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在《二氧化碳制取的研究》的教學中,我嘗試從以下三個方面進行創新教學。
一、制定三維目標,立足學生的具體學情
課時教學目標是課堂教學的依據,要正確制定教學目標,教師應根據課程標準的要求,鉆研教材,了解學生情況,理清教學順序,根據教學內容確立課時目標,把握目標的適宜性和教學效益的底線,這是教學的關鍵所在。本節課的教學目標是這樣制定的。
1.知識與技能。
了解實驗室制取二氧化碳的反應原理,探究實驗室制取二氧化碳的裝置,并利用設計的裝置制取二氧化碳;了解實驗室制取氣體的方法和設計思路。
2.過程與方法。
通過實驗室里制取氧氣的方法和設計思路,探索實驗室制取二氧化碳的藥品和實驗裝置,讓學生初步學習科學探究的基本過程(提出假設,實驗探究,獲得結論)和方法,體驗化學實驗的方法的科學性,能進行初步的科學探究活動。
3.情感態度與價值觀。
通過實驗、問題討論,培養學生求實、創新、合作的科學品質。通過師生間、學生間合作學習,研究性學習,體驗探究成功的樂趣,激發學生探究欲。
這樣確立的依據有:①本課題知識的學習比較容易,學生在前面學習元素化合物的基礎上經過討論便可解決。②本節學習的重點是能力訓練,學生在前面學習的氧氣、實驗室制法,具備了一些氣體制備的實踐經驗,各項實驗技術也已經具備。③此時,在課堂教學中體現學生主體,讓學生真正參與到教學過程中來正是時機。④通過教師的引導,學生能夠發現問題,并能通過小組合作,設計方案、表達交流、實施方案、總結表達等環節完成整個探究。
二、優化教學過程,用實驗讓學生動起來
新課程標準最顯著的特點之一就是將學習知識與學習求知的方法并重,將“過程與方法”列為課程目標之一,實驗在新課程標準中受到普遍重視,地位得到空前的提升?;瘜W是一門以實驗為基礎的學科,因此,實驗教學是化學教學中實施創新教育的重要途徑。
1.增加實驗的探索性,培養學生的創新意識。
照方抓藥式的實驗能提高學生熟練操作的程度,但不能培養和鍛煉學生的創造能力與創新意識。增加化學實驗的探索性,可以有效地訓練學生的創新思維。在探究實驗室制取二氧化碳反應原理的選擇時,進行了如下實驗探究:(1)稀鹽酸和碳酸鈉粉末;(2)稀鹽酸和塊狀石灰石;(3)稀硫酸和塊狀石灰石。學生通過動手實驗,將各種方案加以比較和評價,并分組討論,很快就能從反應速度和經濟角度等進行評價,得出方案(2)最優。從而確定了實驗室里制取二氧化碳的最佳反應原理。
2.改演示實驗為學生實驗,引導學生的創新實踐。
在演示實驗中,教師正確的操作、熟練的技能技巧,對學生是一種很好的示范。但眼過千遍不如手過一遍。對一項操作或一種儀器的使用,教師反復強調也不如讓學生親自動手做一做。在學生得出了二氧化碳制取裝置后,如何進行完整的操作制取一瓶二氧化碳呢?以往都是老師一邊做一邊講解實驗的注意事項,在本節課中,我直接讓學生動手做,我適當提醒,學生從中感悟到許多實驗注意事項,收到了很好的效果,并順利地突出了本課題的重點。
3.注重實驗的改進,培養學生的創新精神。
創新精神指的是在創造過程中表現出來的自覺、勤奮、實事求是、團結協作,勇于冒險、挑戰的精神。在學生實驗中,我們可以根據條件將學生分成幾人一組,每組兼顧實驗設計能力強、觀察能力強、動手能力強等不同層面的學生,使他們通過共同完成一個實驗,體會合作的愉快,感受合作的意義,從而培養他們團結協作的精神。本課題中一個教學難點就是如何將簡易的制取氣體的裝置進行有效地改進,培養學生的發散思維能力。在教學中,我將相關的實驗儀器提供給各組學生,讓他們嘗試改進,最終每個組都能進行一兩種改進方法,雖然有的方法不是合理,但在這過程中學生獲得了極大的滿足感和成就感,激發了他們的學習興趣。
三、注重評價多元,讓學生在學習中有安全感
【摘要】
目的 探討超臨界CO2萃取靈芝總三萜的優化工藝條件。方法采用響應曲面法考察萃取壓力、萃取溫度、夾帶劑用量對靈芝總三萜萃取率的影響。結果優化萃取條件為:萃取壓力30 MPa,萃取溫度51℃,夾帶劑用量2.2 ml/g。結論該方法簡便準確,預測性好。
【關鍵詞】 靈芝; 總三萜; 超臨界二氧化碳萃取; 響應曲面法
Abstract:ObjectiveTo investigate the optimum extraction of total triterpenoids from Ganoderma lucidum by supercritical carbon dioxide extraction.MethodsThe response surface methodology was applied in the analysis of extraction parameters such as extraction pressure,extraction temperature and entainer dosage.ResultsThe optimal extraction conditions were extraction pressure 30MPa, extraction temperature 51℃, entainer dosage 2.2 ml/g.ConclusionThe response surface methodology used in this study is able to predict the optimal extraction conditions for the total yield of total triterpenoids in Ganoderma lucidum.
