朱清勇

（儀征市實(shí)驗(yàn)中學(xué)東區(qū)?！〗K揚(yáng)州　211400）

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創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)奇妙化學(xué)——滬教版初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新視角初探

朱清勇

（儀征市實(shí)驗(yàn)中學(xué)東區(qū)校江蘇揚(yáng)州211400）

摘要：創(chuàng)新設(shè)計(jì)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)是初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要組成部分，創(chuàng)新設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)對于初中生在化學(xué)學(xué)習(xí)中提高科學(xué)素養(yǎng)，促進(jìn)自身全面發(fā)展尤為重要。作者對初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)進(jìn)行積極嘗試：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容趣味化和生活化、實(shí)驗(yàn)器材簡約化和微型化、實(shí)驗(yàn)過程創(chuàng)新化和探究化、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)系列化和綠色化，以期能給義務(wù)教育階段的學(xué)生充分展示奇妙的化學(xué)世界。

關(guān)鍵詞：化學(xué)實(shí)驗(yàn)；創(chuàng)新設(shè)計(jì)；奇妙的化學(xué)

一、問題的提出

從2015江蘇省高考考生的選修科目來看，理科物生組合考生數(shù)最多，物化組合排第二位。很多初中生經(jīng)過初三化學(xué)學(xué)習(xí)后對化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣正在逐漸降低，甚至有好多學(xué)生進(jìn)入高中后放棄選修化學(xué)。義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011版）明確指出：“義務(wù)教育階段的化學(xué)教育，要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的好奇心，使每一個(gè)學(xué)生以愉快的心情去學(xué)習(xí)生動(dòng)有趣的化學(xué)，激勵(lì)學(xué)生積極探究化學(xué)變化的奧秘，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和學(xué)好化學(xué)的信心，培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的意識和能力；引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，學(xué)習(xí)科學(xué)方法，在“做科學(xué)”的探究實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生得到全方位的發(fā)展”。好奇心是科學(xué)研究的原動(dòng)力，是創(chuàng)新人才最重要的素質(zhì)。居里夫人在一個(gè)簡陋的棚房中重復(fù)枯燥的提純工作，歷時(shí)四年終于找到了新元素鐳和釙。其實(shí)就緣于對貝克勒爾射線強(qiáng)烈的好奇心。如何培養(yǎng)和保持初中生對化學(xué)的好奇心或興趣呢?一是讓學(xué)生有機(jī)會觀察到豐富多彩的化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和親手做實(shí)驗(yàn)。通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)初中生對化學(xué)的興趣，促進(jìn)學(xué)生找到內(nèi)在的原動(dòng)力是每個(gè)化學(xué)教師的終身追求。好的學(xué)校都重視教學(xué)實(shí)驗(yàn)課和實(shí)驗(yàn)設(shè)施，這些正是目前很多義務(wù)教育階段學(xué)校最欠缺的。二是合適的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。對化學(xué)的好奇心和興趣是可以在課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)中被引發(fā)出來，而這些是決定人的一生發(fā)展的。因此課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)永遠(yuǎn)是化學(xué)學(xué)科教學(xué)的中心環(huán)節(jié)，應(yīng)該讓最具有創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ慕處焷碇v課。他們不僅對所講的知識有深刻的了解，而且更善于用學(xué)生感興趣的奇妙的化學(xué)實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)出來，讓學(xué)生終生難忘。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容趣味化和生活化

1.化學(xué)實(shí)驗(yàn)的趣味化

化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有良好的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，可以激發(fā)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣?；瘜W(xué)教師如何利用新修訂的實(shí)驗(yàn)教科書中趣味實(shí)驗(yàn)、家庭小實(shí)驗(yàn)等新的化學(xué)實(shí)驗(yàn)形式，增加化學(xué)實(shí)驗(yàn)的趣味性，是個(gè)值得關(guān)注和研究的問題。

圖1

趣味化實(shí)驗(yàn)是指以生動(dòng)、新奇的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來激發(fā)學(xué)生興趣的一類實(shí)驗(yàn)。例如“大象的牙膏”。主要器皿：1000 mL量筒、100mL燒杯、水槽；實(shí)驗(yàn)步驟：取一支1000 mL量筒放入水槽中，先往量筒中5mL洗手液，再用兩只燒杯注入30%過氧化氫和飽和KI溶液各50 mL。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：瞬間變黃并產(chǎn)生大量的氣泡并如牙膏般噴涌而出，大量泡沫快速溢出并變白色，猶如給大象刷牙時(shí)所擠出的牙膏，“大象的牙膏”恰如其名（如圖1）。這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象很有震撼力，學(xué)生在驚嘆中最想知道如此奇妙的化學(xué)實(shí)驗(yàn)是怎么產(chǎn)生的?奧秘是什么?滬教版的實(shí)驗(yàn)教科書中的空瓶生煙、面粉爆炸實(shí)驗(yàn)、黑面包實(shí)驗(yàn)、雞蛋殼和醋酸的反應(yīng)，指示劑的制作、葉脈書簽的制作都可以開發(fā)成趣味化的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要還可開發(fā)魔棒點(diǎn)燈、鐵樹開花、燒不壞的手帕、“水火相容”、可樂噴泉實(shí)驗(yàn)等。使化學(xué)實(shí)驗(yàn)成為展現(xiàn)奇妙的化學(xué)最重要的推手。

