创新化学实验顺应时代发展.doc

摘要：文章先简述了中学化学实验创新的意义，然后借助几个成功的实验创新案例，逐步分析中学化学实验创新的发展趋势。发展趋势为：装置简单化、操作便捷化；进程快速化、现象显著化；体验趣味化、过程安全化；用品生活化、场所家庭化；规模微型化、排放绿色化；组合系统化、功能全面化。 中国论文网 关键词：中学化学；实验创新；发展趋势 文章编号：1008-0546（2013）04-013-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B 化学是一门以实验为基础的自然科学。化学实验除了可以帮助学生获取基本的化学知识、培养基本技能以外，在激发学生的学习兴趣、教会学生科学的探究方法、养成严谨的科学态度、丰富学生的情感体验方面，有着其他教学方式不可替代的功能。然而现行教材所涉及的有些实验存在着不足，如果对它们进行科学地改进和创新，不仅能够大大地改进实验教学条件，而且还能进一步地引导学生进行多角度、深层次的理性思维，培养学生质疑权威的批判精神和锐意创新的意志品质。 化学实验的创新，不能为了创新而创新，而应该在不违背科学原理的前提下，优于原有的实验，这样才能促进实验教学，提高学科的课堂教学效率。笔者透过以下几个成功的案例，总结出中学化学实验创新的几大发展趋势。 一、装置简单化、操作便捷化 实验教学是为化学知识和技能的学习服务的，所以对实验的改进，必须有利于教师对实验的准备，方便学生的组装和操作，容易获取明显而直观的实验现象。 例如：对新人教版初中化学教材里白磷在热水中燃烧的实验，有老师改进成直接将空的冷试管倒插入热水中，罩住杯底的白磷，利用受热膨胀从管口溢出的空气，使白磷在水下燃烧起来（如图1所示）。这样省去了制取氧气的装置和操作，简便易行，而且现象明显，在保证原有的实验效果的前提下，提高了课堂效率。 二、进程快速化、现象显著化 现行的人教版化学教材中，有的实验由于原理和条件上的限制，要么条件苛刻导致耗费时间过长，要么成功率不高或者现象不够明显。 例如：点燃蜡烛熄灭后的白烟的实验中，由于吹灭蜡烛导致白烟散开，再用打火机去点火，成功率很低。可改进为：用较粗的铜丝绕成一厘米左右长短、直径合适的螺旋圈从上往下，缓慢地罩住蜡烛的火焰，由于铜圈吸热使烛火的温度降到着火点以下而熄灭，此时产生浓厚的白烟，用打火机一点就着，成功率极高。 再如新人教版教材中木炭还原氧化铜的实验，不仅要加热到高温，耗时较长，而且黑色粉末中出现红色固体的现象不够明显。湖北武汉的周召兵老师将其改进成如图2所示：将胶头滴管折成带有橡胶乳头的玻璃弯管，事先用胶头滴管吸水后，如能形成一段稳定的水柱，则说明气密性良好。再用铝槽把木炭粉与氧化铜按12的体积比配制好的药品较集中地铺在玻璃横管的中央，固定已加入石灰水的试管，使试管与桌面成45角，将玻璃弯管的尖嘴部分插入试管中，调节高度，用酒精灯的外焰加热玻璃弯管的药品部位。片刻就会观察到试管内澄清的石灰水变浑浊，弯曲的滴管内壁亮红色的固体生成。这样改进后，装置简单而不失科学：通过提高热量的利用率，从而达到反应所需的条件，而且用时少，现象明显，操作容易，既符合初中学生的实验心理，也能提高实验的成功率。 三、体验趣味化、过程安全化 “兴趣是最好的老师”。许多学生对化学产生浓厚的兴趣源自于实验。各种“新”、“奇”、“特”的实验现象，不仅可以引导学生步入化学之门，还能激发他们强劲而持久的学习热情。所以对实验的改进，必须增强其趣味性。同时更要提高实验过程的安全性，这样使趣味性和安全性兼备，增强学生对化学的亲切感，体现出化学的人性化发展方向。以下是笔者对“氢气验纯”和“氢气爆炸”的改进“巧用泡泡水，改进氢气的实验” 之一：火探水泡（检验氢气的纯度） 向蒸发皿里倒入适量的泡泡水，然后将发生器中产生的氢气通入泡泡水中，待产生几个氢气泡时，停止通入氢气并移开导管及发生装置。