Key words:Ganoderma lucidum; Total triterpenoids; Supercritical CO2 extraction; Response surface methodology
靈芝(Ganoderma)為層菌綱非褶菌目靈芝菌科靈芝屬真菌的總稱。習慣所稱靈芝是指靈芝屬中赤芝Ganoderma lucidum (Leyss.Ex Fr.)Karst.的子實體部分,其主要成分之一是三萜類化合物,由赤芝中發現的三萜類化合物已有135種,如赤芝酸A,赤芝酸B,靈芝酸A,靈芝酸B等[1]。該類化合物有較高的脂溶性,分子量一般為400~600,化學結構較復雜,目前已知有7種不同的母核結構,在母核上有多個不同的取代基,常見有羧基、羥基、酮基、甲基、乙?;图籽趸?。由于化學結構的多樣性,使靈芝三萜類化合物具有抗腫瘤、抗HIV-1及HIV-1蛋白酶活性、抗氧化、抑制組胺釋放、抑制膽固醇合成、抑制血小板聚集、保肝、鎮痛等較廣泛的藥理活性[2]。
目前國內市場上靈芝藥品、保健品種類繁多,很多靈芝產品以總三萜作為標志性功效成分。靈芝三萜類化合物不僅是當前靈芝化學及藥理研究的熱點,而且具有較好的工業應用前景。靈芝總三萜的提取分離一般采用甲醇或乙醇浸提,粗提物用氯仿溶解經堿處理分出總酸部分后再用氯仿萃取分離得到,但該方法存在耗時耗能、溶劑用量大、有溶劑殘留、生產成本高等缺點[3,4]。超臨界CO2萃取技術具有步驟簡單、選擇分離效果好、提取率高、產物無溶劑殘留、有利于脂溶性物質和熱敏性物質的萃取等優點,已被廣泛應用于香料及中草藥成分的提取。本文采用Box-Behnken響應曲面法對超臨界CO2萃取靈芝總三萜工藝進行優化,尋找最佳工藝條件,為進一步規?;崛§`芝總三萜奠定基礎。
1 材料與儀器
赤芝購于貴州省藥材公司,破碎成10~20目顆粒備用;熊果酸標準品購于中國藥品生物制品檢定所;4L超臨界萃取裝置(自行研制);T6新世紀紫外可見分光光度計(北京普析通用儀器有限責任公司);所用化學試劑均為分析純。
2 方法
2.1 靈芝總三萜的提取采用Box-Behnken響應曲面設計法,以萃取壓力、萃取溫度、夾帶劑用量〔夾帶劑體積(ml)/靈芝原料重量(g)〕為自變量,以靈芝總三萜萃取率為響應指標設計三因素三水平實驗方案,實驗因素編碼及水平設計見表1。表1 實驗因素編碼及水平(略)
取赤芝粉200 g置于超臨界萃取器,設定萃取時間為1 h,CO2流量為20 L/h,解析壓力為5 MPa,解析溫度為60℃。當達到預定溫壓條件,啟動夾帶劑泵,定量打入95%乙醇,萃取過程中從解析器收集萃取液,實驗結束后減壓回收乙醇,真空干燥得紅褐色固體。
2.2 靈芝總三萜含量的測定采用分光光度法[4,5],以熊果酸為對照品,5%香草醛-冰醋酸和高氯酸為顯色劑,60℃水浴15 min,在最大吸收波長540 nm處測定吸光度,繪制濃度和吸光度的標準曲線,得回歸方程:Y=3.628X-0.094,r=0.999 4,線性范圍0~0.25 mg/ml。精密稱取靈芝超臨界萃取物樣品50 mg,同法顯色測定,根據標準曲線計算總三萜含量及萃取率(Y)。
