胡宗華

（如皋市白蒲初級中學江蘇如皋226511）

也談初中化學實驗設計與改進

胡宗華

（如皋市白蒲初級中學江蘇如皋226511）

化學實驗對全面提高學生的科學素養(yǎng)有著極為重要的作用。教科書在編寫時,雖然精心設計實驗方案,積極開發(fā)探索性實驗,但在課堂教學中,有時實驗效果往往不盡如人意。在新課程實施過程中,如何發(fā)揮實驗教學的多元化價值,需要群策群力,因地制宜地積極設計改進實驗?；瘜W實驗改進有兩方面：一是對現(xiàn)有或教材中的實驗在選題(內容)不變的情況下做技術上的改進;二是為配合教學,補充、增加教科書中沒有的實驗。進行實驗改進是為了更有利于教與學,筆者結合自己多年的教學認為實驗改進應遵循以下5點原則。

一、科學性原則

圖1

化學教師改進原有實驗、設計新實驗的目的是為了更好地展現(xiàn)物質的性質或揭示化學變化的原理和規(guī)律。而保證實驗及對實驗現(xiàn)象的分析的科學性,則是最根本的前提。

【例1】氧氣的性質實驗

筆者做出如下改進,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氧氣的生成。將預先紅熱過的木炭伸入套管側孔邊,可以看到側孔邊發(fā)紅的木炭劇烈地燃燒,而在孔下邊木炭就會熄滅。該實驗的改進能科學地證明氧氣支持燃燒,而下半部生成的二氧化碳氣體則不能支持燃燒,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)這一實驗既從另一角度說明了氧氣的性質原理又保證了科學性［1]。

二、直觀性原則

實驗教學的最重要功能之一是使學生感知化學變化產生的現(xiàn)象,從而認識物質的性質和變化規(guī)律。因此,加強直觀性應是教師改進實驗的出發(fā)點之一。

【例2】“分子間有空隙”的演示

初中化學課本(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;實際上這個實驗中液體的體積變化比較小,不大容易觀察。

筆者設計出一種“液體混合器”(如圖2所示)用這個裝置做水與酒精的混合實驗,可大大增強直觀性。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。這個實驗的現(xiàn)象十分明顯。

圖2

【例3】溶解時的吸熱和放熱現(xiàn)象

改進原因：人教版初中化學新課標教材學生活動與探究實驗,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。由于學生在操作中易將溫度計當做玻璃棒使用,因此易損壞溫度計,同時實驗現(xiàn)象不明顯。

改進裝置(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。實驗前小試管中注入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,根據有色液注的升降變化情況,容易判斷物質溶解時發(fā)生吸熱現(xiàn)象還是放熱現(xiàn)象。改進后的實驗,令學生耳目一新。實驗同時引進了物理學中有關大氣壓強的知識,培養(yǎng)學生跨學科學習的能力,有效的激發(fā)了學生的學習興趣。

三、簡捷性原則

化學教學中的實驗是為教學服務的。因此,在實驗裝置及操作上應力求簡捷。這樣,能更加突出實驗的中心內容,更有利于學生的觀察思考,也有利于提高課堂效率。

【例4】“CO與CuO反應”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)。這一改進簡化了裝置,突出了主要現(xiàn)象。

圖6

四、趣味性原則

在化學教學中,通過實驗培養(yǎng)學生的學習興趣,調動學生的學習積極性,是化學教師常用的做法,也是經常研究的問題。結合教學內容和教學目標,在不違背科學性的前提下,盡量采用現(xiàn)象鮮明、新奇的實驗(或改進原有實驗的實驗方法,使之達到這種效果),提高實驗的趣味性,使學生看到后由感到驚奇而產生強烈的探究欲望,再轉化為持久的學習動力。

【例5】對“混合物和純凈物”理解

在平時教學中我們通常會介紹很多種讓學生直觀地認識純凈物和混合物的方法。但這例實驗設計得很巧妙,能夠讓學生自己反復動手操作,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)的隔板兩側分別裝上黑色的鐵粉和白色的細石英粉,鐵粉和石英粉都是純凈物,一黑一白十分醒目。學生操作是,反復翻到方盒,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平放,然后再用磁鐵吸引鐵粉,將鐵粉移至隔板另一側,兩種物質分開,各自都是純凈物。

五、安全性原則

化學教師在改進實驗時必須樹立“安全第一”的思想。要認真研究所改進的實驗中是否存在不安全的因素(如有毒氣體的擴散,易燃、易爆、劇毒物質的使用和產生易觸電因素等),其中經采取措施能克服的方法可用于教學,否則不宜用于教學。

提高化學實驗的安全性,也是改進實驗的課題之一。很多教師在這方面取得了一定的成效。比如,在做氣體爆炸實驗時用塑料瓶代替玻璃瓶或安全防護罩［1];在做可燃性氣體燃燒實驗時,在導氣管內安放細銅絲用于防爆。筆者在這一方面也設計了一例：

【例6】硫在氧氣中燃燒實驗的改進

人教版上冊課本對硫在氧氣中燃燒的實驗,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：玻璃片易滑落,造成SO2逸出,污染空氣。改進：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點燃,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。該實驗集幾個實驗于一體,驗證了氧氣的性質,酸雨的成因和危害,而且消除了實驗中SO2對空氣的污染(如圖8所示)。

［1]楊俊峰.初中化學中的兩個微型實驗設計［J].中學化學教學參考，2005，（3）：39-39

圖8

1008-0546（2011）03-0075-02

G633.8

B

10.3969/j.issn.1008-0546.2011.03.037