通識(shí)課“趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)實(shí)踐分析

導(dǎo)語(yǔ)：通識(shí)課“趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)實(shí)踐分析一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

目前，我國(guó)大學(xué)教育課程體系中都設(shè)計(jì)有一定學(xué)分比例的通識(shí)課程。通識(shí)課程設(shè)立的目的主要是針對(duì)以前大學(xué)教育階段課程過(guò)于注重學(xué)科的專和精，忽視學(xué)生的通識(shí)性教育［1］，導(dǎo)致所培養(yǎng)的學(xué)生知識(shí)面較窄，不利于學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和其他通識(shí)知識(shí)的遷移及靈活運(yùn)用，不符合現(xiàn)代社會(huì)對(duì)全面發(fā)展地綜合素質(zhì)人才的需要［2－4］。課程的主要以趣味性為引導(dǎo)，以貼近生活的化學(xué)實(shí)驗(yàn)為載體，吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生對(duì)課程和知識(shí)點(diǎn)的興趣，使學(xué)生積極主動(dòng)參與到相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)中。通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)際操作，可以強(qiáng)化學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的記憶，且能夠使學(xué)生掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作技能和要點(diǎn)，提高實(shí)驗(yàn)觀察能力、動(dòng)手能力和探究思考能力［5］。

1課程定位

“趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)”作為大學(xué)的通識(shí)課程開設(shè)，主要是讓學(xué)生通過(guò)動(dòng)手實(shí)際操作一些有趣的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，從而了解化學(xué)，學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)，掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作，培養(yǎng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析其原理的能力，通過(guò)貼近生活的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，拉近化學(xué)與人的距離。課程的主要的授課對(duì)象是非化學(xué)類專業(yè)的大學(xué)生，甚至是非理工科專業(yè)的大學(xué)生。這些學(xué)生中絕大部分沒有進(jìn)過(guò)專業(yè)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，也沒有自己親手操作過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，做過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)。但是他們已經(jīng)經(jīng)歷過(guò)中學(xué)的科學(xué)和化學(xué)兩門課程系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，對(duì)簡(jiǎn)單、基礎(chǔ)的化學(xué)知識(shí)有所了解。

2課程內(nèi)容設(shè)計(jì)的原則

對(duì)大學(xué)生開設(shè)的“趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程，在課程內(nèi)容的設(shè)置上要和中學(xué)的趣味性實(shí)驗(yàn)有所區(qū)分，不能只是簡(jiǎn)單地重復(fù)、溫習(xí)中學(xué)時(shí)期所學(xué)習(xí)的內(nèi)容，而應(yīng)在其基礎(chǔ)上結(jié)合大學(xué)化學(xué)的內(nèi)容，做到有所延伸和拓展。此外在課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)上，要符合以下幾項(xiàng)原則:1)趣味性。是趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)運(yùn)用研究的精髓。內(nèi)容有趣味性，學(xué)生感興趣了，才能產(chǎn)生求知的欲望和學(xué)習(xí)的動(dòng)力;2)科學(xué)性。是課程內(nèi)容設(shè)計(jì)的基本原則和理論基礎(chǔ);3)安全性。非化學(xué)專業(yè)的學(xué)生畢竟缺少系統(tǒng)性的理論和實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練，以及危險(xiǎn)情況安全措施培訓(xùn)，因此課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)上，應(yīng)盡量減少?gòu)?qiáng)酸、強(qiáng)堿、有毒試劑的使用。即使非用不可，也應(yīng)做好相關(guān)安全培訓(xùn)和防護(hù)措施;4)簡(jiǎn)約性。實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)盡量設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單、易操作，無(wú)危險(xiǎn)性操作，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的變化應(yīng)比較明顯。5)生活化。本門課程設(shè)計(jì)的初衷之一是讓學(xué)生了解化學(xué)，給學(xué)生打開了解化學(xué)世界的窗戶。因此越貼近生活的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，越容易被學(xué)生接受并引起學(xué)生的興趣［6］。