Y(%)=萃取物中總三萜含量(g)/靈芝原料重量(g)×100%
3 結果與討論
3.1 實驗結果及模型方程的建立靈芝總三萜的超臨界CO2提取響應曲面實驗設計方案與實驗結果見表2。表2實驗數據進行多元回歸擬合,得響應曲面二次多元回歸模型:Y=-0.563 3+0.057 3X1+0.043 8 X2-0.211 3 X3-0.001 1 X12-0.000 5 X22 + 0.018 3 X32 +0.000 1X1X2+0.001 X1X3+0.002 X2X3 表2 實驗設計方案及結果(略)
對該模型進行方差分析結果見表3,回歸模型系數顯著性檢驗結果見表4。由表3可知模型P=0.0020.05不顯著,r2=0.972 0說明該模型擬合程度良好,試驗誤差小,可以用此模型對靈芝總三萜的超臨界CO2提取進行分析和預測。由表4可知模型中一次項X1、二次項X12和X22顯著,其他項不顯著。表3 回歸模型的方差分析(略)表4 回歸模型系數顯著性檢驗(略)
3.2 響應曲面分析與優化模型響應
曲面圖見圖1~3。由圖1可知保持萃取壓力不變,隨著萃取溫度升高靈芝總三萜萃取率逐步增加;保持萃取溫度不變,隨著萃取壓力增加靈芝總三萜萃取率快速增加。由圖2可知保持萃取壓力不變,隨著夾帶劑用量增加靈芝總三萜萃取率逐步增加;保持夾帶劑用量不變,隨著萃取壓力增加靈芝總三萜萃取率快速增加。由圖3可知保持萃取溫度不變,隨著夾帶劑用量增加靈芝總三萜萃取率逐步增加;保持夾帶劑用量不變,隨著萃取溫度升高靈芝總三萜萃取率逐漸增加,達到峰值后緩緩下降。
對模型方程解逆矩陣得靈芝總三萜最佳提取工藝條件為:萃取壓力29.30 MPa,萃取溫度51.09℃,夾帶劑用量2.18 ml/g。為檢驗響應曲面法所得結果的可靠性,采用上述優化提取條件進行靈芝總三萜的超臨界CO2提取,為方便實際操作將提取工藝參數修正為:萃取壓力30 MPa,萃取溫度51℃,夾帶劑用量2.2 ml/g,此條件下靈芝總三萜理論萃取率為1.17%,驗證結果見表5。實際測得的靈芝總三萜平均萃取率為1.16%,與理論預測值非常接近,表明基于響應曲面法所得的優化提取工藝參數準確可靠,具有實用價值。表5 模型的驗證結果(略)
4 結論
通過響應曲面法建立了靈芝總三萜萃取率與萃取壓力、萃取溫度、夾帶劑用量關系的回歸模型,經檢驗證明該模型準確有效,超臨界CO2萃取靈芝總三萜最佳工藝條件為:萃取壓力29.30 MPa,萃取溫度51.09℃,夾帶劑用量2.18 ml/g。從便于實際操作出發,將最佳工藝條件優化為:萃取壓力30 MPa,萃取溫度51℃,夾帶劑用量2.2 ml/g,在此條件下靈芝總三萜平均萃取率為1.16%,萃取物中總三萜平均含量為52.79%,有利于靈芝新產品的研究與開發。
【參考文獻】
[1]高建莉,禹志領,李紹平,等.靈芝三萜類成分研究進展[J].中國食用菌,2005,24(4):6.