立刻用电子点火枪点燃氢气气泡，如果听到较大的“嘭”的爆鸣声，就证明氢气不纯，如果产生的爆鸣声极小，几乎听不到，则氢气纯净，现象对比明显。（见图3） 之二：飞泡扑火（氢气的爆炸实验） 将铁圈调整到合适的高度，放上铁丝网，再在铁丝网上放几支燃着的小蜡烛，然后套上蘸有足量的泡泡水的吹嘴，在铁丝网的正下方约10厘米左右吹氢气的气泡，当脱离吹嘴的气泡上升至铁丝网处时即破，氢气溢出后与空气混合并被烛火点燃，发生爆炸同时发出“砰”的爆炸声，现象非常明显。（见图4） 这样改进以后，以气泡代替盛放氢气的试管和纸筒，简化了实验装置和操作步骤，而且现象明显，成功率高。整个实验过程中，氢气都是在一个开放的空间内点燃，不会出现爆炸导致容器或者其碎片伤人的危险，安全性高。而且趣味性也更强，在实验过程中，随着爆炸声响起，部分蜡烛被炸熄灭后，有时又会被后来氢气爆炸时产生的火焰重新引燃，学生做起来兴致盎然。 四、用品生活化、场所家庭化 著名的教育家陶行知说过：“生活即教育”。所以，积极地鼓励学生大胆地选用生活用品替代专门仪器，组建自己的家庭实验室，完成科学的、安全的实验探究，正是“从生活走进化学” 的理念在化学实验教学中的具体体现。 例如：人教版中红磷燃烧法“测量空气中氧气的体积分数”的实验，将其做出如图5的改进：用注射器代替广口瓶及盛水的烧杯，用食品包装袋中的脱氧剂代替红磷，先用双面胶把潮湿的脱氧剂固定在针筒的内壁，再将活塞推入一个合适的刻度，然后立即用胶皮管和弹簧夹封紧针头，最后读出活塞停止时所指示的刻度。这样改进后，不仅装置简单，操作便捷，现象明显，而且测量数据更加准确，还特别适合学生在家里自行完成。很好地体现了化学实验的生活化、家庭化的发展方向。 五、规模微型化、排放绿色化 化学实验的废弃物，也是环境污染物之一，而且有些化学实验过程中原本就会放出有毒有害的气体（如：氨气、二氧化硫、一氧化碳等等），对师生的身体健康造成危害。因此，在不影响实验效果的前提下，尽可能地减少药品的用量，减少污染物的排放，甚至不排放出有毒有害物质，对实验进行微型化、绿色化的改进显得尤为迫切。 例如新人教版课本中，氨分子扩散的实验，浓氨水的用量就很大，实验时氨气的气味浓烈而刺鼻。江苏徐州的李德前老师对其作出如图6所示的改进：用小药瓶装浓氨水，塞上带有导管的橡皮塞，两个导管之间用内含玻璃珠的软胶管连接，连接好装置后，由于软胶管被玻璃珠堵塞，氨分子不能扩散出来，滴有酚酞试液的纱布条不变红。再用力挤捏玻璃珠，上下导管相连通，氨分子从小药瓶扩散到玻璃管里，可以观察到纱布条自下到上逐渐变红。这样改进后，小药瓶里的浓氨水用量少不说，还可以重复使用多次，而且氨气的排放量也很少，突显了化学实验微型化和绿色化的发展趋势。 六、组合系统化、功能全面化 现行教材上的物质的制取和性质实验，有利于学生在鲜活的现象中感知物质的特性，但是大多都是分开逐一展现的，不仅加大了药品的用量，而且耗时较长。如果我们将它们进行科学的系统组合，就能很好地解决这一问题，切实提高实验教学的效率。 例如：李德前老师的“氯气的制取和性质集成化实验组合”（如图7所示），巧妙地将氯气的制取、各项性质实验以及尾气处理实验有机地组合在同一实验装置当中，教师就可以通过这一次实验，让学生全面地认识氯气的制取、各项性质以及吸收方法。不仅实验教学效率高，还很好地体现了微型化和绿色化的特点。 当然，对一个化学实验进行了成功的创新改进后，往往在某一两个方面有突出的优势，还可能在其他的几个方面也有所体现，表现出多元化的特征。只要师生充分发挥自己的聪明才智，锐意进取，大胆创新，就会有更多的优秀的实验改进作品不断涌现，化学实验才会更合理、更完备、更加人性化，化学实验教学的功效也必将更加显著！ （致谢：本文在酝酿和起草之初，得到江苏省徐州市的李德前老师的鼎力支持和悉心指导，谨此特至谢意。） 转载请注明来源。原文地址：