胡宗華

（如皋市白蒲初級中學(xué)江蘇如皋226511）

也談初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計與改進(jìn)

胡宗華

（如皋市白蒲初級中學(xué)江蘇如皋226511）

化學(xué)實(shí)驗(yàn)對全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)有著極為重要的作用。教科書在編寫時,雖然精心設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案,積極開發(fā)探索性實(shí)驗(yàn),但在課堂教學(xué)中,有時實(shí)驗(yàn)效果往往不盡如人意。在新課程實(shí)施過程中,如何發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的多元化價值,需要群策群力,因地制宜地積極設(shè)計改進(jìn)實(shí)驗(yàn)。化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)有兩方面：一是對現(xiàn)有或教材中的實(shí)驗(yàn)在選題(內(nèi)容)不變的情況下做技術(shù)上的改進(jìn);二是為配合教學(xué),補(bǔ)充、增加教科書中沒有的實(shí)驗(yàn)。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)是為了更有利于教與學(xué),筆者結(jié)合自己多年的教學(xué)認(rèn)為實(shí)驗(yàn)改進(jìn)應(yīng)遵循以下5點(diǎn)原則。

一、科學(xué)性原則

圖1

化學(xué)教師改進(jìn)原有實(shí)驗(yàn)、設(shè)計新實(shí)驗(yàn)的目的是為了更好地展現(xiàn)物質(zhì)的性質(zhì)或揭示化學(xué)變化的原理和規(guī)律。而保證實(shí)驗(yàn)及對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析的科學(xué)性,則是最根本的前提。

【例1】氧氣的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)

筆者做出如下改進(jìn),取一支小試管在其管底上部一定位置挖一小孔,然后將其與其他大試管組合起來使用(常稱為套管裝置),在大試管中裝入氯酸鉀和二氧化錳(質(zhì)量比約為1∶1),向套管中注入澄清石灰水。加熱大試管,同時用帶火星的木條檢驗(yàn)氧氣的生成。將預(yù)先紅熱過的木炭伸入套管側(cè)孔邊,可以看到側(cè)孔邊發(fā)紅的木炭劇烈地燃燒,而在孔下邊木炭就會熄滅。該實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)能科學(xué)地證明氧氣支持燃燒,而下半部生成的二氧化碳?xì)怏w則不能支持燃燒,取出木炭,拿出套管并加以振蕩就會看到有白色沉淀生成。(如圖1所示)這一實(shí)驗(yàn)既從另一角度說明了氧氣的性質(zhì)原理又保證了科學(xué)性［1]。

二、直觀性原則

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最重要功能之一是使學(xué)生感知化學(xué)變化產(chǎn)生的現(xiàn)象,從而認(rèn)識物質(zhì)的性質(zhì)和變化規(guī)律。因此,加強(qiáng)直觀性應(yīng)是教師改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的出發(fā)點(diǎn)之一。

【例2】“分子間有空隙”的演示

初中化學(xué)課本(2001年人教版)是這樣做的：用量筒取100mL水和100mL酒精混合,可看到混合后溶液的體積小于200mL;實(shí)際上這個實(shí)驗(yàn)中液體的體積變化比較小,不大容易觀察。

筆者設(shè)計出一種“液體混合器”(如圖2所示)用這個裝置做水與酒精的混合實(shí)驗(yàn),可大大增強(qiáng)直觀性。先向演示器中注入等體積的水和著色酒精至a處用膠塞塞緊管口,翻轉(zhuǎn)幾次使水與酒精充分混合,然后直立演示器,可看到液面由a降至b。這個實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象十分明顯。

圖2

【例3】溶解時的吸熱和放熱現(xiàn)象

改進(jìn)原因：人教版初中化學(xué)新課標(biāo)教材學(xué)生活動與探究實(shí)驗(yàn),要求取三只燒杯,各注入100mL水后,用溫度計測量水的溫度,并記錄;然后將兩藥匙naCl、nH4nO3、naOH分別加入上述三只燒杯中,攪拌至固體完全溶解,再用溫度計測量水的溫度,并記錄。由于學(xué)生在操作中易將溫度計當(dāng)做玻璃棒使用,因此易損壞溫度計,同時實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯。

改進(jìn)裝置(如圖3、4、5所示)：

圖3

圖4

圖5

將燒杯改為具支錐形瓶,并裝有插入小試管的單孔橡皮塞,在支管口接上U型玻璃管。實(shí)驗(yàn)前小試管中注入1/4的水,U型玻璃管中注入紅色水(共三套),然后分別往小試管中加入兩藥匙naCl、nH4nO3、naOH,根據(jù)有色液注的升降變化情況,容易判斷物質(zhì)溶解時發(fā)生吸熱現(xiàn)象還是放熱現(xiàn)象。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn),令學(xué)生耳目一新。實(shí)驗(yàn)同時引進(jìn)了物理學(xué)中有關(guān)大氣壓強(qiáng)的知識,培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)的能力,有效的激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