[2]羅俊,林志彬.靈芝三萜類化合物藥理作用研究進展[J].藥學學報,2002,37(7):574.
[3]錢竹,徐鵬,章克昌,等.大孔樹脂分離提取發酵液中靈芝三萜類物質[J].食品與生物技術學報,2006,25(6):111,126.
教學目標
知識目標
使學生了解在實驗室中制取氣體的方法和設計思路的基礎上,研討二氧化碳的實驗室制法;
通過討論,掌握實驗室制取二氧化碳的藥品和反應原理;
通過實驗探究,學會設計實驗室制取二氧化碳的裝置;
能力目標
通過實驗室制取二氧化碳的藥品和裝置的探究,逐步提高學生的探究能力;
通過小組合作,培養學生合作能力、表達能力;
通過探究實驗室制取二氧化碳的裝置,培養學生實驗室制取氣體裝置的設計思路;
通過篩選二氧化碳的實驗室制法,發展觀察能力并提高學生分析和解決實際問題的能力。
情感目標
在探究中,使學生體驗合作、發現的樂趣;
在設計實驗裝置過程中,培養學生創新精神、實踐能力,以及嚴謹求實的科學態度。
教學建議
課堂引入指導
方法一:引導學生復習到目前為止學生已經掌握的可以得到二氧化碳氣的方法,逐一篩選出適合實驗室制備二氧化碳的方法,讓學生在教師的帶領下學會選擇,學會判斷,從中真正體現學生是學習的主體,實驗學生的主動學習。
方法二:從實驗室制氣的要求入手,講清楚原則,讓學生自己總結,思考到底實驗室中用什么方法來制備二氧化碳。
方法三:單刀直入先講實驗室中制二氧化碳的原理,讓學生思考,實驗室選擇這種方法的依據是什么?通過對比突出該方法的優越性,總結出實驗室制氣的原則。
知識講解指導
注意講解時的條理性,使學生明白實驗室制二氧化碳的原理、裝置;檢驗方法;讓部分學生清楚選擇該方法的原因和實驗室制氣方法選擇的依據。
注意理論與實驗的結合,避免過于枯燥或過于淺顯,缺乏理論高度。
聯系實際,講二氧化碳滅火器的原理,適用范圍,必要時也可講解常用滅火器的使用方法。
關于二氧化碳的實驗室制法的教材分析
本節課在全書乃至整個化學學習過程中,所占有的地位十分重要。它是培養學生在實驗室中制取某種氣體時,藥品的選擇、裝置的設計、實驗的方法等思路的最佳素材。上好此節課對學生今后學習元素化合物知識、化學基本實驗及實驗探究能力都有深遠的影響。
本節知識的學習比較容易,學生在前面學習元素化合物的基礎上經過討論便可解決。本節學習的重點是能力訓練。學生在前面學習的氧氣、氫氣的實驗室制法,具備了一些氣體制備的實踐經驗,各項實驗技術也已經具備,此時,在課堂教學中體現學生主體,讓學生真正參與到教學過程中來正是時機。教師提出探究問題、引發學生思考;通過小組合作,設計方案、表達交流、實施方案、總結表達等環節完成整個探究。
關于二氧化碳的實驗室制法的教學建議
為了完成對學生探究能力的培養,設計2課時完成此節教學;
本節是典型的探究學習模式。其中有兩個探究:制備藥品的探究(快、易)、制取裝置的探究(重點、慢)。
講授過程指導
二氧化碳的實驗室制法可結合實驗六二氧化碳的制取和性質進行邊講邊實驗。
注意運用討論法,充分調動學生積極性??蛇m當與氧氣、氮氣的實驗室制法進行對比;結合裝置講解制二氧化碳裝置與制氫裝置的區別與聯系(均是固液反應不需加熱制氣);結合二氧化碳氣的性質,講解二氧化碳氣的檢驗和驗滿方法。
課程結束指導
復習實驗室制二氧化碳原理、裝置及驗滿方法。
布置學生進行家庭實驗,用醋酸和雞蛋殼或水垢制二氧化碳。
