粉笔上绽放的奇葩

陶理祥

摘 要：校本课程是国家课程的延伸、拓展和补充。粉笔上绽放的奇葩从实验的趣味性、安全性、微型化和绿色化等不同角度创造性地对《趣味化学实验》中的系列实验进行二次开发，体现了新课程的理念。同时对校本选修课程在开发与实施中存在的问题提出了自己的思考与意见，对校本课程的开发与实施起到推动的作用。

关键词：趣味化学实验；二次开发；趣味性；微型化；安全性；绿色化

燃烧的粉笔、焰色反应、铝热反应和火山喷发是校本课程《趣味化学实验》中几个相对独立的趣味实验，笔者在《趣味化学实验》课程实践过程中巧借粉笔对此系列实验进行了二次开发，使它们成为一体化的实验。

一、趣味化学实验的二次开发设计

1.实验仪器准备

4支白色粉笔（编号1、2、3、4）、试管、滴管、小刀、三角架、蒸发皿、粗棉线若干、玻璃棒、表面皿。

2.实验药品准备

酒精、浓硫酸、高锰酸钾晶体、硝酸锶晶体、氯化鈉晶体、氯化钡晶体、氯化铜晶体、氯化钙晶体、铝粉、氧化铁粉末、重铬酸铵晶体。

3.实验步骤设计

（1）用小刀在编号1、2两支粉笔上等距离各凿三个小坑，在编号3的粉笔上刻出V形凹槽，将编号4的粉笔掏成一端中空，备用；

（2）取少量高锰酸钾晶体于表面皿中，用滴管吸取少量浓硫酸滴在高锰酸钾晶体上，用玻璃棒将二者搅拌均匀，备用；

（3）按实验的要求连接好装置；

（4）用滴管吸取酒精将4支粉笔和连接的粗棉线润湿，然后在编号1、2两支粉笔的小坑上分别放入少量的硝酸锶晶体、氯化钠晶体、氯化钡晶体、氯化铜晶体、氯化钙晶体。在编号3粉笔凹槽内放入已混合均匀的铝粉和三氧化二铬粉末，在编号4中空的粉笔内装入重铬酸铵晶体；

（5）用玻璃棒蘸取搅拌均匀的高锰酸钾和浓硫酸混合物，靠在编号1的粉笔上并轻轻摩擦，观察现象。

4.实验现象观察

当将玻璃棒靠在编号1粉笔上时，粉笔剧烈燃烧，粉笔上的硝酸锶晶体、氯化钠晶体、氯化钡晶体分别放出美丽的焰色，然后靠粉笔间浸有酒精的棉线依次触发编号2、3、4的粉笔燃烧，再次触发粉笔2上的焰色反应、粉笔3上的铝热反应、粉笔4上的火山喷发，实验现象蔚为壮观，趣味横生。

二、趣味化学实验二次开发的奇葩特点

《趣味化学实验》在课程实践中以进一步提高学生化学科学素养为宗旨，激发学生学习化学的兴趣，尊重和促进学生的个性发展，培养学生的合作精神，激发学生的创新潜能，进一步提高学生的实践能力。在实践时笔者对课程中系列实验进行二次开发，着重突出以下特点：

1.实验强趣味性

燃烧的粉笔、焰色反应、铝热反应和火山喷发等系列实验开发是以粉笔为载体，以连接在粉笔间浸有酒精的棉线燃烧来引发后续反应连续发生的一体化实验。第一支粉笔燃烧是利用高锰酸钾与浓硫酸混合作用于酒精放热触发，学生看到老师只是用玻璃棒在编号1的粉笔一碰，魔幻般地使粉笔就燃烧起来，学生都惊叹不已。同时在粉笔上的各种晶体发生焰色反应，那五彩缤纷的焰色给实验平添了亮丽的色彩。学生置身于如此绚烂的火、焰、烟美妙景致中，被实验产生的现象所感染。但随之在编号3粉笔上发生的铝热反应瞬间完成所产生的强烈震撼效果：直刺眼球的耀眼强光和四处飞溅的火星，令人难以置信在粉笔上仅少量的铝热剂反应竟能达到如此强烈的程度。由编号4粉笔引发的火山喷发实验模拟再现了火山喷发时的场景，整个实验过程一次触发，后续反应相继发生，原本每一个实验独立进行都充满趣味甚至带有神秘的色彩。

经过笔者的实践探索与研究，以平时教学的书写工具粉笔作为实验时的载体，实现了对几个实验的一体化操作，使得实验的趣味性、观赏性、娱乐性和知识性集于一体，实验从火、焰、光、烟和形象逼真的现象营造了一副完美的画卷，让观赏的学生被一副副赏心悦目和富有魔术魅力的趣味实验现象所打动，内心受到强烈震撼的学生从新的视角重新审视和认识了化学，激发起学生学习化学的兴趣，并树立为人类文明和社会进步而努力学习化学的责任感和使命感。

