实验“超市式”

四、实验“超市式”

初中科学中典型的实验不多，它们用到的器材大同小异。比如伏安法测电阻和伏安法测功率两个实验用到的器材几乎相同。所以我们不妨多给学生一些器材，然后叫他们挑选，挑选出来进行不同的组合，这样共可以完成多少个实验？这种超市式实验在复习课教学中尤其重要。同时，也可以将实验串联起来复习，达到事半功倍之效。

案例3．13和案例3．14是以力学和电学器材超市式为例分别设置的两个实验。

案例3．13

在做“探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关”的实验时，小刚同学猜想：滑动摩擦力的大小可能跟压力大小有关系；还可能跟接触面的粗糙程度有关系。

实验室提供的实验器材有：

A．木块、B．长木板、C．砝码I、D．砝码Ⅱ、E．棉布、F．砂纸、G．刻度尺、H．弹簧测力计。

请你帮助小刚同学选择好实验所需的器材，完成好探究活动。

（1）为了探究摩擦力大小与压力大小的关系，应选用的器材序号是________。

（2）为了探究摩擦力大小与接触面的粗糙程度的关系，应选用的器材序号是___________________。

答案：（1）ABCDH；（2）ABEFH。

评：首先，此题型新颖，对学生来说具有挑战性，这也是学生喜欢的。因为他们多做这类题目能发展自己的思维，培养自己的能力。其次，此题有一定的灵活性，仅死记硬背是答不出来的，是对知识理解的基础上才能回答。最后，此题具有超市式，问题中把器材呈现出来让学生挑选，且有的可用，有的是跟此实验无关的，这能提高学生周密的思维能力。

案例3．14

现有：A．电源、B．开关、C．电流表、D．电压表、E．滑动变阻器、F．电阻R₁、G．电阻R₂、H．小灯泡L₁、I．小灯泡L₂（以上器材各一个）、J．导线若干根。请作答：

⑴利用这些器材可做的电学实验名称或目的。

⑵将相应的器材字母代号填在表格3‐9中。

表3‐9

续表

评：首先，这种新类型的题目能把多个实验串在一起，不仅说明知识点是相互联系的，实验器材也是共用的，所有知识都是知识网络的一个点。其次，此题既体现了共性也体现出各自的特点。如测电阻与测功率就有几乎相同的器材，而实验的目的和原理不同，处理数据的方法也会不同。再则，此题中电学的实验器材基本上都在这儿，可见综合性很强。它几乎可以做电学中的所有实验。如果我们适当地加以“串”和“穿”，肯定能将所有电学知识点联系在一起，这样的超市式实验复习效果就会加倍。

还有一类实验，它的实验原理是背景资料提供的，学生先要认真阅读，理解题意，然后根据平时所掌握的知识进行迁移，即可解决实际问题。案例3.15和案例3．16是台州市八年级学生参加实验能力竞赛的两个题目，真正体现了器材的超市式。

案例3．15

测定过氧化氢在鲜土豆作用下的分解速率

【背景资料】

过氧化氢（H₂O₂）是一种重要的化工产品，具有氧化、漂白、消毒等多种功效。实验室常用MnO₂作催化剂，以过氧化氢为原料制取氧气，其反应的化学方程式：。过氧化氢酶是一种生物催化剂，也能加速过氧化氢的分解。在植物的叶、茎、果实和动物的肝脏、血液等器官中均存在一定量的过氧化氢酶。

化学反应速率常用来衡量化学反应进行的快慢。过氧化氢的分解速率可用单位时间内氧气的体积变化来加以表示，其表达式

单位：ml·s^－1或ml·min^－1等

在相同条件下，温度越高，过氧化氢的分解速率越大；鲜土豆的颗粒表面积越大，过氧化氢的分解速率越大。

1．实验目的

测定过氧化氢在鲜土豆作用下的分解速率。

2．实验器材（在用到的下列实验仪器、药品上打“√”）

12%的过氧化氢溶液，鲜土豆1片，50ml圆底烧瓶、铁架台、集气瓶1只、水槽1个、试管4支、滴管1支、10ml量筒2只、解剖刀1把、镊子1把、小烧杯2个、酒精灯、火柴、秒表、抹布等。