2.化學(xué)實(shí)驗(yàn)的生活化

把新課程理念“面向全體學(xué)生的化學(xué)”落實(shí)到化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，就要求化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要貼近生活、貼近社會，使學(xué)生學(xué)習(xí)有用的化學(xué)。

化學(xué)教師應(yīng)首選學(xué)生身邊的化學(xué)物質(zhì)和化學(xué)變化作為實(shí)驗(yàn)素材。以學(xué)生身邊常見的化學(xué)作為實(shí)驗(yàn)素材，可以使學(xué)生有一種親切感，體會到化學(xué)就在身邊它并不神秘，這有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和激發(fā)他們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的興趣。例如：筆者以生活中一次性紙杯為例，介紹其在“燃燒與滅火”課題中的一個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。情境創(chuàng)設(shè)：教師將一只一次性紙杯放在實(shí)驗(yàn)桌上，向其中裝入的水（如圖2），在其杯子上口沿處用火柴點(diǎn)燃。設(shè)問思考：隨著紙杯的不斷燃燒，杯中水能流出嗎?請解釋為什么?現(xiàn)象：一次性紙杯開始劇烈燃燒，接近水面時(shí)燃燒變?nèi)踝罱K熄滅，水一滴也未流出。解釋：紙杯具有可燃性，紙杯的著火點(diǎn)約183℃，點(diǎn)燃后能燃燒，接近水面時(shí)，冷水使紙杯的溫度降至著火點(diǎn)以下，紙杯不能再燃燒而熄滅，水就自然不會流出。

圖2

滬教版中灼燒葡萄糖砂糖和面粉、鐵釘銹蝕實(shí)驗(yàn)、食用油和洗潔精在水中的分散情況實(shí)驗(yàn)、常見生活用品其溶液的酸堿性實(shí)驗(yàn)、氯化鈉溶液的配制實(shí)驗(yàn)、用碘水檢驗(yàn)馬鈴薯芋頭面包等食物中淀粉的實(shí)驗(yàn)、聚乙烯和聚氯乙烯的燃燒實(shí)驗(yàn)、各種纖維的燃燒和酸堿腐蝕實(shí)驗(yàn)等。這些實(shí)驗(yàn)所涉及的實(shí)驗(yàn)素材，都是學(xué)生身邊常見的。利于學(xué)生注意身邊的化學(xué)現(xiàn)象學(xué)以致用。

總之，趣味化、生活化的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富了化學(xué)實(shí)驗(yàn)資源，增添了實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的結(jié)合點(diǎn)，直觀明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，能給學(xué)生深刻的記憶，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情。

三、實(shí)驗(yàn)器材簡約化和微型化

實(shí)驗(yàn)器材主要包括實(shí)驗(yàn)儀器和藥品，而這里的簡約化和微型化對儀器是指數(shù)量、體積、繁簡狀況等，對于藥品主要指用量、來源、成本等方面。

1.化學(xué)實(shí)驗(yàn)器材簡約化

通常教學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，課前化學(xué)教師先要把相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材從化學(xué)實(shí)驗(yàn)室拿到辦公室，上課時(shí)再從辦公室轉(zhuǎn)移到教室。若實(shí)驗(yàn)器材過于繁雜，對化學(xué)教師就不夠便捷。只有讓化學(xué)實(shí)驗(yàn)器材輕裝上陣簡約化，化學(xué)教師才會更情愿去完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)。比如滬教版下冊中和反應(yīng)探究實(shí)驗(yàn)中，完全可以用試管代替燒杯，振蕩試管代替玻璃棒攪拌，這樣既節(jié)約藥品，也將化學(xué)實(shí)驗(yàn)簡約化。

