数字化实验在化学课堂教学中的应用 —

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数字化实验在化学课堂教学中的应用 ——以苏教(5)

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浑浊转化为透明澄清溶液，最后转化为类似肥皂的固体，如图3所示。图3 豆油皂化反应过程［实验4］为了使得豆油充分发生皂化反应，把上述已经转化为“固体”的锥形瓶放在沸水中加热10min（温度升高，加快皂化反应速率），取出锥形瓶倒入50mL饱和的氯化钠溶液，发现乳浊液分层，上层为淡黄色固体，下层为无色透明溶液。［问题3］如何证明皂化反应得到了甘油？学生：氢氧化铜悬浊液中滴入乙二醇或葡萄糖，溶液能转化为绛蓝色溶液，可以用氢氧化铜悬浊液检验多羟基类物质。［实验5］取下层溶液（用硫酸中和到中性）滴入到氢氧化铜悬浊液中，发现溶液变为绛蓝色。［引导］乙酸乙酯与氢氧化钠溶液反应是不是也这样呢？［实验6］实验内容：取体积分别为20mL饱和的NaOH溶液和乙酸乙酯于100mL锥形瓶中充分振荡，并使用温度传感器测定乳浊液温度，同时记录时间—温度变化曲线，发现，振荡过程中，混合物温度基本不变；一段时间后，加入12mL乙醇于上述锥形瓶中，振荡，温度传感器测定混合物温度，如图4所示。图4 乙酸乙酯碱性水解温度变化曲线振荡乳浊液的过程中，乳浊液从浑浊转化为透明澄清溶液，混合溶液温度显著升高，最高温度可达78℃左右，溶液出现沸腾现象。这一现象也说明了不同的酯与NaOH溶液反应的热效率有显著差异。［设计意图］从化学2中制肥皂的提出，到真实的肥皂的制取，再到皂化反应过程中另一产物——甘油的验证，环环相扣，思路清晰，学生眼见为实，感受颇深。而对于皂化反应的发生提供了新的证据——温度传感器证实有热量的放出，同时增加乙酸乙酯与氢氧化钠的对比实验，更具有说服力，再次证明酯的水解是一个放热的过程。（3）肥皂的去污原理硬脂酸钠在水溶液中电离成钠离子和硬脂酸根离子（C17H35COO-），硬脂酸根离子由两部分组成，一部分［CH3（CH2）16-］与油脂的亲和力大，是亲油基团；另一部分［-COO-］与水的亲和力大，是亲水基团，如图5所示。将沾了油污的衣服擦上肥皂搓洗时，硬脂酸根离子一头“拉着油”，另一头“拉着水”，将油污“拖入水”，洗净衣服。图5 肥皂的去污原理5.课外作业如何让地沟油变废为宝？地沟油中的黄曲霉素（黄曲霉素的结构如图6所示）如何处理？从官能团的角度看，黄曲霉素与油脂有何相同的地方？使用地沟油制造肥皂会发生黄曲霉素的中毒吗？为什么?图6 黄曲霉素的结构［设计意图］“地沟油”谈之色变，闻之悚然，一度成为热门话题，然而实则是一种放错了位置的资源，让学科知识与社会热点结合，更能激发学生主动思考，积极探究。黄曲霉素的引入让酯类性质的知识学以致用。学生感受到化学源于生活，为生活服务。四、课后反思1.对数字化实验的反思日常的化学教学过程中，穿插一些真实简单快速的科学实验，这样既能够带动课堂氛围，又能提高学生的学习效率，激发学生探究事物本质的兴趣，数字化实验是对传统实验教学的有益补充和发展。利用温度传感器进行乙酸乙酯和氢氧化钠反应的实验和油脂的皂化反应实验，通过对比了解两者性质的相同之处，也发现了不同的酯与氢氧化钠反应的热效率有显著差异。由于温度传感器能快速清晰地展现温度的变化，学生也体会到了新技术带来的便利。本实验选择了一种溶解性较好的乙醇。因为其在皂化过程中，一方面起到表面活性剂的作用，不管是油脂还是氢氧化钠，在其中的溶解度都较大，从而加大了油脂与氢氧化钠接触的机会；另一方面又作为溶剂，加速了反应的进行。在实验探究过程中，学生通过对一系列油脂皂化反应过程中的宏观现象的观察，以及数字化实验数据的采集和分析，建立“宏观—微观—符号”的三重表征的学习思维［4］。2.课堂教学注重培养学生化学核心素养学生已经完成了乙酸乙酯水解反应的学习，物质“微观”的结构决定“宏观”的性质，依据学生的认知发展规律，考查学生“思维模型”的建构，根据已有知识储备和提示书写油脂结构简式，进而根据官能团预测化学性质，培养学生“宏观辨识与微观探析”的核心素养；基于油脂与氢氧化钠溶液反应过程中有温度的变化进行推理分析，完成乙酸乙酯与氢氧化钠反应的实验论证，培养学生“证据推理”的思维方式，认识化学现象与模型认知的联系；探究油脂主要化学性质的过程中，根据探究目的提出并优化实验方案，共连环设计六个实验，培养学生合作交流的能力，养成敢于质疑、勇于创新的“科学探究”精神。课外作业的布置——如何让地沟油变废为宝？地沟油中黄曲霉素如何处理？使用地沟油制造肥皂会发生黄曲霉素的中毒吗？设计一连串具有思考价值的问题，层层递进，开拓学生的思路，促进学生对知识的深层理解和挖掘，形成系统的知识结构。同时让学生感受到生活与化学知识紧密相连，自己有“责任”借助“科学”的力量丰富人类的生活。参考文献［1］毕华林，万延岚.化学的魅力与化学教育的挑战［J］.化学教学，2015（5）：3-7［2］周鑫荣“.油脂”教学设计［J］.化学教学，2011

文章来源：《粮食与油脂》网址: http://www.lsyyz.cn/qikandaodu/2020/0803/332.html