3．实验方案（要求：要表述清楚实验思路，写出实验步骤，可图文并用）

【点评】

首先，反应的原理有所改变。原来使用MnO₂作催化剂，现在使用生物催化剂，使学生束手无策。由于学生缺乏知识的迁移能力，所以他们大部分在看不到有大量氧气产生时，选择了用酒精灯加热。其次，提供给学生的收集装置有集气瓶和试管，所以学生根本忽略了10ml量筒的作用。恰恰量筒才是用来收集气体的。再则，学生以前从来没有用量筒收集过气体，因此，学生自然想不到会去用它。最后，由于器材提供多了，导致学生眼花缭乱，错误百出。这也给我们在实验教学中带来新的课题———超市式实验。

案例3．16

测量一张打印纸和KT泡沫广告板之间的动摩擦因数

【背景资料】

摩擦是一种常见现象。当两个相互接触的物体发生相对运动时，就会在接触面上产生阻碍相对运动的力，这种力叫滑动摩擦力。滑动摩擦力的方向总是沿着接触面，并且跟物体的相对运动方向相反。

实验表明：滑动摩擦力的大小跟压力成正比，也就是跟两物体表面间垂直作用力成正比。如果用f表示滑动摩擦力的大小，用F_N表示压力的大小，则有f＝μF_N。其中μ是比例常数（它是两个力的比值，没有单位），叫动摩擦因数，它的数值跟相互接触的两个物体的材料有关。材料不同，两物体间的动摩擦因数不同。动摩擦因数还跟接触面的情况（如粗糙程度）有关。

1．实验要求

测量一张打印纸和KT泡沫广告板之间的动摩擦因数。要求设计实验方案，并进行实验操作，测量数据和计算。（注：实验中允许使用实验室中所提供的任何仪器）

2．实验操作

（1）实验方案设计（可用图示说明）并作必要的设计思路说明；

（2）实验操作步骤（简述，但要写出关键步骤）；

（3）实验数据记录的表格设计与测量数据记录；

（4）实验结果报告：所测量纸张与木板间的动摩擦因数大小为_______。

【点评】

首先，背景是高中的知识内容，使学生在短时间内理解起来有困难，出现题意没有理解就开始实验，测量结果显然是不正确的。其次，测摩擦力的实验是七年级下册学习的，这知识在八年级考生的脑海中已经淡忘，所以他们只凭仅存的一点记忆去完成实验，错误率很高。最后，以前测摩擦力都是用弹簧秤拉一木块在水平面上作匀速前进即可，现在看似用不着木块（测量一张打印纸和KT泡沫广告板之间的摩擦力，算出动摩擦因数），实则必须要用木块。因此，学生眼看着提供的众多器材而转不过弯路纷纷败下。

以上是“超市式”实验教学的片段呈现，往往也是课堂的精华所在，这也是我们平常所说的课堂的兴奋点。如果我们经常在课堂当中挖掘一些实验素材实施“超市式教学”，学生的学习兴趣和潜能就被激发出来，学习的积极性和主动性得以发挥，学习的效益和效率自然会提高。案例3．17是《二氧化碳的性质》的实验课教学实录。

案例3．17

《二氧化碳的性质》实验课

浙江省温岭市第三中学　汤君富老师供稿

【教学目标】

1．知识与技能

（1）了解二氧化碳的物理性质，掌握二氧化碳的化学性质。

（2）认识二氧化碳，学会检验二氧化碳的方法。

（3）体验性质探究的过程和方法。

（4）通过探究活动增强实验操作能力，小组合作能力，提高学生对实验结果的分析、归纳能力。

2．过程与方法

（1）对生活、实验现象进行观察，思考、分析并进行归纳和总结。

（2）初步培养学生的科学探究能力。

3．情感态度和价值观

激发学生学习科学的兴趣，使其乐于探究物质变化的奥秘，尝试科学探究的艰辛与喜悦，提升科学探究的能力，享受科学世界的奇妙，体验科学与生活的密切联系。

【教学重难点】

重点：通过实验探究得出二氧化碳的性质。

难点：二氧化碳与水反应。

【教学仪器准备】

稀盐酸、石灰石、水、澄清石灰水、紫色石蕊试液、烧杯、酒精灯、火柴、小木条、蜡烛、软塑料瓶、白醋、集气瓶、玻璃片、雪碧饮料、可乐饮料、玻璃管、水槽、大小试管、镊子、制二氧化碳气体的发生装置、制氧气的发生装置等。

