姚文倩

【摘 要】化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)科學(xué)賴以形成和發(fā)展的基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅有利于學(xué)生形成化學(xué)概念、理解和鞏固化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，而且對(duì)培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、思維能力以及培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，獲得熟練的實(shí)驗(yàn)技能都有重要的意義。所以化學(xué)教學(xué)也應(yīng)有進(jìn)一步創(chuàng)新，便于更好的提高化學(xué)教學(xué)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】化學(xué)實(shí)驗(yàn)；創(chuàng)新技法

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)科學(xué)賴以形成和發(fā)展的基礎(chǔ)，是檢驗(yàn)化學(xué)科學(xué)知識(shí)真理性的標(biāo)準(zhǔn)；是化學(xué)教學(xué)中學(xué)生獲取化學(xué)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)和檢驗(yàn)化學(xué)知識(shí)的重要媒體和手段，是提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的重要內(nèi)容和途徑。以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)展開化學(xué)教學(xué)，最大限度的發(fā)揮實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中的作用，使化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)更切合教學(xué)改革的潮流、適應(yīng)素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育的需求。結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，講述一下將創(chuàng)造理論運(yùn)用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的幾點(diǎn)技法。

一、組合技法

組合技法就是將一些相關(guān)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)按某種關(guān)聯(lián)因素或特征進(jìn)行新的組合，構(gòu)成新的實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新技法。愛因斯坦曾說(shuō)過(guò)：“我認(rèn)為，為了滿足人類的需要而找出已知裝置的新的組合的人就是發(fā)明家?！蓖瑯樱瑢⒁延械幕瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)按一些共同特征或功能進(jìn)行合理組合使其具有某種新的功能也是對(duì)原有化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一種創(chuàng)新。如“Cu和濃HNO3的反應(yīng)——藍(lán)色噴泉實(shí)驗(yàn)”。

實(shí)驗(yàn)步驟與現(xiàn)象：在燒瓶中滴加4mL濃硝酸，并在靠近橡皮塞（預(yù)先將石蠟熔融均勻涂抹在橡皮塞上）的長(zhǎng)導(dǎo)管上纏上螺旋狀粗銅絲，緩緩倒置燒瓶，接上一個(gè)盛水的塑料瓶。銅與濃硝酸即開始反應(yīng)，紅棕色氣體由下而上充滿燒瓶，空氣被排出，塑料瓶中有氣體逸出，逸出的少量氣體被收集在氣球中。當(dāng)整個(gè)燒瓶充滿二氧化氮?dú)怏w時(shí)，用手?jǐn)D壓塑料瓶，使少量水進(jìn)入燒瓶，立即形成美麗的藍(lán)色噴泉。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，燒瓶中剩余氣體的體積約占燒瓶體積的1/3。

上述實(shí)驗(yàn)將銅與濃硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)、二氧化氮與水反應(yīng)的噴泉實(shí)驗(yàn)巧妙地組合在一起，裝置簡(jiǎn)單、儀器少；兩個(gè)反應(yīng)連貫性強(qiáng)，一氣呵成；操作簡(jiǎn)便，無(wú)污染（少量從水瓶中逸出的一氧化氮被收集在氣球中）；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，趣味性濃；既有定性的展示，又有定量的呈現(xiàn)（生成的一氧化氮體積與參加反應(yīng)的二氧化氮體積的關(guān)系）。在課堂教學(xué)中使用該實(shí)驗(yàn)不僅能激起學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)欲望，使學(xué)生牢固掌握相應(yīng)的化學(xué)知識(shí)，而且能形成良好的教學(xué)氣氛。

二、模擬技法

模擬技法指用學(xué)生比較熟悉的感性實(shí)驗(yàn)材料來(lái)形象地說(shuō)明學(xué)生平時(shí)較難觀察的生疏現(xiàn)象。中學(xué)化學(xué)中有許多與生產(chǎn)生活實(shí)際相聯(lián)系的教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)模擬這些內(nèi)容，使學(xué)生在獲取鮮明直觀的印象的同時(shí)，萌發(fā)強(qiáng)烈的探究欲望。如運(yùn)用下列實(shí)驗(yàn)成功模擬了沼氣池產(chǎn)生沼氣的過(guò)程：

實(shí)驗(yàn)原理：廢氣有機(jī)物（如植物殘?bào)w）在缺氧條件下被微生物發(fā)酵分解，產(chǎn)生的氣體即為沼氣，其主要成分為甲烷。

實(shí)驗(yàn)步驟：將人尿、新鮮豬糞或牛糞、池沼底部或陰溝里的黑臭污泥、米糠或麩皮按一定比例混合置于A瓶發(fā)酵，通過(guò)漏斗向A瓶加入適量水并使漏斗下端沒(méi)入水中，將B中盛滿水，C中盛適量水，按上述裝置圖將各部分聯(lián)接好，夾緊彈簧夾，將裝置放在溫暖處。

觀察方法及現(xiàn)象：通過(guò)觀察B瓶和C瓶水位高低來(lái)判斷生成氣體的多少，大約一周后，B瓶水位明顯下降，此時(shí)松開彈簧夾，在尖嘴管處點(diǎn)燃所得氣體，可發(fā)現(xiàn)氣體能夠燃燒，火焰為淡藍(lán)色。