2.化學(xué)實(shí)驗(yàn)器材微型化

微型化實(shí)驗(yàn)就是以盡可能少的化學(xué)試劑來獲取所需化學(xué)信息的實(shí)驗(yàn)方法與技術(shù)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)器材微型化不僅節(jié)約化學(xué)試劑，而且可以達(dá)到現(xiàn)象明顯、安全便捷、減少污染和利于開展學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的效果。如上教版在“構(gòu)成物質(zhì)的基本微粒”的學(xué)習(xí)中，在氨分子的擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)中，課本中用大燒杯罩住兩只分別裝有酚酞試液和3-5mL濃氨水的小燒杯。學(xué)生在進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)探究時(shí)，揮發(fā)的氨氣刺激性氣味很大，全班濃氨水的用量近50mL污染嚴(yán)重。微型化改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)（圖3）用截去上部的礦泉水瓶代替大燒杯、裝Vc銀翹片廢棄膠囊盒（或阿莫西林膠囊空塑料面板）滴5滴蒸餾水加1滴酚酞試液和5滴濃氨水。學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象很明顯，學(xué)生對濃氨水更有了真實(shí)的體驗(yàn)，可以感知到微觀的氨氣分子，而且全班濃氨水的用量降為3mL，保證了學(xué)生的身心健康。

圖3

簡約化和微型化的化學(xué)實(shí)驗(yàn)更利于開展學(xué)生分組探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)使每個(gè)學(xué)生都能參與實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程，收獲實(shí)驗(yàn)成果的體驗(yàn)。簡約化和微型化的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)更利于激發(fā)學(xué)生探索的積極性，加深對知識的理解，的確是一舉多得。

四、實(shí)驗(yàn)過程創(chuàng)新化和探究化

初中化學(xué)教師在課堂教學(xué)中，要善于發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新、示范和分組實(shí)驗(yàn)探索、實(shí)踐的教育功能，為初中化學(xué)教學(xué)提供有力的支撐，真實(shí)展現(xiàn)奇妙的化學(xué)世界。例如：新修訂的滬教版初三化學(xué)教材上冊P48安排了純凈氫氣的燃燒實(shí)驗(yàn)，觀察其火焰顏色并檢驗(yàn)其產(chǎn)物，但玻璃導(dǎo)管無法觀察出氫氣真正的火焰顏色；P96拓展介紹了常見氣體氫氣的爆炸極限和為何要驗(yàn)純；P117由金屬鋅和酸置換產(chǎn)生氫氣聯(lián)想與啟示要求設(shè)計(jì)氫氣的實(shí)驗(yàn)室制法；下冊教材P97詳細(xì)介紹了氫能，氫能源作為綠色能源的優(yōu)勢、開發(fā)利用的難度和前景都是重要知識點(diǎn)。我在初三化學(xué)教學(xué)中利用生活用品：充電式電蚊拍、聚乙烯保鮮袋、電子點(diǎn)火槍和醫(yī)用不銹鋼針頭對氫氣燃燒實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了創(chuàng)新化的系列探究設(shè)計(jì)，探究化的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驇Ыo學(xué)生很多啟發(fā)。完整實(shí)驗(yàn)過程：先用啟普發(fā)生器制氫氣。加入15g鋅粒，再滴入2 mL硫酸銅溶液，向長頸漏斗中加入150mL 1：5的稀硫酸溶液，反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。接著完成實(shí)驗(yàn)一：氫氣的燃燒。用從尾部連接的干燥管吹氫氣球，氣泡變大時(shí)輕抖干燥管大口一端，氣泡緩緩飄向空中后，用電蚊拍去拍氣泡，觀察到氣泡燃燒形成一團(tuán)黃色火球。學(xué)生能充分感受化學(xué)的神奇魅力。再完成實(shí)驗(yàn)二：氫氣的爆炸實(shí)驗(yàn)。向從超市買的中號聚乙烯保鮮袋鼓入約體積的空氣，接上長直導(dǎo)管開活塞通入氣體20秒，關(guān)閉活塞取出導(dǎo)管后，插入電子槍，膠帶扎緊袋口用電子槍引爆混合氣體。隨著“砰”的一聲，保鮮袋炸裂。效果非常震撼。最后完成實(shí)驗(yàn)三：氫氣的驗(yàn)純和純凈氫氣在空氣中的燃燒。驗(yàn)純后將長直導(dǎo)管換成醫(yī)用不銹鋼針頭，點(diǎn)燃通過不銹鋼針頭的氫氣，可以觀察到真正的淡藍(lán)色火焰。

探究化的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)具有很強(qiáng)的體驗(yàn)性和實(shí)踐性特點(diǎn)，探究化分組實(shí)驗(yàn)的實(shí)施能讓學(xué)生體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的探索過程，養(yǎng)成科學(xué)探究的基本素養(yǎng)。例如，氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取及其性質(zhì)的分組實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)室里學(xué)生自己動(dòng)手組裝過氧化氫溶液制氧氣的裝置，制、收、驗(yàn)、探，他們主動(dòng)合作、積極體驗(yàn)過程，樂在其中。在此探究過程中，學(xué)生實(shí)踐能力和綜合素養(yǎng)得到極大的提升。

