通识课“趣味化学实验”教学实践分析

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目前，我国大学教育课程体系中都设计有一定学分比例的通识课程。通识课程设立的目的主要是针对以前大学教育阶段课程过于注重学科的专和精，忽视学生的通识性教育［1］，导致所培养的学生知识面较窄，不利于学生专业基础知识和其他通识知识的迁移及灵活运用，不符合现代社会对全面发展地综合素质人才的需要［2－4］。课程的主要以趣味性为引导，以贴近生活的化学实验为载体，吸引学生注意力，激发学生对课程和知识点的兴趣，使学生积极主动参与到相关知识的学习中。通过实验实际操作，可以强化学生对相关知识点的记忆，且能够使学生掌握化学实验的基本操作技能和要点，提高实验观察能力、动手能力和探究思考能力［5］。

1课程定位

“趣味化学实验”作为大学的通识课程开设，主要是让学生通过动手实际操作一些有趣的化学实验，从而了解化学，学习化学知识，掌握化学实验的操作，培养通过实验现象分析其原理的能力，通过贴近生活的化学实验，拉近化学与人的距离。课程的主要的授课对象是非化学类专业的大学生，甚至是非理工科专业的大学生。这些学生中绝大部分没有进过专业的化学实验室，也没有自己亲手操作过化学实验室设备，做过化学实验。但是他们已经经历过中学的科学和化学两门课程系统的学习，对简单、基础的化学知识有所了解。

2课程内容设计的原则

对大学生开设的“趣味化学实验”课程，在课程内容的设置上要和中学的趣味性实验有所区分，不能只是简单地重复、温习中学时期所学习的内容，而应在其基础上结合大学化学的内容，做到有所延伸和拓展。此外在课程内容的设计上，要符合以下几项原则:1)趣味性。是趣味化学实验运用研究的精髓。内容有趣味性，学生感兴趣了，才能产生求知的欲望和学习的动力;2)科学性。是课程内容设计的基本原则和理论基础;3)安全性。非化学专业的学生毕竟缺少系统性的理论和实验操作训练，以及危险情况安全措施培训，因此课程内容的设计上，应尽量减少强酸、强碱、有毒试剂的使用。即使非用不可，也应做好相关安全培训和防护措施;4)简约性。实验操作应尽量设计的简单、易操作，无危险性操作，实验现象的变化应比较明显。5)生活化。本门课程设计的初衷之一是让学生了解化学，给学生打开了解化学世界的窗户。因此越贴近生活的实验内容，越容易被学生接受并引起学生的兴趣［6］。