【教学过程】

【播放视频】

《死狗洞之谜》

【提问】

为什么人和狗同时进洞后，狗死，而人安然无恙？这屠狗妖到底是谁呢？

学生：可能会是二氧化碳气体吧。

师：是的。

（设计意图：利用一次有趣的故事引入新课有助于吸引学生的注意力，并激发学生的学习兴趣。）

揭示课题：二氧化碳性质的探究实验

师：说一说你对二氧化碳的认识。（学生超市式）

生1：二氧化碳是植物进行光合作用不可缺少的原料。

生2：我们喝的可乐、雪碧饮料中有二氧化碳。

生3：在生活中还用来灭火。

师：你想知道其中的奥秘吗？好！我们一起做实验来探究其性质吧！请同学们阅读任务单（见附页）。学生事先自己分好实验小组，并根据自己小组的实际水平来挑选3～4个完成实验，如果时间允许则可以全部完成，但必须完成任务单的实验一。

（设计意图：学生所挑选的位置和合作者都是自己最喜欢，营造了一个自然的宽松环境。因为他们自己愿意的，讨论问题的效率会提高，合作的意识会加强。）

师：实验一当中二氧化碳常用稀盐酸跟大理石（或石灰石，主要成分是碳酸钙）反应来制取。反应化学方程式（原理）表示如下：

根据原理，你是如何在图3‐43选择仪器组装制取二氧化碳的呢？

图3‐43

生1：我选择使用的仪器是①③④⑤⑦⑩制取二氧化碳，因为我觉得与前面学过制取氧气的装置一样。

生2：不对，制取二氧化碳的原理即反应化学方程式表示：

在常温下就会进行反应，就不需要加热。我选择使用的仪器②⑤⑥⑨⑩。

生3：不完整，水槽不能用，因为二氧化碳能溶于水，所以不能用排水法。应该选择使用的仪器②⑤⑥⑨就够了。

生4：还可以选择③⑤⑧。

师：说得很好，请画图来表示。并展示学生作品如图3‐44、图3‐45。（超市式评价）

图3‐44

图3‐45

（设计意图：学生为了挑选哪件器材而发生争执，在讨论声和辩论声中选取出来的器材印象深刻。这对培养学生思维能力帮助很大。）

接下来请各个实验小组挑选学习任务单中的3～4个进行实验，实验后分小组汇报实验成果。学生兴致勃勃的进行分组实验……

（师巡视指导，事先让学生多收集几瓶二氧化碳）

（设计意图：在“做中学”的过程中培养学生的创新精神。）

师：完成了实验，请分组汇报，A组先来吧。

生1：实验二中的现象是锥形瓶里冒出大量气泡，收集到3瓶二氧化碳气体，常温下二氧化碳是无色、无味的气体，如果将燃着的小木条放在集气瓶口，燃着的小木条熄灭，集气瓶就盛满了二氧化碳。把它倒入如图3‐46所示的纸杯中，倒入二氧化碳的右边纸杯向下，左边的杯向上翘，可见二氧化碳可以像水一样倒入杯中，根据这个现象，说明它的密度比空气大。

图3‐46

生2：实验三中的现象（如图3‐47）是杯中燃着的蜡烛自下而上熄灭，也说明它的密度比空气大。

图3‐47

师：很棒！同组同学有补充吗？

生3：演示实验三并分析现象：杯中燃着的蜡烛自下而上熄灭，还说明了二氧化碳可以灭火。

生4：还说明了二氧化碳不会燃烧，不支持燃烧。

师：实验一和实验三需要注意什么？

生5：长颈漏斗下端应插入液面以下，倾倒二氧化碳时应沿着烧杯壁倒入。师：请其他小组汇报。

B组代表：我们组选择做了实验一、四、五，实验一很成功，现象一样。演示实验四：往集满二氧化碳的塑料瓶里，迅速倒入少量水，立即盖紧瓶盖并振荡观察到瓶子变扁了，如图3‐48所示。倒出少许液体，滴加紫色石蕊试液，紫色石蕊试液变红了。根据现象，推断二氧化碳能溶于水，生成碳酸，使紫色石蕊试液变红了。实验五当中向小花上喷稀醋酸变红，说明酸可以使紫色石蕊变成红色；向小花上喷水不变，说明水不能使紫色石蕊变红。直接放入二氧化碳不变，说明二氧化碳不能使石蕊变红；向二氧化碳中放入喷水后的小花变红，说明二氧化碳与水反应后的生成物可使石蕊变红。

