劉文琴

摘 要： 化學是一門自然科學，是一門融合基礎理論與實踐操作的綜合性課程。實驗占有很重要的地位?；瘜W實驗教學是對學生進行科學方法、科研能力有效的教學形式。如果能充分利用實驗，不斷對實驗進行改進和探討，師生共同參與，則不僅能降低教學難度，而且能提高學生的學習興趣，幫助學生加深對化學理論的理解，培養(yǎng)學生科學嚴謹?shù)膽B(tài)度及發(fā)散和創(chuàng)新的思維能力。本文對探討幾則高中化學實驗的改進所引起的反思作出分析，并結(jié)合本校學生實際情況探索實驗教學改革。

關鍵詞： 實驗改進 化學理論 創(chuàng)新能力 發(fā)散思維 知識遷移

一、氨氣噴泉實驗的改進

必修教材中的噴泉實驗是先收集滿滿一燒瓶干燥的氨氣，并且要求所用燒瓶必須干燥，一旦燒瓶濕潤，就要換一個干燥的燒瓶，否則實驗就會不成功。改進方法：采用的裝置與課本一致，但藥品使用不同。操作方法，向氣密性好的燒瓶中放入固體氫氧化鈉，然后迅速加入少量的濃氨水，蓋上塞子，固定好燒瓶，擠壓膠頭滴管中的水，立即出現(xiàn)噴泉現(xiàn)象。這樣改進后，做噴泉實驗可以不用考慮燒瓶是否干燥，因為濕潤的燒瓶，同樣可以做噴泉實驗。而且可以不用事先收集一燒瓶的氨氣，做噴泉實驗的氨氣可以即用即取，操作起來很方便。在對此實驗改進過程中與學生一起展開探討：傳統(tǒng)的氨氣的噴泉實驗，通常用固+固加熱的制氣裝置獲得氨氣，反應原理即Ca（OH）■+2NH■Cl■CaCl■+2NH■↑+2H■O，改進后的實驗是利用濃氨水+固體NaOH這一原理制得氨氣的，NaOH溶于水放熱，促使氨水分解，且OH■濃度的增大有利于NH■的生成。學生會思考：1.利用濃氨水+固體NaOH這一原理制得氨氣該用什么樣的制氣裝置？2.這樣制取氨氣利用什么化學反應原理？3.打開橡皮管上的止水夾，擠壓膠頭滴管，為什么會形成噴泉？然后，我們進一步引導：如果去掉膠頭滴管打開止水夾，則可以用什么方法讓噴泉形成？學生經(jīng)過討論和分析，得出：用熱毛巾“捂熱”燒瓶，氨氣受熱膨脹，通過導管與水接觸，即產(chǎn)生噴泉，或用冰毛巾“冷敷”燒瓶，使水進入瓶內(nèi)，燒瓶內(nèi)氨氣溶于水。這樣的改進探討甚至在高三總復習階段展開都十分具有意義，因為涉及了噴泉實驗的原理——利用溶解性形成燒瓶內(nèi)外壓力差，幾個常見的制氣裝置的應用，還有氨氣的幾種實驗室制法，甚至化學反應原理如平衡移動的原理的復習。復習起來飽滿而有張力，從實驗裝置、實驗原理到化學反應原理一氣呵成，不僅能提高學生知識遷移的能力，而且能幫助學生加深對化學理論的理解。

二、銅、鋅—稀硫酸原電池實驗改進

銅、鋅—稀硫酸原電池實驗中，理論上銅片上有氣泡，鋅片上沒有氣泡，但是實驗中，由于鋅片的純度低，鋅片上形成大量微小原電池，因此鋅片上有大量氣泡，而銅片上幾乎看不見氣泡，雖然通過電流計可以檢測到電流，但是實驗的直觀性大打折扣，影響實驗效果。

根據(jù)原電池原理，銅、鋅在一定濃度的稀硫酸中形成的電勢差是一個定值，但是實驗中銅片上氣泡少，說明通過溶液的電流低，也就說明溶液的導電性差。通過增加溶液的導電性提高溶液的電流，但如果增加硫酸的濃度，實驗中隨著硫酸的濃度增大，溶液的導電性增強，電流強度增大，銅片上氣泡逐漸增多，但是鋅片上此時氣泡增加得更多，鋅片上的氣泡擴散到銅片上，影響銅片上氣泡的觀察。另外，如果減小銅片鋅片電極間的距離，就可以觀察到銅片上氣泡增加，但是此時鋅片與銅片距離較近，鋅片上的氣泡干擾銅片上氣泡的觀察。所以，我們做出以下改進：