布置作業,注意計算和裝置圖兩方面的內容。
教學設計方案一
教學過程:
【引言】
二氧化碳是一種有廣泛用途的氣體,實驗室中如何制取二氧化碳呢?想一想到目前為止,你知道多少種能夠制得二氧化碳的方法。
(學生討論,并列舉學過的可以得到二氧化碳的方法。教師在黑板上逐一記錄)
1.堿式碳酸銅熱分解
2.蠟燭燃燒
3.木炭燃燒
4.石墨等碳單質在氧氣中燃燒
5.木炭還原氧化銅
6.碳在高溫下還原氧化鐵
7.碳酸受熱分解
8.人或動物的呼吸
9.高溫煅燒石灰石……
引導學生討論作為實驗室制法的條件是:
1.制取應簡便迅速;
2.所制得的氣體純度高,符合演示實驗的需要;
3.操作簡單、安全,易于實現。
學生評價每一種制得二氧化碳的方法是否可以作為二氧化碳的實驗室制法。
【板書】第四節二氧化碳的實驗室制法
【小結】以上方法都不能作為二氧化碳的實驗室制法。
【講解】經過不斷研究改進,實驗室中常用石灰石或大理石與鹽酸反應來制備二氧化碳。
【板書】一反應原理
1.試劑石灰石或大理石鹽酸
【講解】碳酸鈣與稀鹽酸反應生成氯化鈣和碳酸,碳酸不穩定,分解生成二氧化碳和水,故最終產物為氯化鈣、水和二氧化碳。
【板書】2.原理:
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2
【提問】可不可以用稀硫酸與石灰石或大理石來制取二氧化碳?
【演示】在兩個表面皿中分別放有大小一樣的石灰石各一塊,一支試管中加入稀鹽酸、一支試管中加入稀硫酸。(讓學生觀察到開始都有二氧化碳生成,隨后加入硫酸的試管,反應速率越來越慢,最后停止。)
【結論】不能用硫酸與石灰石或大理石來制取二氧化碳。
【講解】為了收集到二氧化碳需要什么樣的裝置來制備二氧化碳呢?反應條件反應物的狀態等對實驗裝置有較大的影響。碳酸鈣是塊狀固體,鹽酸是液體,且反應進行時不需要加熱,根據這些特點,我們可以選擇什么樣的反應裝置呢?(必要時教師可以講解制氧氣、氫氣的裝置特點)
【板書】二、反應裝置:
(學生回答、教師歸納)
【講解】因為實驗室制取二氧化碳和實驗室制取氫氣的反應藥品狀態,反應條件類似,故可以采用相似的裝置來制取。用投影顯示制氫氣和制二氧化碳的裝置圖
【討論】
1.長頸漏斗是否可用普通漏斗代替?
2.錐形瓶可否用其他儀器來代替?
3.根據二氧化碳的性質,可以采用什么方法收集二氧化碳?
4.如何檢驗二氧化碳是否收集滿?
(學生討論、回答,然后教師實驗演示、講解)
【演示】用普通漏斗代替長頸漏斗,結果沒有在集氣瓶中收集到二氧化碳。
【講解】
1.因為普通漏斗頸太短,產生的二氧化碳氣會從漏斗處逸出。長頸漏斗下端管口在液面下被液體封住,氣體不會從長頸漏斗處逸出。
2.錐形瓶可以用廣口瓶、大試管等玻璃儀器代替。
3.氣體收集方法主要取決于氣體的密度和氣體在水中的溶解性。因二氧化碳可溶于水生成碳酸,故不宜用排水法收集。二氧化碳比空氣重,所以常采用集氣瓶口向上排氣法收集。
4.可以根據二氧化碳不能燃燒,也不支持燃燒的性質,可以將燃著的木條放在集氣瓶口,如火焰熄滅,則說明二氧化碳已收集滿。
【板書】三收集方法:向上排氣法
驗滿方法:將燃著的木條放在集氣瓶口,火焰熄滅,已經收集滿。
【板書】四、實驗室制取二氧化碳
【演示】制取并驗證二氧化碳氣體。
【提問】怎樣證明生成的氣體是二氧化碳?