三、簡捷性原則

化學(xué)教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)是為教學(xué)服務(wù)的。因此,在實(shí)驗(yàn)裝置及操作上應(yīng)力求簡捷。這樣,能更加突出實(shí)驗(yàn)的中心內(nèi)容,更有利于學(xué)生的觀察思考,也有利于提高課堂效率。

【例4】“CO與CuO反應(yīng)”演示

在圓底燒瓶中充滿CO,并加入少量澄清石灰水,用膠塞塞緊。在另一膠塞上穿一根銅絲,并將一側(cè)銅絲繞成螺旋狀,用酒精燈將螺旋狀銅絲加熱,使其表面生成黑色的氧化銅,稍冷卻后將銅絲伸入圓底燒瓶中,塞好膠塞,稍加振蕩,可看到銅絲表面很快變?yōu)楣饬恋淖霞t色,瓶中的石灰水變渾濁(如圖6所示)。這一改進(jìn)簡化了裝置,突出了主要現(xiàn)象。

圖6

四、趣味性原則

在化學(xué)教學(xué)中,通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,是化學(xué)教師常用的做法,也是經(jīng)常研究的問題。結(jié)合教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo),在不違背科學(xué)性的前提下,盡量采用現(xiàn)象鮮明、新奇的實(shí)驗(yàn)(或改進(jìn)原有實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法,使之達(dá)到這種效果),提高實(shí)驗(yàn)的趣味性,使學(xué)生看到后由感到驚奇而產(chǎn)生強(qiáng)烈的探究欲望,再轉(zhuǎn)化為持久的學(xué)習(xí)動力。

【例5】對“混合物和純凈物”理解

在平時教學(xué)中我們通常會介紹很多種讓學(xué)生直觀地認(rèn)識純凈物和混合物的方法。但這例實(shí)驗(yàn)設(shè)計得很巧妙,能夠讓學(xué)生自己反復(fù)動手操作,很有吸引力。做法如下：在一個中間有一個帶空隙的隔板的透明封閉的長方形扁盒(如圖7所示)的隔板兩側(cè)分別裝上黑色的鐵粉和白色的細(xì)石英粉,鐵粉和石英粉都是純凈物,一黑一白十分醒目。學(xué)生操作是,反復(fù)翻到方盒,使兩種粉末混合形成混合物粉末變?yōu)榛液谏?/p>

圖7

混合粉末倒入盒的一側(cè)平放,然后再用磁鐵吸引鐵粉,將鐵粉移至隔板另一側(cè),兩種物質(zhì)分開,各自都是純凈物。

五、安全性原則

化學(xué)教師在改進(jìn)實(shí)驗(yàn)時必須樹立“安全第一”的思想。要認(rèn)真研究所改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)中是否存在不安全的因素(如有毒氣體的擴(kuò)散,易燃、易爆、劇毒物質(zhì)的使用和產(chǎn)生易觸電因素等),其中經(jīng)采取措施能克服的方法可用于教學(xué),否則不宜用于教學(xué)。

提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)的安全性,也是改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的課題之一。很多教師在這方面取得了一定的成效。比如,在做氣體爆炸實(shí)驗(yàn)時用塑料瓶代替玻璃瓶或安全防護(hù)罩［1];在做可燃性氣體燃燒實(shí)驗(yàn)時,在導(dǎo)氣管內(nèi)安放細(xì)銅絲用于防爆。筆者在這一方面也設(shè)計了一例：

【例6】硫在氧氣中燃燒實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

人教版上冊課本對硫在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn),將裝有硫的燃燒匙分別伸入盛有氧氣的集氣瓶中,蓋上玻璃片。缺點(diǎn)：玻璃片易滑落,造成SO2逸出,污染空氣。改進(jìn)：可采用如圖1所示裝置,即將玻璃片改用橡皮塞。同時還可以將模擬酸雨的危害一起完成,具體做法為：把燃燒匙的柄固定在橡皮塞上,在下部系上一張濕潤的藍(lán)色石蕊試紙,在集滿氧氣的集氣瓶中倒入少量的水,再放入一粒鋅,一片樹葉和一個雞蛋(主要成分碳酸鈣)。將少量的硫在燃燒匙內(nèi)點(diǎn)燃,觀察火焰的顏色,然后放入集氣瓶,塞上橡皮塞,觀察火焰顏色的變化,熄滅后振蕩,觀察到濕潤的藍(lán)色石蕊試紙變紅,說明SO2溶于水生成了酸。還可以觀察到鋅和雞蛋表面有少量氣泡冒出,樹葉發(fā)黃。該實(shí)驗(yàn)集幾個實(shí)驗(yàn)于一體,驗(yàn)證了氧氣的性質(zhì),酸雨的成因和危害,而且消除了實(shí)驗(yàn)中SO2對空氣的污染(如圖8所示)。

［1]楊俊峰.初中化學(xué)中的兩個微型實(shí)驗(yàn)設(shè)計［J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2005，（3）：39-39

圖8

1008-0546（2011）03-0075-02

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10.3969/j.issn.1008-0546.2011.03.037