3教学内容

课程的授课对象非化学类专业的大学生，他们对化学印象还停留在中学时期所学的内容，专业知识比较薄弱。所以课程在实验项目的选取上，尽量融合了无机、有机、分析、精细化工、高分子等课程中的项目。选择操作相对比较简单，包含知识点比较浅显易懂，且贴近生活的实验项目。既能让引起学生的兴趣，又能阐述化学的实验原理和锻炼实验操作。大学的通识课程一般授课时间在24学时，1～1．5个学分。化学实验项目单次实验的时间根据实验内容的繁简程度一般需要3～5学时，且操作一般要求有连续性，最好一次性完成。因此本门课程从简单验证性实验到综合设计性实验，共设计了六个实验。3．1实验一:化学作画。实验用品:A4纸、毛笔、喷壶、KSCN溶液、K3［Fe(CN)6］溶液、K4［Fe(CN)6］溶液、FeCl3溶液、苯酚浓溶液。实验方法:①用毛笔分别蘸取KSCN溶液、K3［Fe(CN)6］溶液、K4［Fe(CN)6］溶液、苯酚浓溶液在A4纸上写字、作画，用吹风机吹干。②用FeCl3溶液喷壶喷洒，白纸上显现出彩色的画迹。实验原理:FeCl3遇到硫氰化钾溶液(KSCN)显血红色，遇到亚铁氰化钾〔K4［Fe(CN)6］〕显蓝色，遇到铁氰化钾〔K3［Fe(CN)6］〕溶液显绿色，遇苯酚显紫色。FeCl3溶液喷在白纸上显黄色。设计意图:化学反应前后颜色的变化是判断化学反应是否发生最简单、直观的方法之一。通过滤纸上画迹和字迹颜色的五彩的变化，引起学生学习的兴趣，带领学生走进化学的世界。3．2实验二:彩色火焰蜡烛的制备。实验用品:烧杯，量筒、玻璃棒、烘箱、氯化锶、氯化锂、氯化铜、氯化钡、氯化钾、氯化钠、氯化铵、柠檬酸三甲脂、硬脂酸实验步骤及现象:①烛芯制作。先用5%的NaOH溶液浸泡2h，清水冲洗后烘干;然后2%的NH4Cl和3%的HCl混合溶液进行脱钠脱钙处理，清洗后烘干;用金属离子溶液浸泡30min，烘干，制成发色芯。②主燃剂制作。将柠檬酸三甲脂(95%)和硬脂酸(5%)加热熔融，搅拌均匀。③烛体制作。将熔融的主燃剂趁热倒入到已固定好烛芯的模具中，冷却成型后取出。实验原理:焰色反应，特定的金属或其化合物将其置于无色火焰中灼烧时，能使火焰呈现特殊颜色。设计意图:将焰色反应的机理和现象等枯燥知识，通过制作各种不同火焰颜色的蜡烛，简单、有趣、直观的呈现出来，更容易被学生接受且印象深刻。3．3实验三:精制食盐。实验用品:布氏漏斗、量筒、烧杯、玻璃棒、蒸发皿、表面皿、粗食盐、氢氧化钠、碳酸钠、氯化钡、稀盐酸、pH试纸。实验步骤及现象:①称取一定量的粗盐，放入烧杯，用蒸馏水加热溶解。②除去体系里的SO42－其他阴离子。缓慢滴加氯化钡溶液，至没有新的沉淀物产生，过滤，保留滤液。③加入氢氧化钠，除去Ca2+、Mg2+、Ba2+，过滤，保留滤液。④滴加稀盐酸至pH值=1～2，除去CO32+。⑤蒸发、浓缩、结晶。实验原理:利用不同阴阳离子搭配会产生不溶于水的沉淀物特性，达到除去其他离子，纯化食盐的目的。设计目的:食盐是人们日常生活中必不可少的物质。从食盐出发，可以拉近实验者和化学实验之间的距离。同时也能将化学物质特性及化学除杂质方法向学生做简单的展示。3．4实验四:咖啡因的提取。实验用品:茶叶若干、95%乙醇、生石灰、索氏提取器、蒸馏装置、升华装置实验步骤及现象:①将茶叶用纱布包好，放入索氏提取器中回流提取30min。②用蒸馏装置将溶液中多余溶剂蒸馏除去。③将剩余溶液转移至蒸发皿中，加入生石灰搅拌均匀，置于酒精灯上烘抄干。④搭建升华装置，对预处理物进行升华操作。⑤取少量咖啡因成品，用显微熔点仪测量其熔点范围，并可用手机拍摄记录其形貌及熔化过程。实验原理:咖啡因为嘌呤的衍生物，能溶于丙酮、氯仿、乙醇、水等溶剂，在100℃时失去结晶水，开始升华，120℃时升华显著，178℃以上升华加快。无水咖啡因的熔点为238℃。设计目的:咖啡因具有刺激心脏，兴奋大脑神经和利尿等作用，常见于人们日常的药物(复方阿斯匹林)和功能性饮料(红牛、可口可乐)中。通过该实验是学生学习了一种从生物中提取有机化合物的方法。3．5实验五:有机玻璃的制作。实验用品:小纪念品、制模玻璃、锥形瓶、温度计、水浴锅、甲基丙烯酸甲酯、过氧化苯甲酰、邻苯二甲酸二丁酯。实验步骤及现象:①用小纪念品(如相片、树叶等)、普通硅玻璃、电线等制作有机玻璃的成型模具。②依次在锥形瓶中加入20gMMA、0．12gBPO和1．2gDBP，搅匀后将锥形瓶置于水浴中，逐步升温到85℃，保温反应至粘稠状。③将聚合物粘液倒入到模具中，置于50℃的电热干燥箱内低温预聚12h左右。④升温至100～120℃，反应2h左右。⑤冷却，拆模，打磨边角。实验原理:甲基丙烯酸甲酯单体在引发剂和少量增塑剂的条件下发生单体聚合反应。设计目的:有机玻璃是人们日常生活中经常会用到一种物品。通过有机玻璃工艺品的设计和制作，可以了解高分子聚合反应的机理和方法，自己亲手制作的产品还可以留作纪念，可以极大的激发学生对实验的兴趣。3．6实验六:雪花膏、乳液的制作。实验用品:烧杯、加热套、温度计、电动搅拌器、硬脂酸、十六醇、丙二醇、单硬脂酸甘油酯、白油、氢氧化钠、氢氧化钾、防腐剂、香精、精密pH试纸实验步骤及现象:①按配方比例分别称取单硬脂酸甘油酯、硬脂酸、丙二醇、白油、十六醇，加入到烧杯中。②称取一定量的的碱，用水溶解后加入另一个烧杯中。③两组烧杯都加热至90℃，使物料熔化、溶解搅拌均匀。④然后将碱液缓慢加入到油相中，继续搅拌，当温度降至50℃时加入防腐剂。降温至40℃后，加入香精。实验原理:脂肪和碱发生皂化反应，生成皂。设计目的:通过精细化学品的制备，使学生了解精细化学品的制备工艺，让化学实验贴近生活，激发学生对化学的兴趣。