(將氣體通入澄清石灰水中變渾濁)
【講解】上一節學過二氧化碳不能燃燒也不支持燃燒,可以用來滅火,如液態二氧化碳滅火器。還有其它一些二氧化碳型滅火器。
【錄像】各種二氧化碳型滅火器介紹
【演示】滅火器原理實驗。
常用二氧化碳滅火器主要有:
(1)泡沫滅火器(2)干粉滅火器(3)液態二氧化碳滅火器
【小結】通過已學習過的氧氣、氫氣、二氧化碳的實驗室制取,歸納出氣體實驗室制取的設計思路及方法,必須明確制取氣體的順序是:
1.了解實驗室制取氣體所需藥品及相應的化學反應方程式。
2.根據反應物、生成物的狀態及反應條件選擇合適的反應裝置。
3.根據氣體的物理性質(尤其是密度及其在水中的溶解性),選擇合適的收集方法及驗滿方法。
教學設計方案二
教學重點:實驗室制取二氧化碳的原理、裝置。探究能力的培養。
教學難點:從二氧化碳制取裝置的探究過程中,提升實驗室氣體裝置的設計思維水平。
教學過程:
【引入】
節課我們學習了二氧化碳的性質,今天我們將來探究在實驗室中如何制得大量的二氧化碳氣體。
根據前面學習氧氣、氫氣的實驗室制法的經驗分析,在實驗室制取一種氣體應考慮哪些因素?
學生活動:以小組為單位討論、代表發言。制取所需藥品、化學反應原理、反應條件、制取裝置、收集方法、驗滿或驗純的方法。
【展開】目前已學過哪些反應可生成CO2?
學生活動:
列出很多反應
除大家列出的反應外,還有許多反應可以得到CO2。但并不是所有的反應都適合用于實驗室制取CO2。如煅燒石灰石在實驗室中很難實現。碳燃燒生成的氣體可能不純等等。
提問:以上反應中最適合實驗室制取CO2的藥品是?說明原因。
學生活動:通過討論和實驗排除反應1、2、3、4、6、7、8。明確反應5為實驗室制取CO2的反應。
[板書]:
實驗藥品:
1.石灰石和稀鹽酸
2.反應原理
CaCO3+2HCl==CaCl2+CO2+H2O請歸納反應的特點。
3.反應裝置:固液不加熱裝置
4.收集裝置
向上排空氣集氣法
提出探究問題:設計何種實驗裝置來制取CO2?(至少2種)
教師提供制氧氣、制氫氣的裝置圖供學生參考
學生活動:分組討論。小組活動。
1.首先考慮制氫氣的裝置。
2.在制氫裝置∩希慕笛樽爸謾?/P>
3.提出各種裝置的創意。
4.畫出草圖,有小組代表上臺展示并講解設計思想。
5.其他小組質疑。
(建議:此處應提供可制備CO2的各種儀器及組裝好的裝置圖。最好是動態的。)
在同學們的共同設計中找到滿足條件的設計。
1.簡易氣體發生裝置(試管、導氣管)
2.將試管改為燒瓶、廣口瓶等較大液體容器。
3.類似啟普發生器裝置(氣體出口有控制開關或固液分離機關設計)
提出問題:根據大家的設計,總結滿足需要的制取CO2的合理裝置。
1.制取少量的氣體
2.一次性制取大量的氣體
3.隨時開始隨時停止的實驗裝置。
【結束】
提問:根據CO2的制取裝置的討論,總結實驗室制取氣體的裝置的一般思路。
(建議:此處應設計動畫圖。)
學生活動:小組討論
根據藥品的狀態、反應條件及待制取氣體的氣體的溶解性、密度等因素來考慮制取氣體的裝置。
1.固體加熱裝置。例如制氧氣。
2.固液不加熱裝置。例如制氫氣、二氧化碳。
探究活動
家庭小實驗:
一、創設情境,提供誘因,展示熱點激發學生動機
情境創設:同學們,你們學過哪些反應能制取二氧化
碳,這些反應是否適合實驗室制取二氧化碳呢?(學生板
書,其他同學交流自己的看法和觀點,然后全班交流)
通過創設情境增加學生學習的針對性,發揮情感在教學中的作用,激發學生的興趣,使學習更為實效。
二、設疑激趣,提出疑點
師:這些反應都不適合實驗室制取二氧化碳,那實驗室制取的二氧化碳藥品是什么?選擇的依據是什么?展示幾組藥品。(設問,激發學生思考)
三、實驗探究,掌握重點
師:請同學們利用手中的儀器進行實驗。選擇哪種藥品適合實驗室制取二氧化碳?你選擇的理由是什么?