图3‐48

师：有不同的实验小组吗？请汇报。

C组代表：我们组选择做了实验一、六、七，演示实验六：用干净的吸管向装有澄清石灰水的试管中吹气观察到澄清石灰水变浑浊。原理：二氧化碳能与石灰水反应演示并分析实验七中对小白鼠通一会儿二氧化碳，观察到小白鼠会晕过去，得出二氧化碳不能供给呼吸。

师：现在谁能揭开屠狗洞的秘密？

生：实验七中对小白鼠通一会儿二氧化碳，小白鼠会晕过去，得出二氧化碳不能供给呼吸。狗在这样的环境中也会晕过去。二氧化碳密度比空气大又不能供给呼吸，会使低处的狗窒息死亡，而人站得高却安然无恙。

D组代表：老师！我们全都完成了实验，现象及分析和其他组基本相同。（其他学生惊讶，并鼓掌）

师：看来你们小组做得最快最好，能否归纳出二氧化碳的性质？

D组代表归纳：二氧化碳的性质（设计意图：让学生说则效果更佳）。

1．物理性质：常温下二氧化碳是无色、无味的气体，密度比空气大。

2．化学性质

（1）通常CO₂不能燃烧，也不支持燃烧；

（2）CO₂不能供给呼吸；

（4）CO₂与石灰水反应（检验二氧化碳）。

师：很好！根据二氧化碳的性质，想想它有哪些用途。

生：灭火、人工降雨、光合作用、制冷剂……

【超市式作业】

选择其中的一或多项完成：

1．性质决定用途，结合本节内容和相关资料，写篇关于二氧化碳“功与过”的小论文。

2．请你设计小实验：

（1）从生活中寻找二氧化碳

参考材料：碳酸型饮料、针筒、一次性吊水瓶、纯碱或小苏打或贝壳、白醋……

（2）检验二氧化碳

参考材料：食品袋中生石灰干燥剂（溶于水制得石灰水）。

（3）能否灭一般物体着的火

将燃着的火柴、蜡烛、棉花等物品分别放入，观察燃着物品是否熄灭。

附：《二氧化碳的性质》实验任务单

实验一：在实验室里，二氧化碳常用稀盐酸跟大理石（或石灰石，主要成分是碳酸钙）反应来制取。反应化学方程式表示如下：

以下仪器可供设计制取二氧化碳的装置，通过讨论，请在图3‐43中选择仪器组装制取二氧化碳的装置（可多种）。你们也可以另选其他仪器，还可以利用代替品，请画图来表示（图3‐44、3‐45）。

实验二：收集几瓶二氧化碳，请你观察并记录颜色、状态、气味，将燃着的小木条放在集气瓶口，检查是否盛满二氧化碳。并把它倒入如图3‐46所示的纸杯中。

现象：

分析：

实验三：点燃两支蜡烛，沿图3‐47杯子内壁缓慢倾倒二氧化碳气体。

现象：

分析：

实验四：在一个集满二氧化碳的塑料瓶里，迅速倒入少量水，立即盖紧瓶盖并振荡观察，如图3‐48。倒出少许液体，滴加紫色石蕊试液。

现象：

分析：

实验五：取四朵用石蕊（石蕊是一种色素，遇酸变成红色）试液染成紫色的干燥小花。

（1）小花上喷稀醋酸，（2）向小花上喷水，（3）直接放入二氧化碳中，（4）向二氧化碳中放入喷水后的小花，观察图3‐49四朵花的颜色变化。

图3‐49

实验六：用干净的吸管向装有澄清石灰水的试管中吹气，并观察实验现象。现象：

分析：

实验七：对小白鼠通一会儿二氧化碳，观察小白鼠的情况。

现象：

分析：

总之，从学生的需要出发来进行教学设计是最高效的，实验课堂“超市式”真正是从学生需要出发，想学生所想，收到了很好的教学效果。不过任何方法的实施都有一个度的把握，我们也不能一味地迁就学生而满足他们无理的要求，也不能以损失其他学生的学习成绩为代价。因此，在实施前我们就要把学习内容和学生情况分析透彻，做到胸有成竹。