2.实验设计微型化

焰色反应常见的操作方法是用洁净的铂丝蘸取待测物于酒精灯外焰上灼烧，再次测定其他物质的焰色时应用盐酸清洗铂丝，然后置于火焰上灼烧至铂丝焰色与酒精焰色相同时，再蘸取待测物灼烧。改在粉笔上进行焰色反应时不但可以避免重复的操作，而且可以同时观察的各种物质的焰色，改进了实验的操作，优化了实验的设计，与原实验操作相似也是一种微型化的实验过程。铝热反应和火山喷发在进行演示实验时药品用量比较大，采用本方法后可大大节约实验药品的用量。虽然药品用量减少了，但实验的趣味性丝毫没有减弱。在粉笔上进行铝热反应时铝热剂用量大大减少，实验时仍可看到耀眼的强光、火星四射和一股白烟迅速升起，同样收到如期的效果。而火山喷发实验进行微型化设计也是对网络视频中的各种实验操作进行了改进，将重铬酸铵置于中空的粉笔中，无需高锰酸钾和甘油混合物的引发，依靠粉笔上酒精的燃烧引发实验，实验时产生的墨绿色的三氧化二铬粉末像火山灰从中空的粉笔中喷发出来并伴有明亮的火星，生成的三氧化二铬粉末可以代替氧化铁与铝粉作用进行铝热反应，实现对产物的再利用，同时也弥补了实验室药品缺乏的不足。

3.实验高安全性

铝热反应采用常规的操作方法存在较大的安全隐患，剂量较大的铝热反应不适合在家里或房间里做该实验，否则容易造成事故。用氧化铁作为金属氧化物与铝粉配制铝热剂，严格控制反应物量的大小；当用氯酸钾作氧化剂时，切不可加大剂量，否则会引起物理爆炸和化学爆炸，在点燃反应物之前，先撤离周围人员，并保持一段距离。反应时会有900℃～1500℃的高温的金属熔融物喷出，这时要隔离周围人员，不得靠近。反应结束后，不可用水浇灭，要等其自然冷却。采用在粉笔上进行铝热反应不仅实现了实验的微型化设计，大大减少了实验药品的用量，避免了不必要的浪费，同时反应的剧烈程度减缓了，铝热反应依靠粉笔上的酒精引发，节约了金属镁的用量，避免了镁燃烧释放的强光对观赏者眼睛的刺激，降低了实验的不安全因素。如果用火山喷发生成的三氧化二铬代替氧化铁与铝粉作为铝热剂进行铝热反应，反应的剧烈程度又会再次得到减缓，学生可以近距离地观察实验，实验的趣味性得到了淋漓尽致的发挥，安全性得到了保证。火山喷发改在中空的粉笔中进行，利用实验室的废弃物损坏的漏斗形成圆锥形的山体更加形象地勾勒出火山喷发时的外形，不需要高锰酸钾和甘油剧烈反应放热引发实验等措施，均使实验安全性得以提高。

4.突出绿色化学理念

二次开发的实验粉笔上绽放的奇葩采用微型化的实验设计，符合绿色化学的理念，减少试剂用量也降低了实验的费用；降低了实验室的废气排放，减少了实验污染；缩短了实验的时间且大大提高了实验的安全性。二次开发也实现了对废物的再利用，如，三氧化二铬是火山喷发实验的产物，在本实验中可以继续再利用，不但可以充分利用化学资源，减少了浪费，而且也为学生开展进一步实验探究提供了重要素材。在开发时避免使用挥发性强、有毒、易燃、易爆的有机物，同时也尽量减少强氧化剂的使用剂量，使实验在安全、绿色环保、高效的前提下进行，树立学生绿色环保的意识。

三、趣味化学实验二次开发的反思

1.趣味化学实验与必修课的冲突

趣味化学实验系列实验二次开发意在进一步激发学生学习化学的兴趣，提高化学的学科素养。学生在趣味化学实验课堂上热情与积极性很高，但由于应试教育学生肩负沉重的课业负担，使得选修课的教学仅停留在课堂的40分钟内，虽然学生的热情与积极性在课堂上得到了充分的发挥，但是作为教学主体的学生的学习活动在课堂之外的研究与实践活动则戛然而止，学生课后无闲暇时间进行趣味化学实验的思考与研究。教师布置的一些课后任务和家庭小实验，多数学生只是简单地、草草地准备或完成，达不到预期的效果。课程在实施过程中往往由于诸多因素，本应正常开设的选修课被挪作他用，选修课程开设的课时得不到保证，挫伤了师生对趣味化学实验选修课的积极性与热情，这与新课程的课程理念是背道而驰的。上述诸多因素都阻碍了学生在趣味化学实验教学中创新精神和实践能力进一步提高。

2.趣味化学实验的开展受客观条件制约

由于实验室现有条件的限制：实验药品比较陈旧、许多药品已经失效或残缺；实验的仪器经多年的使用或长期放置已经破损或老化；实验仪器未进行及时的更换，加上校本选修课程的授课多安排在同一时段，与化学实验相关的选修课程多集中一起，尽管我们提倡用身边或生活中的用品来替代，但还是不能解决问题，诸多因素导致了许多学生实验不能如期进行，而只能由教师进行演示实验，实际的教学活动的效果与理想状况相去甚远。

总之，课程是育人的关键，加快选修课程建设，转变育人模式，把更多的课程选择权交给学生，把更多的课程开发权交给教师，把更多的课程设置权交给学校，促进高中多样化、特色化，实现学生在共同基础上有个性地发展。

参考文献：

[1]汪进阳.化学实验教学中的绿色化学教育[J].中学化学教学参考，2011（9）：20-21.

[2]岳云華.趣味化学实验.校本课程的实践研究[J].化学教学，2013（3）：11-13.

（作者单位 浙江省平湖当湖高级中学）

编辑 谢尾合