4结语

趣味化学实验是针对大学非化学类专业学生开设的一门通识课程。其有区别于中学的趣味性化学实验，选取并改良了大学化学专业中无机、有机、分析、精细化工、高分子等课程中部分较简单、有趣、贴近生活的实验项目。通过学习相关实验理论知识并动手操作实验，使理论联系实际，揭开化学神秘而又“恐怖”的面纱，拉近了化学与人的距离［7］。同时实验趣味性的提升不仅使学生成为了实验设计者，更成为了课堂的主体，使学生有意识的活动贯穿整个课堂，活跃了课堂气氛，更为培养学生对化学学科的兴趣打下了基石［8］。此外通过对化学实验这类严谨的理工科课程的学习，还能培养学生动手能力，拓宽学生眼界和思路，全面提升学生的科学素养，调动学生的科研探索热情和开拓创新能力。

参考文献

［1］高晴烨．高度信息化环境下高等教育教学改革探索［J］．北方文学旬刊，2016(12):130－134．

［2］谢友柏．高校的聚焦点是培养创新人才［J］．实验室研究与探索，2010，29(8):1－3．

［3］罗云，甘佳．困境与出路:我国研究型大学通识教育实践研究［J］．内蒙古师范大学学报(教育科学版)，2011，24(7):14－17．

［4］于忠海．大学通识课程“不通”问题反思及其改进理念［J］．教育与现代化，2010(2):16－20．

［5］王晓岗，李原苋．开展“趣味化学实验”通识课程的教学实践［J］．实验室科学，2012，6(15):10－12．

［6］徐明波，吕洪杰．浅谈高中化学创新实验设计［J］．湖北师范学院学报(自然科学版)，2013，33(3):77－79．

［7］边磊，徐炬峰．科普实验在有机化学实验课程中的探索与应用［J］．实验室研究与探索，2019，38(10):147－150．

［8］刘楠，李泽全．趣味性在化学实验教学中的应用［J］．实验室研究与探索，2019，38(2):176－217．

作者:盛含晶 曾治皓 赵懿 郑绍成 章昭琳 单位:浙江师范大学行知学院