基于“喷泉实验”的研究性学习

基于“喷泉实验”的研究性学习

广东省潮州市高级中学戴莹瑾

摘要：开展以“喷泉实验”为内容的研究性学习，通过讨论，确立3个总的研究课题：①化学喷泉与生活喷泉；②喷泉实验装置的改进和创新；③探究彩色喷泉，个研究小组选择课题，明确分工，制定具体研究计划，利用社会实践和实验探究的方法对课题进行研究，最终得出研究成果

关键词：研究性学习喷泉实验装置彩色喷泉

21世纪是一个崭新的知识经济时代，知识经济替代工业经济意味着知识、信息将成为最重要的资源，成为社会经济发展的主要依赖因素，知识创新也成为民族进步、国家兴旺的根本动力。知识创新需要具备探求态度和具有批判、创新和实践能力的人才。这个重任依靠传统的“接受学习”的方式来接受“确定的学习”己很难完成。化学是以实验为基础的学科，化学实验可以从多方面入手,在教学中演示实验一般是“验证性”,改演示实验为学生探究实验是新课标教学理念的新要求,目的是将结论不直接告诉学生而是培养学生实验—观察—提出问题—分析比较—得出结论的能力，通过这样的学习激发学生对实验的创新及探究能力的培养。

为了加强学生实践能力和创新精神的提高，加强素质教育，培养新世纪所需要的人才，新型的“研究性学习”课程应用而生。研究性学习是指学生基于自身兴趣，在教师指导下，从自然、社会或生活经验中选择并主动地探究获取知识、应用知识、解决问题的学习领域。研究性学习的核心是要改变被动，强调主动、合作、探究式的学习，其目的是提高学生的科学素养、培养创新能力和实践能力。实践证明，研究性学习是推行素质教育的重要途径，是培养学生创新能力和实践能力的切入点和重要的实现方式。[1]为此，我们备课组在全级学生中通过自愿报名和考试选拔的方式成立了研究性学习小组，旨在让学生利用课外时间对相关的化学问题提出疑问，并通过一系列的研究、实验验证，最终得出结论，借此除了拓展学生学科知识，还可以培养其创新能力、实验动手能力、团队合作能力，提高应变能力、自身素质和科学素养。整个研究过程分为四步： 1.选题-----研究课题的确立

教学内容是对研究活动产生兴趣的主要源泉，以教学内容为载体激发学生研究兴趣。在高中化学必修一中,氨气的喷泉实验是一个很基础也很有趣的演示实验,高考也经常考查与喷泉实验有关的知识,并且考查的内容越来越新颖多样。当老师在课堂上演示

喷泉实验时，学生无不为其美丽而惊叹，虽然在老师的讲解下，学生初步明白喷泉实验利用氨气在水中溶解度很大（体积比1：700），在短时间内烧瓶内气压减小，从而使外界大气压大于瓶内气压，在打开活塞后，大气压将烧杯内的液体压入烧瓶中，在尖嘴导管口形成喷泉。

但是基于这个实验，学生仍有许多的疑问，为此，我们让学生以小组为单位就喷泉实验展开讨论，并把心中的疑问大胆地提出来。汇总的问题主要有以下几个：

(1)这个喷泉实验的原理跟生活中见到的喷泉原理一样吗？不一样的话，能否将生活喷泉的原理搬到化学实验中？

(2)老师在课堂演示时有时会出现实验失败，到底是什么原因导致的？有什么方法可以提高实验的成功率？

(3)除了形成单一的红色喷泉，能不能形成其他颜色的喷泉呢？如果可以要选用什么药品？能不能设计出彩虹般的喷泉？

(4)作为喷泉实验原料气的溶解度应是多少？难溶或不溶性气体能否形成喷泉？

(5)喷泉实验的装置如何进行改进和创新？能不能设计出双喷泉甚至三喷泉？

(6)实验中有哪些因素会对喷泉的效果有影响，如导管的高度，实验时的温度，吸收液的温度等等？

提出疑问后，在老师的指导下，并综合可行性、操作性、安全性等因素，将问题转变为课题，确定了3个研究方向：①化学喷泉与生活喷泉的联系；②喷泉实验的改进研究；③彩色喷泉的探究。让学生自由选择研究方向，设计实验对相关内容进行探究。

2.开题------研究计划的制定

各小组通过讨论选择好课题，明确研究方向后，在老师的指导下，完成初步的实验设计，明确组内成员的分工。最后通过开题报告会的形式让老师了解和检验各小组的情况。

2.1第一组：课题名称：生活喷泉与化学喷泉

课堂上演示的喷泉实验，是减小烧瓶内气压并在外界大气压的作用下，形成喷泉。而广场上多姿多彩的喷泉原理是增大内部气压，在正常大气压下形成喷泉，原理与火山喷发类似。于是，本课题将生活中形成喷泉的原理在实验室进行模拟。

本课题由2个小组完成，一个小组负责做社会实践，调查生活喷泉的原理；一个小组负责根据此原理设计可以在实验室进行的实验方案。

2.2第二组：课题名称：喷泉实验装置的改进和创新

课本里的喷泉实验，形成的喷泉只持续一小会儿，无法让这美丽的瞬间持久，并且只有一个喷泉，形式单一。于是，本课题根据课本中实验原理，设计新的装置，达到感官上的突破。本课题由2个小组完成，一个小组负责研究和设计出持久性喷泉；一个小

组设计出双喷泉，让喷泉实验更精彩。

2.3第三组：探究彩色喷泉

课本中利用氨气和滴有酚酞的水形成红色的喷泉，在惊叹其美丽的同时，却也因其颜色单一而感到乏味，于是通过查阅资料，有三种方案可以设计出多种颜色的喷泉。第一种方案：烧瓶中由装一种气体改装两种或多种气体。这些气体互不反应,但却能与同一种液体反应生成不同颜色的产物而形成彩色喷泉。

第二种方案：烧杯中由盛一种溶液改盛几种互不反应的溶液,而烧瓶中只盛一种气体,且这种气体能与上述几种溶液反应生成不同颜色的产物而形成彩色喷泉。

第三种方案：用烧瓶装几种互不反应的气体,烧杯也装几种互不反应的液体,且这几种气体能与上述几种溶液反应生成不同颜色的产物而形成彩色喷泉。

本课题分为四个小组，选择HCl、NH3、Cl2、CO2做为原料气，再通过选择不同的实验溶液，达到彩色喷泉的效果。

3.证题-----研究过程的实施

3.1第一组：课题名称：生活喷泉与化学喷泉

3.1.1社会实践：组织成员到市中心广场喷泉的建筑公司采访技术人员有关生活喷泉的构造原理；到地质局了解火山喷发的原因。由指导老师带队，整个访谈过程做好文字，录音，图像记录。

3.1.2 实验探究：

图1 图2

实验一：利用MnO2加快H2O2分解氧气，加大烧瓶内压强，在空气中形成喷泉

H2O22H20+O2

步骤：

1、先关闭导管上的止水夹，向烧瓶中放入MnO2，分液漏斗中装H2O2,快速塞紧胶塞，打开分液漏斗，使烧瓶中快速聚集氧气，气压增大；