五、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)系列化和綠色化

目前綠色化學(xué)及其帶來的產(chǎn)業(yè)革命正在全世界興起。目前綠色化學(xué)主要研究的問題是：

（1）合成方法應(yīng)具原子經(jīng)濟(jì)性。如果參加反應(yīng)的分子中的原子100%都能轉(zhuǎn)化成了產(chǎn)物實(shí)現(xiàn)零排放，就是理想的綠色化學(xué)反應(yīng)。我們可以充分集成化學(xué)反應(yīng)形成系列化反應(yīng)，通過封閉循環(huán)實(shí)現(xiàn)零排放。

（2）盡量不使用和不產(chǎn)生對環(huán)境有害的物質(zhì)，減少副產(chǎn)品，使用可再生的原料，在源頭杜絕污染。

（3）生產(chǎn)工藝應(yīng)盡量常態(tài)化、低能耗、高效催化快速化。

（4）采用超臨界流體作溶劑減少有機(jī)化合物的排放。當(dāng)溫度和壓力均在臨界點(diǎn)（31.1℃和73.8個(gè)大氣壓）以上時(shí)超臨界二氧化碳就是一種優(yōu)良的溶劑，它無毒、不可燃、而且價(jià)廉。目前綠色化學(xué)研究的一個(gè)重點(diǎn)就是用無毒無害的液體代替揮發(fā)性有機(jī)物作溶劑。

初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)系列化和綠色化正是體現(xiàn)綠色化學(xué)的理念本著減少污染努力向杜絕污染的方向發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和環(huán)保意識。例如實(shí)驗(yàn)室制氧氣實(shí)驗(yàn)，舊教科書中通常是采用加熱高錳酸鉀或加熱氯酸鉀這兩種方法來進(jìn)行。高錳酸鉀是通過焙燒二氧化錳和氫氧化鉀制得錳酸鉀，然后電解錳酸鉀水溶液而制得；氯酸鉀是通過電解氯化鈉溶液制得氯酸鈉，然后用氯酸鈉跟氯化鉀反應(yīng)而制得。在生產(chǎn)高錳酸鉀或氯酸鉀的過程中，能耗大工藝復(fù)雜且有污染的副產(chǎn)物生成。而過氧化氫工業(yè)上主要采用2-乙基蒽醌法，先氫化后氧化制得，成本低且能耗小，原料可以重復(fù)再使用，因此實(shí)驗(yàn)室過氧化氫制氧氣優(yōu)勢非常明顯。過氧化氫分解反應(yīng)產(chǎn)生氧氣和對環(huán)境無污染的水，充分體現(xiàn)綠色化的特點(diǎn)，新修訂的滬教版教科書主要學(xué)習(xí)加熱高錳酸鉀和過氧化氫分解反應(yīng)來實(shí)驗(yàn)室制取氧氣。我在指導(dǎo)學(xué)生做學(xué)生分組探究實(shí)驗(yàn)時(shí)，將教材上的高錳酸鉀制氧改成了過氧化氫制氧氣正是從節(jié)約和環(huán)保理念角度出發(fā)的。

我在做氧氣的化學(xué)性質(zhì)演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，通常準(zhǔn)備6%過氧化氫溶液和二氧化錳，僅僅使用一個(gè)集氣瓶在課堂中現(xiàn)場制氧氣、探究氧氣的化學(xué)性質(zhì)，集氣瓶既是氧氣發(fā)生器也是氧氣收集器，并且能將氧氣的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)?zāi)咎咳紵?、蠟燭燃燒、鐵絲燃燒、硫磺燃燒集成系列化。通過添加6%過氧化氫溶液完成系列氧氣的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，充分呈現(xiàn)奇妙的化學(xué)、精彩的化學(xué)。

新課標(biāo)、新課改給教師的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了新要求，也為教師創(chuàng)新設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了一個(gè)新的機(jī)遇。相信我們在新理念的指導(dǎo)下能夠激發(fā)自身的活力，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不斷反思、不斷創(chuàng)新，也一定會使學(xué)生在“做科學(xué)”的探究實(shí)踐中向?qū)W會學(xué)習(xí)的最高目標(biāo)邁進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

［1］中華人民共和國教育部.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011版）［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2012

［2］李德前.例談初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的思維方法［J］.化學(xué)教學(xué)，2013，（3）：65-68

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.02.026

文章編號：1008-0546（2016）02-0081-03

中圖分類號：G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B