導(dǎo)語：小白鼠設(shè)計(jì)與初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探討一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：借助小白鼠和數(shù)字傳感技術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生探究氧氣、二氧化碳和一氧化碳的性質(zhì)。新設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，集科學(xué)性、數(shù)字化、趣味性于一體，既激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，也促使學(xué)生深刻領(lǐng)悟科學(xué)方法，因此提高了化學(xué)教學(xué)的有效性。

關(guān)鍵詞：小白鼠；傳感器；初中化學(xué)；實(shí)驗(yàn)探究

小白鼠作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在生理學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)等科學(xué)研究中發(fā)揮了重要作用。在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中設(shè)計(jì)了幾個(gè)小白鼠實(shí)驗(yàn)，取得了很好的教學(xué)效果。

一、借助小白鼠探究氧氣和二氧化碳的性質(zhì)

目前各個(gè)版本的九年級(jí)化學(xué)教科書中對(duì)氧氣能夠供給呼吸、二氧化碳不能供給呼吸的內(nèi)容，都是通過簡(jiǎn)單的圖文敘述，沒有安排實(shí)驗(yàn)演示。筆者在氧氣的性質(zhì)和用途、二氧化碳與人體健康的教學(xué)中借助小白鼠和傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)了教學(xué)的直觀性，有效培養(yǎng)了學(xué)生的觀察能力、思維能力和分析能力，充分發(fā)揮了學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體地位。

1.實(shí)驗(yàn)用品

氧氣發(fā)生裝置1套(或氧氣罐)，二氧化碳發(fā)生裝置1套(或二氧化碳?xì)夤?，500mL集氣瓶3個(gè)，小白鼠3只，便攜式氧氣傳感器1套，便攜式二氧化碳傳感器1套，導(dǎo)管，計(jì)算機(jī)等。

2.實(shí)驗(yàn)裝置

新設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置見圖1。圖1借助小白鼠探究氧氣和二氧化碳性質(zhì)的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置.

3.實(shí)驗(yàn)操作

取3個(gè)集氣瓶(依次編號(hào)為A，B，C)，放在水平桌面上，每個(gè)集氣瓶?jī)?nèi)分別放入一只小白鼠。其中A瓶?jī)?nèi)盛放空氣作為對(duì)照組，B和C集氣瓶?jī)?nèi)分別通入氧氣和二氧化碳，并連接傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)集氣瓶?jī)?nèi)氧氣和二氧化碳的濃度變化。向B集氣瓶?jī)?nèi)通入氧氣、向C集氣瓶?jī)?nèi)通入二氧化碳?xì)怏w，引導(dǎo)學(xué)生讀取計(jì)算機(jī)中的氧氣、二氧化碳濃度數(shù)值，并觀察3個(gè)集氣瓶?jī)?nèi)小白鼠的狀態(tài)(活躍程度、呼吸狀況等)。一段時(shí)間后，可觀察到A集氣瓶?jī)?nèi)的小白鼠狀態(tài)正常；B集氣瓶?jī)?nèi)的小白鼠隨著氧氣濃度的增加更加活躍；C集氣瓶?jī)?nèi)的小白鼠隨著二氧化碳濃度的增加而逐漸出現(xiàn)不良反應(yīng)：當(dāng)二氧化碳濃度達(dá)到約10000ppm(即1%)時(shí)，小白鼠開始煩躁不安；當(dāng)二氧化碳濃度達(dá)到約40000ppm(即4%)時(shí)，小白鼠開始呼吸急促；當(dāng)二氧化碳濃度達(dá)到約90000ppm(即9%)時(shí)，小白鼠奄奄一息[1](見圖2)。停止通入氧氣、二氧化碳，取出C集氣瓶?jī)?nèi)的小白鼠，再放入A集氣瓶中，發(fā)現(xiàn)小白鼠又逐漸恢復(fù)了活躍。把C集氣瓶?jī)?nèi)的二氧化碳?xì)怏w倒入B集氣瓶中，發(fā)現(xiàn)B集氣瓶中的小白鼠開始出現(xiàn)不良反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，取出小白鼠(放在常態(tài)空氣中)，整理實(shí)驗(yàn)儀器。

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論

在C集氣瓶?jī)?nèi)，當(dāng)二氧化碳濃度逐漸增加時(shí)，小白鼠就表現(xiàn)出明顯的不良反應(yīng)。可見二氧化碳不能供給呼吸，并且當(dāng)空氣中二氧化碳濃度達(dá)到1%左右時(shí)，就會(huì)對(duì)人和動(dòng)物造成危害。當(dāng)把C集氣瓶?jī)?nèi)的小白鼠取出放入A集氣瓶時(shí)，小白鼠又逐漸恢復(fù)了活躍，這間接說明，如果有人誤入二氧化碳濃度較高的地方(如菜窖、干涸深井等)并且出現(xiàn)身體不適時(shí)，要第一時(shí)間將其轉(zhuǎn)移到室外空氣流通的地方，然后盡快送醫(yī)院。當(dāng)把C集氣瓶中的二氧化碳?xì)怏w倒入B集氣瓶中時(shí)，原先健康、正常的小白鼠很快開始出現(xiàn)不良反應(yīng)，這說明可以像傾倒液體那樣把二氧化碳?xì)怏w從一個(gè)容器倒入另一個(gè)容器，即二氧化碳的密度比空氣大。