3教學(xué)內(nèi)容

課程的授課對(duì)象非化學(xué)類專業(yè)的大學(xué)生，他們對(duì)化學(xué)印象還停留在中學(xué)時(shí)期所學(xué)的內(nèi)容，專業(yè)知識(shí)比較薄弱。所以課程在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選取上，盡量融合了無(wú)機(jī)、有機(jī)、分析、精細(xì)化工、高分子等課程中的項(xiàng)目。選擇操作相對(duì)比較簡(jiǎn)單，包含知識(shí)點(diǎn)比較淺顯易懂，且貼近生活的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。既能讓引起學(xué)生的興趣，又能闡述化學(xué)的實(shí)驗(yàn)原理和鍛煉實(shí)驗(yàn)操作。大學(xué)的通識(shí)課程一般授課時(shí)間在24學(xué)時(shí)，1～1．5個(gè)學(xué)分。化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目單次實(shí)驗(yàn)的時(shí)間根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的繁簡(jiǎn)程度一般需要3～5學(xué)時(shí)，且操作一般要求有連續(xù)性，最好一次性完成。因此本門課程從簡(jiǎn)單驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)到綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，共設(shè)計(jì)了六個(gè)實(shí)驗(yàn)。3．1實(shí)驗(yàn)一:化學(xué)作畫。實(shí)驗(yàn)用品:A4紙、毛筆、噴壺、KSCN溶液、K3［Fe(CN)6］溶液、K4［Fe(CN)6］溶液、FeCl3溶液、苯酚濃溶液。實(shí)驗(yàn)方法:①用毛筆分別蘸取KSCN溶液、K3［Fe(CN)6］溶液、K4［Fe(CN)6］溶液、苯酚濃溶液在A4紙上寫字、作畫，用吹風(fēng)機(jī)吹干。②用FeCl3溶液噴壺噴灑，白紙上顯現(xiàn)出彩色的畫跡。實(shí)驗(yàn)原理:FeCl3遇到硫氰化鉀溶液(KSCN)顯血紅色，遇到亞鐵氰化鉀〔K4［Fe(CN)6］〕顯藍(lán)色，遇到鐵氰化鉀〔K3［Fe(CN)6］〕溶液顯綠色，遇苯酚顯紫色。FeCl3溶液噴在白紙上顯黃色。設(shè)計(jì)意圖:化學(xué)反應(yīng)前后顏色的變化是判斷化學(xué)反應(yīng)是否發(fā)生最簡(jiǎn)單、直觀的方法之一。通過(guò)濾紙上畫跡和字跡顏色的五彩的變化，引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，帶領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)化學(xué)的世界。3．2實(shí)驗(yàn)二:彩色火焰蠟燭的制備。實(shí)驗(yàn)用品:燒杯，量筒、玻璃棒、烘箱、氯化鍶、氯化鋰、氯化銅、氯化鋇、氯化鉀、氯化鈉、氯化銨、檸檬酸三甲脂、硬脂酸實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象:①燭芯制作。先用5%的NaOH溶液浸泡2h，清水沖洗后烘干;然后2%的NH4Cl和3%的HCl混合溶液進(jìn)行脫鈉脫鈣處理，清洗后烘干;用金屬離子溶液浸泡30min，烘干，制成發(fā)色芯。②主燃劑制作。將檸檬酸三甲脂(95%)和硬脂酸(5%)加熱熔融，攪拌均勻。③燭體制作。將熔融的主燃劑趁熱倒入到已固定好燭芯的模具中，冷卻成型后取出。實(shí)驗(yàn)原理:焰色反應(yīng)，特定的金屬或其化合物將其置于無(wú)色火焰中灼燒時(shí)，能使火焰呈現(xiàn)特殊顏色。設(shè)計(jì)意圖:將焰色反應(yīng)的機(jī)理和現(xiàn)象等枯燥知識(shí)，通過(guò)制作各種不同火焰顏色的蠟燭，簡(jiǎn)單、有趣、直觀的呈現(xiàn)出來(lái)，更容易被學(xué)生接受且印象深刻。3．3實(shí)驗(yàn)三:精制食鹽。實(shí)驗(yàn)用品:布氏漏斗、量筒、燒杯、玻璃棒、蒸發(fā)皿、表面皿、粗食鹽、氫氧化鈉、碳酸鈉、氯化鋇、稀鹽酸、pH試紙。實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象:①稱取一定量的粗鹽，放入燒杯，用蒸餾水加熱溶解。②除去體系里的SO42－其他陰離子。緩慢滴加氯化鋇溶液，至沒有新的沉淀物產(chǎn)生，過(guò)濾，保留濾液。③加入氫氧化鈉，除去Ca2+、Mg2+、Ba2+，過(guò)濾，保留濾液。