往溶液中加入固體食鹽或者固體的硫酸鉀等。實驗中，隨著食鹽濃度的增加，銅片上的氣泡逐漸增多，此時測定電流發(fā)現(xiàn)電流逐漸增大。通過硫酸溶液中加入氯化鈉，極大地提高了實驗的直觀性。實驗結(jié)果表明，在銅、鋅—稀硫酸原電池中實驗中加入氯化鈉固體或者固體的硫酸鉀等，現(xiàn)象更明顯直觀。學生在反復探討改進此實驗的過程中，同時也解決許多疑問：1.為什么觀察到鋅片上有大量氣泡，而銅片上幾乎看不見氣泡？2.為什么制取氫氣時用稀硫酸與粗鋅反應比與純鋅反應快？3.為什么鋅片與銅片距離靠較近時，氣泡會明顯增多？為什么往溶液中加入固體食鹽或者固體的硫酸鉀，現(xiàn)象更加明顯直觀？通過探討，學生會問，會思，會悟，更有一種撥云見日、豁然開朗的感覺。整個過程中不僅促進了學生注意力的集中，而且激發(fā)了學生對實驗現(xiàn)象的本質(zhì)進行探索式的分析，培養(yǎng)了學生科學嚴謹?shù)膽B(tài)度，使學生的化學學科素養(yǎng)得到了一定的提高。

三、濃硫酸的“黑面包”實驗

傳統(tǒng)的濃硫酸的“黑面包”實驗是這樣進行的：在個大號的實驗杯中加些蔗糖（已研磨細），不要加太多，適量就好。之后將一個玻璃棒豎著放在糖的中間的位置。再緩緩倒入濃硫酸（98%），倒的時候一定要小心，要沿著杯沿倒，讓硫酸沿著杯壁緩緩流下。還有玻璃棒一直要豎著，這樣黑面包做好了也容易取出。加的硫酸不要太多，加多了沒用，加少了不行。看著蔗糖表面都快發(fā)黑了就差不多了。這樣做的不足之處是：實驗產(chǎn)物中的SO■很不利于師生的身體健康，也不符合化學教育中環(huán)境保護的初衷，并且本實驗只讓學生觀察到濃硫酸使蔗糖炭化，并且膨松成“黑面包”，而未讓學生明白氣體的成分。我們引導學生展開探討：1.推測產(chǎn)物成分并如何驗證產(chǎn)物成分？2.如何處理有毒氣體？3.如何改進實驗裝置實現(xiàn)驗證產(chǎn)物成分及處理有毒氣體？現(xiàn)將該實驗改進如下。實驗步驟：①將裝置連接好，檢查氣密性。②在圓底燒瓶中放入已研細的蔗糖約10g滴人1至2mL水，然后將其余藥品按下圖裝置裝入瓶中。③將分液漏斗中的濃硫酸逐滴加入圓底燒瓶。實驗現(xiàn)象：可觀察到圓底燒瓶中的蔗糖由白一黃一棕黃一黑，最后炭化，并且膨松上脹成疏松多孔狀黑色物質(zhì)，像“黑面包”一樣。同時可看到品紅溶液逐漸變?yōu)闊o色，可證明有SO■生成。酸性高錳酸鉀溶液顏色由深到淺，可證明已將剩余SO■除去。品紅溶液無變化，可證明SO■已除盡。澄清石灰水變渾濁可證明有CO■生成。實驗特點：1.現(xiàn)象明顯，可見度大。圓底燒瓶中可明顯觀察到蔗糖炭化的一系列過程，還可觀察到品紅溶液的褪色和澄清石灰水變渾濁等現(xiàn)象。2.實驗連續(xù)，綜合性強。充分展示濃硫酸的吸水性、脫水性和強氧化性，以及SO■的漂白性、還原性等。3.節(jié)約用品，操作方便。實驗中將濃硫酸改用滴加方式既安全又能控制用量。4.防止污染，保護環(huán)境。本實驗中的SO■被吸收處理，有利于環(huán)境保護，并能對學生進行環(huán)保教育?？傊归_這樣的改進探討有許多好處，可以挖出許多內(nèi)容。在參與的過程中學生能詳細掌握濃硫酸和二氧化硫的性質(zhì)并學會運用，然后思考：1.酸性高錳酸鉀溶液顏色由深到淺但并未完全褪去，為什么高錳酸鉀要過量？2.為什么用澄清石灰水變證明有CO■之前必須除盡SO■？怎樣證明SO■是否完全除盡？3.如何區(qū)別CO■和SO■氣體？這樣做，學生學會了嚴謹?shù)貙Υ瘜W實驗，提高了邏輯思維能力和實驗結(jié)果的分析能力。

“聽過的很快會忘記，看過的有一些印象，做過的才能理解、掌握?！边@句話說明，學生只有親自操作，經(jīng)歷了探索知識的過程，對知識的理解才能深刻。這樣的實驗改進探討為學生提供了主動參與、交流合作的機會，不僅學生的實驗設計能力、操作能力、觀察能力、結(jié)果分析能力有了較大的提高，而且大大提高了化學理論教學的成效?；瘜W實驗是化學教學的靈魂和支柱，也是提高人才科學素質(zhì)，特別是創(chuàng)新思維能力的重要載體。充分利用實驗，適時引導學生探討實驗改進，可以有效培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，提高學生的創(chuàng)新思維素質(zhì)。這也是新課程改革的目標之一。同時也能更好地服務于教師的課堂教學，更科學地用好教材實驗，并將實驗教學的功能與價值發(fā)揮到最大，也有利于激發(fā)教師的教研興趣，形成學習與創(chuàng)新型的教師隊伍，提高教師隊伍的綜合素養(yǎng)。

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