學生分組實驗,小組交流,教師引導。在實驗探究過程中,教師要善于引導學生從真實的情境中發現問題,有針對性地開展討論,使學生的想法逐步得到認證。
四、依據原理,設計實驗裝置
師:用什么樣的裝置來制取二氧化碳?
引導同學們對比制取實驗室制取氧氣實驗裝置收集方法及依據的原理進行討論。
(小組討論得出:反應物的狀態和反應條件是確定氣體發生裝置的依據,而生成的氣體的密度和在水中的溶解性決定氣體的收集裝置)
五、設計問題,分組討論,突破難點,歸納要點
師:(投影幾種儀器大試管,燒杯,錐形瓶,酒精燈,長頸漏斗,導管的雙孔塞,導氣管,玻璃片,集氣瓶,水槽,注射器,廣口瓶,平地燒瓶等。)依據實驗室制取二氧化碳所用藥品的狀態和反應條件及氣體的性質,應運用哪些儀器制取二氧化碳,這些儀器應如何組裝?實驗室制取二氧化碳的裝置及制取二氧化碳的步驟及如何驗滿和檢驗二氧化碳?
在此基礎上引導學生自己去歸納并總結實驗室制取氣體應選擇的儀器。在這一階段,學生不僅通過對知識的內化很好地把握選擇儀器的思路及規律,而且還學會了掌握化學知識一般方法,為今后的學習打下了良好的基礎。
通過以上的學習,學生對實驗室制取二氧化碳的探究認識已較為深刻了。此時,就可以引導學生把內化的知識轉化為外化的實踐及實驗室制取氣體的思路,通過訓練這一途徑進一步挖掘學生的潛能,培養他們的創新精神和創造能力。
一、情景引入法
在上新課時,第一個五分鐘即是新課的引入時間,如何能在短時間內把學生的注意力集中起來,把學生的興趣、好奇心、學習的欲望、探究的欲望等調動起來,決定著這節課的效果。用一段小幽默、一段音樂、一個謎語、一個小故事、一個小魔術、一個小實驗、一段與化學有關的時事、突發事件等情景,把即將學習的知識融會在這些情景中,把學生帶入新課的教學。例如,在教學《分子和原子》時,課前播放歌曲《兩只蝴蝶》。在歌聲中,老師打開一瓶香水,并向空氣中噴灑香水,問:“你們聞到什么氣味了嗎?為什么會聞到?”讓學生在歌聲與香味中進入今天的課題。在教學《原子的結構》時,課前播放兩個短片:我國第一個原子彈爆炸的圖片資料;第二次世界大戰美國在長崎、廣島投放原子彈爆炸后的廢墟圖景。讓學生驚奇于原子彈爆炸的威力之大,帶著為什么原子彈的爆炸會產生如此巨大的能量的疑問,進入當天的課程。在教學《二氧化碳的性質》時,用一個小謎語:“有一種物質,農民伯伯說它是‘植物的糧食’;消防官兵贊美它是‘滅火先鋒’;建筑師們稱它為‘粉刷匠’;環境學家卻指責它是造成全球變暖的罪魁禍首。你們猜這種物質是什么呢?”來引入今天的課程。在教學《一氧化碳》時,展示煤氣中毒的新聞報道,講述:“煤氣在解決人們生活能源問題的同時,又給人們帶來了安全隱患,為了正確了解并安全使用煤氣,今天我們就來學習煤氣的主要成分――一氧化碳的有關知識。”
這些林林總總的情景引入法是老師們最常用的方法,也是學生最喜歡的、能較快吸引學生的有效方法。它能在短時間內迅速把學生的注意力集中起來,關注即
將學習的內容,從而達到提高課堂效率的目的。
二、問題引入法
問題引入法,即是通過設置一系列的問題,一個問題緊扣一個問題,一步一步把學生引入到新課的情景中。比如,在教學《分子和原子》時,可設置這樣一些問題:
1.為什么在加油站能聞到難聞的氣味?