④滴加稀鹽酸至pH值=1～2，除去CO32+。⑤蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶。實(shí)驗(yàn)原理:利用不同陰陽(yáng)離子搭配會(huì)產(chǎn)生不溶于水的沉淀物特性，達(dá)到除去其他離子，純化食鹽的目的。設(shè)計(jì)目的:食鹽是人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚奈镔|(zhì)。從食鹽出發(fā)，可以拉近實(shí)驗(yàn)者和化學(xué)實(shí)驗(yàn)之間的距離。同時(shí)也能將化學(xué)物質(zhì)特性及化學(xué)除雜質(zhì)方法向?qū)W生做簡(jiǎn)單的展示。3．4實(shí)驗(yàn)四:咖啡因的提取。實(shí)驗(yàn)用品:茶葉若干、95%乙醇、生石灰、索氏提取器、蒸餾裝置、升華裝置實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象:①將茶葉用紗布包好，放入索氏提取器中回流提取30min。②用蒸餾裝置將溶液中多余溶劑蒸餾除去。③將剩余溶液轉(zhuǎn)移至蒸發(fā)皿中，加入生石灰攪拌均勻，置于酒精燈上烘抄干。④搭建升華裝置，對(duì)預(yù)處理物進(jìn)行升華操作。⑤取少量咖啡因成品，用顯微熔點(diǎn)儀測(cè)量其熔點(diǎn)范圍，并可用手機(jī)拍攝記錄其形貌及熔化過(guò)程。實(shí)驗(yàn)原理:咖啡因?yàn)猷堰实难苌铮苋苡诒⒙确隆⒁掖肌⑺热軇?00℃時(shí)失去結(jié)晶水，開始升華，120℃時(shí)升華顯著，178℃以上升華加快。無(wú)水咖啡因的熔點(diǎn)為238℃。設(shè)計(jì)目的:咖啡因具有刺激心臟，興奮大腦神經(jīng)和利尿等作用，常見于人們?nèi)粘５乃幬?復(fù)方阿斯匹林)和功能性飲料(紅牛、可口可樂(lè))中。通過(guò)該實(shí)驗(yàn)是學(xué)生學(xué)習(xí)了一種從生物中提取有機(jī)化合物的方法。3．5實(shí)驗(yàn)五:有機(jī)玻璃的制作。實(shí)驗(yàn)用品:小紀(jì)念品、制模玻璃、錐形瓶、溫度計(jì)、水浴鍋、甲基丙烯酸甲酯、過(guò)氧化苯甲酰、鄰苯二甲酸二丁酯。實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象:①用小紀(jì)念品(如相片、樹葉等)、普通硅玻璃、電線等制作有機(jī)玻璃的成型模具。②依次在錐形瓶中加入20gMMA、0．12gBPO和1．2gDBP，攪勻后將錐形瓶置于水浴中，逐步升溫到85℃，保溫反應(yīng)至粘稠狀。③將聚合物粘液倒入到模具中，置于50℃的電熱干燥箱內(nèi)低溫預(yù)聚12h左右。④升溫至100～120℃，反應(yīng)2h左右。⑤冷卻，拆模，打磨邊角。實(shí)驗(yàn)原理:甲基丙烯酸甲酯單體在引發(fā)劑和少量增塑劑的條件下發(fā)生單體聚合反應(yīng)。設(shè)計(jì)目的:有機(jī)玻璃是人們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常會(huì)用到一種物品。通過(guò)有機(jī)玻璃工藝品的設(shè)計(jì)和制作，可以了解高分子聚合反應(yīng)的機(jī)理和方法，自己親手制作的產(chǎn)品還可以留作紀(jì)念，可以極大的激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣。3．6實(shí)驗(yàn)六:雪花膏、乳液的制作。實(shí)驗(yàn)用品:燒杯、加熱套、溫度計(jì)、電動(dòng)攪拌器、硬脂酸、十六醇、丙二醇、單硬脂酸甘油酯、白油、氫氧化鈉、氫氧化鉀、防腐劑、香精、精密pH試紙實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象:①按配方比例分別稱取單硬脂酸甘油酯、硬脂酸、丙二醇、白油、十六醇，加入到燒杯中。②稱取一定量的的堿，用水溶解后加入另一個(gè)燒杯中。③兩組燒杯都加熱至90℃，使物料熔化、溶解攪拌均勻。④然后將堿液緩慢加入到油相中，繼續(xù)攪拌，當(dāng)溫度降至50℃時(shí)加入防腐劑。降溫至40℃后，加入香精。實(shí)驗(yàn)原理:脂肪和堿發(fā)生皂化反應(yīng)，生成皂。設(shè)計(jì)目的:通過(guò)精細(xì)化學(xué)品的制備，使學(xué)生了解精細(xì)化學(xué)品的制備工藝，讓化學(xué)實(shí)驗(yàn)貼近生活，激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)的興趣。

