH会变红。
2.2实验装置制作
2.2.1 实验仪器及药品
实验仪器：测温玻璃杯、带针头的注射器、药匙、玻璃棒、研钵、气球，502胶水。
药品：Na2O2固体、Ba（OH）2·8H2O晶体、NH4Cl晶体、酚酞试液、稀硫酸与蒸馏水等。
2.3.2 实验装置制作
图1 实验装置原理图
实验装置如图1所示，在进行实验前按以下步骤进行实验仪器的制作和组装：
（1）从淘宝上购买一个具有测温功能的玻璃杯，其容积为200ml，测量温度的范围为0℃～100℃，精确度为±1℃;
（2）在不损坏杯盖测温器件的前提下在杯盖表面均匀分布的钻3个小孔，然后分别在这3个小孔内插入3个注射器针头并用502胶水将针头粘住和密封;
（3）在其中1个注射器针头上绑上气球，另外两个注射器针头分别对接上注射器。
完成上述操作后，接下来即可开始用该装置进行吸热反应实验或放热反应实验。
2.3 实验操作步骤
（1）取下测温玻璃杯2的杯盖，将注射器5注满稀硫酸、注射器6注满酚酞试液，然后再分别对接到对应的注射器针头3上。
（2）向测温玻璃杯2中加入3g NH4Cl晶体，用研钵将6g Ba（OH）2·8H2O晶体研细后再倒入测温玻璃杯2内，用玻璃杯将二者搅拌均匀后盖上杯盖，最后观察杯盖上温度显示器的变化及气球4的状态。
（3）反应结束后将注射器6内的酚酞试液注入测温玻璃杯2内观察酚酞试液颜色变化。
（4）实验的最后将注射器5内的稀硫酸注入测温玻璃杯2内沉淀Ba2+。
2.4吸热反应现象及结论
（1）测温玻璃杯2杯盖上温度显示器的数字从室温开始下降直至0℃，由此可证明Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应吸收热量;
（2）气球4逐渐膨胀，表明Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应后有气体生成;
（3）注射器6注入酚酞试液后气球4逐渐变瘪，同时酚酞试液变红，表明Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应后生成的气体易溶于水且生成物显碱性，原因为NH3+H2O=NH3· H2O，氨水显碱性。
（4）注射器5注入稀硫酸后会有白色沉淀生成，原因为Ba2++SO42-=BaSO4↓。
2.5实验评价
实验设计理念决定实验设计的合理性、科学性和实用性[3]，本着环保理念及简单化思想对吸热反应的反应装置进行了新设计，本实验装置及实验方法具有如下优点：
（1）装置简单化：主要实验仪器为测温玻璃杯和注射器，实验操作简单方便，实验后仪器的清洗整理简单容易;
（1）过程绿色化：反应装置相对封闭，气球可以存储生成的氨气，稀硫酸可以沉淀Ba2+，避免直接排放造成污染;
（2）现象清晰化：反应温度变化情况直接由温度显示器示出，一目了然，实验现象表现明显，易于观察，演示过程更具说服力。
3结语
通过以上实验装置创新设计过程，使笔者体会到，只要给学生思考及动手的机会，学生是有能力发现问题并提出一些改进方法和思路的，在此基础上加以合理激发、引导和指导是能够形成一个科学合理的方案的。因此，在进行化学实验教学过程中，应鼓励和激发学生敢于质疑，善于对教材中现有的化学实验方案进行问题分析和问题探究，然后根据自己的思考，设计方案，自己动手创新制作实验装置或仪器并进行相关探究实验，从而培养和提升“科学探究与创新意识”核心素养。
参考文献
[1]李静雯，陈懿.吸热反应实验创新设计[J].化学教学，2015，（第4期）：53-55.
[2] 宋心琦主编.普通高中课程标准实验教科书·化学必修2（第3版）[M].北京：人民教育出版社，2007：34.
[3] 梁胜金.吸热反应实验的新设计[J].化学教学，2018，（第11期）：80-81.
