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視頻課題：第五屆全國初中化學實驗教學說課《手持式電解質試劑導電演示儀測試劑導電性》-趙全麗貴州

教學設計、課堂實錄及教案：第五屆全國初中化學實驗教學說課《手持式電解質試劑導電演示儀測試劑導電性》-趙全麗貴州省遵義市第十六中學初中化學

 
貴州省第五屆中小學教師
實驗教學技能創新大賽活動
說課稿
 
 
 
 
參賽學校      遵義市第十六中學      
參賽組別       初中化學           
實驗名稱手持式電解質試劑導電演示儀  
測試劑導電性               
參賽教師        趙   全   麗      
 
 
 
2017年11月
 
 
手持式電解質試劑導電演示儀測試劑導電性
遵義市第十六中學  趙全麗
各位老師好，我說課的實驗課題是利用手持式電解質試劑導電演示儀測試劑的導電性。現在我就該實驗從以下幾方面進行闡述：
一、實驗教學目標
（1）通過實驗展現知識，啟發和引導學生體會宏觀現象和微觀本質的聯系，定性與定量相結合的化學思想。
（2）通過實驗裝置的設計和實驗演示的過程引導學生領悟運用分類、控制變量等學習和實驗方法。
（3）通過本實驗裝置的實驗展示，體現宏觀辨識和微觀探析、科學探究和創新意識等學科素養。
二、作品設計分析
（一）創新背景
該作品的設計背景是源于滬教版九年級化學教材中溶液的導電性實驗及演示裝置原理（如圖所示）和在實際教學中所使用的臺式實驗演示裝置（如圖1所示）得到的啟發。同時，通過長期實際使用總結出傳統臺式實驗演示裝置存在以下的不足：
 
圖1 溶液的導電性實驗原理圖和傳統臺式實驗儀
（1）操作頻繁，試劑用量較多。
（2）采用220V交流電供電，實驗時存在較大安全隱患，且耗電量的。
（3）裝置體積較大，不便移動，不可做巡回演示，不便于整體學生對實驗現象的觀察。
（4）測試的可靠性不是很好。
針對以上存在的不足，我一直在構思對本實驗的改進方法，經過多次嘗試，反復實驗，我制作了原創手持式電解質溶液導電演示儀第一代和第二代（如圖2所示）。

圖2 第一代和第二代作品對比圖
（二）結構及原理
第一代作品是由電池盒及把手，等功率LED燈，檢測電極三大部分組成。第二代作品在一代作品的基礎上安裝了電壓電流數值顯示屏，等功率LED燈及電壓電流屏之間采用并聯結構，得到均等的電源電壓值，如圖3所示：

圖3  導電演示儀工作原理圖
第一代作品的工作原理是：借助LED發光強弱現象推知試劑導電性強弱。打開LED開關，若試劑導電，則燈亮，說明原試劑中有帶電的微粒——自由移動的離子，再借助LED燈亮度的強弱的現象推知試劑導電性強弱。
但在反復實驗測試中，我發現LED的發光強弱會因某些因素產生觀察誤差。如LED燈發光效率不同，觀察者視角角度差，試劑導電相近等。且不能用數字清晰明了傳遞溶液導電能力的強弱，不能實現定量測量。
基于以上因素，我在一代作品基礎上繼續研發制作了第二代作品。第二代作品安裝了電壓電流數值顯示屏，有效的解決了一代作品的實驗欠缺，實現了對實驗的定量測量，使實驗結果更加精準可靠。實驗時只需切換LED顯示開關至數字電壓電流顯示屏，讀取顯示屏電流值，便可得出試劑導電能力的大小。反之，試劑不導電，電壓電流屏的電流值顯示為零，原試劑中無自由移動的離子——試劑中的微粒以分子形式存在。
 
    （三）性能特點
    我原創的手持式電解質試劑導電演示儀不僅改善了傳統演示儀不足，還具備以下優越性能
（1）裝置簡單、輕便、體積小，使用不受場地條件的限制，可自由移動，巡回演示，有利于整體學生對實驗現象的觀察。
（2）采用充電電池做電源，使用安全可靠，綠色。
（3）LED作顯示靈敏度高、現象明顯，使用壽命長。
（4）實驗數據化，與實驗現象有機結合，實驗結果更精準。
（5）操作簡易快捷： “一伸二開三觀讀”。
（6）裝置材料更廉價易得。
本裝置：遵循實驗設計原則，更加符合實驗設計理念
    （四）使用方法
      “一伸二開三觀讀”
（1）將本裝置的檢測電極伸入試管內與待測試劑一一對應。
（2）打開電源盒LED顯示開關，切換LED顯示開關至電壓電流數字顯示屏。
（3）觀察LED發光現象現象；讀取電流屏顯示值
（4）實驗的演示效果截取圖，如圖4所示：
 

圖4 實驗測試效果圖
三、實驗演示及探究
（一）實驗用品：試管、試管架、燒杯、濾紙、手持式電解質試劑導電演示儀2%、5%
的NaOH溶液、2%、5%的NaCl溶液、2%的HCl溶液、水
（二）實驗內容：（運用控制變量法完成下列實驗）
測試相同條件下：2%的HCl溶液、2%的NaOH溶液、2% NaCl溶液和水四種試劑樣品的導電性。
     1. 比較四種試劑對應的LED發光強弱及電壓電流屏的電流值大小
     現象：
     分析與結論：
 通過觀察對比實驗現象和數據測量讓學生從定性、定量角度認識到試劑導電性強弱、導電能力的大小不一樣，分析試劑導電的本質原因。
     2. 比較除試劑H₂O以外的三種試劑對應的LED發光強弱及電壓電流屏的電流值大
     現象：
     分析與結論：
通過觀察對比實驗現象和數據測量讓學生從定性、定量角度認識到試劑種類對試劑導電性強弱、導電能力大小的影響。
四、作品創新性分析
（一）首次提出了手持式的方法和概念，完全不同于市面上的臺式演示儀。如圖5所示。
   （二）采用LED與電流屏結合的新型工藝，實現了定性分析與定量測量有機結合。
（三）無需專用的試劑容器，直接采用試管及試管架作為測試裝置的一部分，提高了裝置的實用性，如圖7所示。
（四）具有推廣意義，如高中化學中關于溶液導電性的實驗分析。
 

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