2.為什么當人漫步在花園里,會陶醉在沁人心肺的花香之中呢?
3.為什么濕的衣服能曬干?水去哪了?
4.媽媽的一瓶香水忘記蓋蓋子了,過一段時間竟然沒有了,香水去哪了?
又如,在教學《水的凈化》時,設置這樣一些問題:我們每天都喝水,那么自然界的水能否直接飲用呢?說一說你所知道的自然界的水中含有那些物質?你知道我們每天喝的水是怎么制得的嗎?一步步引入課題。在教學《質量守恒定律》時,老師在講臺上點燃一支蠟燭,學生觀察后設置問題:蠟燭的燃燒是什么變化?蠟燭燃燒后與燃燒前相比,發生了哪些變化?是不是所有物質發生化學變化后,物質的質量都變輕了呢?以此引入課題。在教學《二氧化碳》時,我提出兩個問題讓學生思考、討論:
(1)隨著工業的不斷發展,大氣中的氧氣會不會越來越少,最終被二氧化碳所取代呢?
(2)二氧化碳對人的生命活動似乎沒有直接影響,那么,能不能將二氧化碳從空氣中除掉呢?
通過學生之間的交流補充和教師的點撥,他們很容易就認識到沒有二氧化碳,植物就不能生存,沒有了植物,動物也無法生存。此時展示自然界中碳循環的圖片,提出問題:圖中有沒有你不理解的地方?學生縱觀全圖很容易發現“溶解并生成石灰石”對他們而言是個陌生的領域。教師指出這與二氧化碳的性質有關,激起學生對二氧化碳性質的探究欲望,自然引入下一個教學環節。
問題引入法,從學生身邊熟悉的物質入手,設置輕松活躍的問題,由淺入深,讓學生帶著疑問,帶著好奇心,不知不覺地進入新課的情景中,能有效地提高新課的效率。
三、復習引入法
情景引入法、問題引入法,比較適合于新課的第一課時的教學,而對于接下來的第二課時、第三課時,需要銜接前面的內容,此時復習引入就不失為一種有效的方法了。比如,教學《根據化學式計算》時,可讓學生通過小組合作完成下面的練習:
(1)寫出下列物質的化學式:氯化鈉、氧氣、二氧化碳、水、四氧化三鐵、五氧化二磷、二氧化硫、二氧化錳、鐵、硫;
(2)寫出下列物質的名稱:CaO、H2、Al2O3、MgCl2。
鞏固復習上一節課的內容后,由教師講述:“研究物質不僅要從‘質’的角度,而且也要從‘量’的角度進行研究。而要從‘量’的角度進行研究,化學式就是基礎。下面我們將學習怎樣根據化學式進行有關計算?!痹趯W習《碳的化學性質》時,可從以下練習展開教學:
(1)金剛石、石墨、C60都是由 元素組成的單質。
(2)請把下列物質的用途與其對應的性質連接起來
金剛石的硬度很大 做高溫劑
石墨的熔點高且有性 做裝飾品
石墨有優良的導電性 做刻刀、鉆探機的鉆頭
琢磨后的金剛石有奪目的光澤 做電極
活性炭有吸附性 做防毒面具里的濾毒罐
通過練習復習了上一節課的內容,隨后教師講述:“性質決定用途,用途反映性質,碳單質的用途除了上面這些,還可以用作墨汁、燃料、冶煉金屬等,這些用途是由它的什么性質決定的呢?這就是我們今天要學習的內容?!痹俦热纾瑢W習《二氧化碳制取的研究》時,通過復習實驗室制取氧氣的藥品、裝置、操作步驟,依據氧氣制取的經驗,總結出實驗室制取氣體的一般思路,然后敘述:“二氧化碳與自然界和人類的關系非常密切,那么實驗室如何來制取二氧化碳呢?”自然而然地進入當天的課題。