作者简介：孟恬静（1986— ），布依族，贵州独山人，中教二级，主要从事高中化学教学。
关键词：核心素养、实验创新、实验设计
在当前化学学科核心素养背景下，传统的教学方式已经难以满足提升学生核心素养的教学要求。化学是实验学科，实验能力是学生科学素养的重要组成部分[1]，创新化学实验教学是提高学生学习积极性，激发学习兴趣，改善学习质量培养和提升学生化学学科素养的重要手段。
1实验裝置创新设计课题来源
在进行化学实验教学过程中，提前布置或临时给与学生一定的思考时间，让学生对相应实验的原理和方法有更好的理解，在此背景下，让学生对该实验方案或装置进行分析，找出优缺点，针对找出的不足，分组的让学生进行头脑风暴，自己设计改进的方案并进行说明，老师和其他组同学对相应方案进行点评指导，对于可以实施的方案不断的循环改进，最终会得出一套优于课本的实验方案或装置，最终鼓励学生将该装置付诸实施进行实验验证。充分利用课堂实验作为实验装置创新设计课题的来源，不仅与所学知识配套，也能促进学生对所学知识有更深刻的理解，使得整个创新活动既来源于课堂，又高于课堂，使学生真证感悟到实验探究的乐趣和意义。
2 创新设计实验装置案例
吸热反应是高中化学的一个重要知识点，现行人教版高中化学教材[2]中有关氢氧化钡与氯化铵反应的实验方案：实验中产生刺激性气味的氨气直接排放至空气中造成污染，反应后没有对生成的可溶性钡盐进行处理，直接排放会污染环境，当实验环境温度较高时，用药量掌握不好的话，实验容易失败，实验成功率不高。因此，笔者和学生对该实验进行了改进，创新设计了一套实验装置。
2.1 实验原理
吸热反应实验过程中涉及到的化学反应为：
（1）Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应：
Ba（OH）2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O –Q（热量）
（2）氨气遇到酚酞试液会变色：
NH3+H2O=NH3· H2O
（3）NH3及Ba2+的吸收：
2NH3+H2SO4=（NH3）2SO4 Ba2++SO42-=BaSO4↓
放热反应实验过程中涉及到的化学反应为：
（1）Na2O2与H2O反应：
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
（2）无色酚酞试液遇NaOH会变红。
2.2实验装置制作
2.2.1 实验仪器及药品
实验仪器：测温玻璃杯、带针头的注射器、药匙、玻璃棒、研钵、气球，502胶水。
药品：Na2O2固体、Ba（OH）2·8H2O晶体、NH4Cl晶体、酚酞试液、稀硫酸与蒸馏水等。
2.3.2 实验装置制作
图1 实验装置原理图
实验装置如图1所示，在进行实验前按以下步骤进行实验仪器的制作和组装：
（1）从淘宝上购买一个具有测温功能的玻璃杯，其容积为200ml，测量温度的范围为0℃～100℃，精确度为±1℃;
（2）在不损坏杯盖测温器件的前提下在杯盖表面均匀分布的钻3个小孔，然后分别在这3个小孔内插入3个注射器针头并用502胶水将针头粘住和密封;
（3）在其中1个注射器针头上绑上气球，另外两个注射器针头分别对接上注射器。
完成上述操作后，接下来即可开始用该装置进行吸热反应实验或放热反应实验。
2.3 实验操作步骤
（1）取下测温玻璃杯2的杯盖，将注射器5注满稀硫酸、注射器6注满酚酞试液，然后再分别对接到对应的注射器针头3上。
（2）向测温玻璃杯2中加入3g NH4Cl晶体，用研钵将6g Ba（OH）2·8H2O晶体研细后再倒入测温玻璃杯2内，用玻璃杯将二者搅拌均匀后盖上杯盖，最后观察杯盖上温度显示器的变化及气球4的状态。
（3）反应结束后将注射器6内的酚酞试液注入测温玻璃杯2内观察酚酞试液颜色变化。
（4）实验的最后将注射器5内的稀硫酸注入测温玻璃杯2内沉淀Ba2+。
2.4吸热反应现象及结论
（1）测温玻璃杯2杯盖上温度显示器的数字从室温开始下降直至0℃，由此可证明Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应吸收热量;
（2）气球4逐渐膨胀，表明Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应后有气体生成;
（3）注射器6注入酚酞试液后气球4逐渐变瘪，同时酚酞试液变红，表明Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应后生成的气体易溶于水且生成物显碱性，原因为NH3+H2O=NH3· H2O，氨水显碱性。
（4）注射器5注入稀硫酸后会有白色沉淀生成，原因为Ba2++SO42-=BaSO4↓。
2.5实验评价
实验设计理念决定实验设计的合理性、科学性和实用性[3]，本着环保理念及简单化思想对吸热反应的反应装置进行了新设计，本实验装置及实验方法具有如下优点：
（1）装置简单化：主要实验仪器为测温玻璃杯和注射器，实验操作简单方便，实验后仪器的清洗整理简单容易;
（1）过程绿色化：反应装置相对封闭，气球可以存储生成的氨气，稀硫酸可以沉淀Ba2+，避免直接排放造成污染;
（2）现象清晰化：反应温度变化情况直接由温度显示器示出，一目了然，实验现象表现明显，易于观察，演示过程更具说服力。
3结语
通过以上实验装置创新设计过程，使笔者体会到，只要给学生思考及动手的机会，学生是有能力发现问题并提出一些改进方法和思路的，在此基础上加以合理激发、引导和指导是能够形成一个科学合理的方案的。因此，在进行化学实验教学过程中，应鼓励和激发学生敢于质疑，善于对教材中现有的化学实验方案进行问题分析和问题探究，然后根据自己的思考，设计方案，自己动手创新制作实验装置或仪器并进行相关探究实验，从而培养和提升“科学探究与创新意识”核心素养。
参考文献
[1]李静雯，陈懿.吸热反应实验创新设计[J].化学教学，2015，（第4期）：53-55.
[2] 宋心琦主编.普通高中课程标准实验教科书·化学必修2（第3版）[M].北京：人民教育出版社，2007：34.
[3] 梁胜金.吸热反应实验的新设计[J].化学教学，2018，（第11期）：80-81.
作者简介：孟恬静（1986— ），布依族，贵州独山人，中教二级，主要从事高中化学教学。