5.實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)

第一，把小白鼠引入化學(xué)實(shí)驗(yàn)，打破了學(xué)科界限，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，激發(fā)了學(xué)生探究的欲望。第二，通過觀察傳感器上顯示的氧氣、二氧化碳濃度的變化和小白鼠的活躍程度，可以很直觀地得出氧氣可以供給呼吸、空氣中二氧化碳含量過高對(duì)人和動(dòng)物有害等結(jié)論。第三，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與眾不同，比單純的蠟燭熄滅實(shí)驗(yàn)更加直觀、生動(dòng)，因此提高了實(shí)驗(yàn)的趣味性，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。第四，實(shí)驗(yàn)中引入傳感器，用數(shù)據(jù)說話，讓實(shí)驗(yàn)更具說服力。

二、借助小白鼠探究一氧化碳的毒性

目前各個(gè)版本的九年級(jí)化學(xué)教科書中對(duì)于一氧化碳毒性的教學(xué)，都是通過案例敘述和教師口頭講述完成的。筆者借助小白鼠和一氧化碳報(bào)警器進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)一氧化碳毒性的認(rèn)識(shí)，也讓學(xué)生學(xué)會(huì)了一氧化碳中毒后的簡(jiǎn)易救助方法。

1.實(shí)驗(yàn)藥品

一氧化碳?xì)怏w(提前制備好裝入氣囊中)，500mL集氣瓶2個(gè)，一氧化碳報(bào)警器一個(gè)(報(bào)警值通常設(shè)為100ppm)，小白鼠2只，導(dǎo)管，雙孔橡皮塞，氣球等。

2.實(shí)驗(yàn)裝置

新設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置見圖3。圖3借助小白白鼠探究一氧化碳毒性的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置

3.實(shí)驗(yàn)操作

將2只小白鼠分別放入標(biāo)號(hào)為A和B的2個(gè)集氣瓶中(集氣瓶?jī)?nèi)一開始均是常態(tài)空氣)，發(fā)現(xiàn)小白鼠均表現(xiàn)出正常狀態(tài)。按圖3B所示連好實(shí)驗(yàn)裝置。向B集氣瓶?jī)?nèi)不斷通入一氧化碳，當(dāng)一氧化碳濃度達(dá)到約100ppm(即0.01%)時(shí)，報(bào)警器響起；隨著一氧化碳濃度的進(jìn)一步增加，小白鼠逐漸失去活力，并表現(xiàn)出明顯的抽搐；當(dāng)一氧化碳濃度達(dá)到約1500ppm(即0.15%)時(shí)，小白鼠陷入昏迷，此時(shí)停止通入一氧化碳。向B集氣瓶中通入氧氣，很快一氧化碳報(bào)警器停止報(bào)警，3～4min后，小白鼠逐步恢復(fù)活力。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，整理實(shí)驗(yàn)用品。

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論

隨著B集氣瓶中一氧化碳濃度的增加，小白鼠逐漸表現(xiàn)出中毒癥狀，無法正常活動(dòng)，證明一氧化碳會(huì)使人和動(dòng)物中毒。當(dāng)往B集氣瓶中繼續(xù)通入氧氣時(shí)，一氧化碳報(bào)警器的警報(bào)解除，小白鼠也逐漸恢復(fù)正常。這說明，當(dāng)人或動(dòng)物一氧化碳中毒后，要迅速將其轉(zhuǎn)移到空氣流通的地方，讓其呼吸新鮮空氣，然后盡快送醫(yī)院。

5.實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)

第一，實(shí)驗(yàn)具有較強(qiáng)的對(duì)比性和直觀性，強(qiáng)化了學(xué)科知識(shí)與科學(xué)研究和生活實(shí)際的聯(lián)系。第二，通過觀察小白鼠的中毒過程，以及中毒后的救助過程，使學(xué)生對(duì)一氧化碳的毒性及一氧化碳中毒后的解救方法有了更直觀的認(rèn)識(shí)，提高了抵御風(fēng)險(xiǎn)的能力。第三，實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)小氣球收集尾氣，避免了一氧化碳對(duì)環(huán)境的污染，體現(xiàn)了綠色化學(xué)理念。

三、結(jié)語

首先，將小白鼠引入化學(xué)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)使用數(shù)字傳感技術(shù)，打破了學(xué)科限制。其次，通過呈現(xiàn)小白鼠在氧氣、二氧化碳和一氧化碳三種氣體中的表現(xiàn)狀態(tài)，增強(qiáng)了學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)的直觀性、實(shí)踐性和科學(xué)性，有利于學(xué)生逐步養(yǎng)成注重實(shí)證、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，發(fā)展探索精神、定量思維和環(huán)保意識(shí)等[2]。最后，將小白鼠引入化學(xué)實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)了化學(xué)與生物的學(xué)科聯(lián)系。

參考文獻(xiàn)

[1]李德前.探尋“二氧化碳有害濃度檢驗(yàn)方法”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].化學(xué)教育,2009(2):60-61.

[2]宋廣良,李德前.U型管用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)案例[J].化學(xué)教學(xué)，2018(2):68-72.

作者：許大雨 李德前