4結(jié)語(yǔ)

趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)是針對(duì)大學(xué)非化學(xué)類專業(yè)學(xué)生開設(shè)的一門通識(shí)課程。其有區(qū)別于中學(xué)的趣味性化學(xué)實(shí)驗(yàn)，選取并改良了大學(xué)化學(xué)專業(yè)中無(wú)機(jī)、有機(jī)、分析、精細(xì)化工、高分子等課程中部分較簡(jiǎn)單、有趣、貼近生活的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。通過(guò)學(xué)習(xí)相關(guān)實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)并動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)，使理論聯(lián)系實(shí)際，揭開化學(xué)神秘而又“恐怖”的面紗，拉近了化學(xué)與人的距離［7］。同時(shí)實(shí)驗(yàn)趣味性的提升不僅使學(xué)生成為了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)者，更成為了課堂的主體，使學(xué)生有意識(shí)的活動(dòng)貫穿整個(gè)課堂，活躍了課堂氣氛，更為培養(yǎng)學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科的興趣打下了基石［8］。此外通過(guò)對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)這類嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦砉た普n程的學(xué)習(xí)，還能培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力，拓寬學(xué)生眼界和思路，全面提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的科研探索熱情和開拓創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)

［1］高晴燁．高度信息化環(huán)境下高等教育教學(xué)改革探索［J］．北方文學(xué)旬刊，2016(12):130－134．

［2］謝友柏．高校的聚焦點(diǎn)是培養(yǎng)創(chuàng)新人才［J］．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010，29(8):1－3．

［3］羅云，甘佳．困境與出路:我國(guó)研究型大學(xué)通識(shí)教育實(shí)踐研究［J］．內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報(bào)(教育科學(xué)版)，2011，24(7):14－17．

［4］于忠海．大學(xué)通識(shí)課程“不通”問(wèn)題反思及其改進(jìn)理念［J］．教育與現(xiàn)代化，2010(2):16－20．

［5］王曉崗，李原莧．開展“趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)”通識(shí)課程的教學(xué)實(shí)踐［J］．實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2012，6(15):10－12．

［6］徐明波，呂洪杰．淺談高中化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)［J］．湖北師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013，33(3):77－79．

［7］邊磊，徐炬峰．科普實(shí)驗(yàn)在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中的探索與應(yīng)用［J］．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2019，38(10):147－150．

［8］劉楠，李澤全．趣味性在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用［J］．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2019，38(2):176－217．

作者:盛含晶 曾治皓 趙懿 鄭紹成 章昭琳 單位:浙江師范大學(xué)行知學(xué)院