上述模擬沼氣池產(chǎn)生沼氣的實(shí)驗(yàn)適用于課外活動(dòng)或家庭小實(shí)驗(yàn)。

三、逆向技法

逆向技法是沿著事物的相反方向，用反方向探求的思維方式對(duì)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行逆向思考，從而提出新的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新技法。逆向技法有以下幾種常見類型：

（一）結(jié)構(gòu)反轉(zhuǎn)

從已有實(shí)驗(yàn)的相反結(jié)構(gòu)形式上來(lái)設(shè)想和尋求解決問(wèn)題的新途徑。如在演示完用碳棒（惰性電極）電解CuCl2溶液的實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生弄清電解原理后，將原實(shí)驗(yàn)中陰陽(yáng)兩根電極（此時(shí)陰極碳棒上已附著紅色的銅）調(diào)換再進(jìn)行電解，一段時(shí)間后改作為陽(yáng)極的碳棒上附著的銅消失。顯然將陰陽(yáng)兩極調(diào)換后，可以為非惰性電極作陽(yáng)極時(shí)的電解原理的學(xué)習(xí)設(shè)置探索情境。

（二）因果反轉(zhuǎn)

從已有事物的因果關(guān)系出發(fā)，變因?yàn)楣娜グl(fā)現(xiàn)新的現(xiàn)象和規(guī)律，尋找新的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。如很多教師在鐵的鈍化的教學(xué)中的做法是：先告知學(xué)生鐵在濃硝酸中可以被鈍化，再用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證（由因及果的驗(yàn)證）。我們的做法是：將預(yù)先放入濃硝酸中的鐵取出洗凈，用它來(lái)與硫酸銅溶液反應(yīng)，卻置換不出銅，以此來(lái)激起學(xué)生的認(rèn)知沖突（由果及因的探究）。

（三）態(tài)反轉(zhuǎn)

根據(jù)事物的某一屬性（如動(dòng)與靜）的反轉(zhuǎn)來(lái)創(chuàng)新化學(xué)實(shí)驗(yàn)。如課本中制備溴苯的實(shí)驗(yàn)中是將溴和苯先加入燒瓶，然后向燒瓶中在加入鐵粉（即溴和苯靜、鐵粉動(dòng)），由于反應(yīng)物已全部加入燒瓶，加入催化劑后，反應(yīng)劇烈無(wú)法控制，導(dǎo)致溴揮發(fā)從導(dǎo)管溢出而達(dá)不到預(yù)期目的。我們采取先將鐵粉加入燒瓶，將溴和苯的混合液加入分液漏斗，通過(guò)分液漏斗的活塞來(lái)控制加液速度（即鐵粉靜、溴和苯動(dòng)），從而克服了原實(shí)驗(yàn)的缺陷。

四、強(qiáng)化技法

強(qiáng)化技法使指增加關(guān)鍵的需感知部分的強(qiáng)度（稱正強(qiáng)化），或排除一些無(wú)關(guān)和次要的現(xiàn)象（稱負(fù)強(qiáng)化），以突出研究對(duì)象。如我們?cè)阢~鋅原電池實(shí)驗(yàn)的導(dǎo)線上接入音樂(lè)賀年卡中的音樂(lè)集成片，用悅耳的音樂(lè)來(lái)強(qiáng)化導(dǎo)線上產(chǎn)生的電流。

五、缺點(diǎn)列舉技法

缺點(diǎn)列舉技法指通過(guò)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)的缺陷，把現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)的缺點(diǎn)一一列舉出來(lái)，然后提出改革或革新方法的一種技法。列舉缺點(diǎn)就是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，而創(chuàng)新就是要解決現(xiàn)有的問(wèn)題，每發(fā)現(xiàn)一個(gè)缺點(diǎn)、提出一個(gè)問(wèn)題，也就是找到了一個(gè)創(chuàng)新的課題。世界上沒(méi)有盡善盡美的東西，化學(xué)實(shí)驗(yàn)也一樣，化學(xué)實(shí)驗(yàn)在體現(xiàn)某些功能具有優(yōu)越性的同時(shí)，在體現(xiàn)另一些功能時(shí)則可能存在某些缺陷。對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察、研究、分析，發(fā)現(xiàn)其缺陷，并在此基礎(chǔ)上探索改進(jìn)，就可以對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新。利用缺點(diǎn)列舉技法創(chuàng)新化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一般步驟為：（1）選定化學(xué)實(shí)驗(yàn)（可以是整體也可以是局部），（2）確定與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的信息種類如材料、功能、結(jié)構(gòu)等，（3）根據(jù)確定的信息一一列出缺點(diǎn)，（4）針對(duì)缺點(diǎn)（可以是全部也可以是其中的一個(gè)或幾個(gè)）研究改進(jìn)方案。如課本中的銅與稀硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)是在試管中進(jìn)行的，其缺陷有：生成的氣體會(huì)外逸對(duì)環(huán)境有污染；生成的一氧化氮?dú)怏w的無(wú)色不易觀察；無(wú)色氣體變?yōu)樽厣慕缦薏磺?。針?duì)上述缺陷，我們確定改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)必須達(dá)到以下目的：裝置應(yīng)密封，氣體不能外逸；生成的氣體應(yīng)能夠富集，便于學(xué)生觀察NO為無(wú)色氣體；一氧化氮的生成與一氧化氮的轉(zhuǎn)化（即生成二氧化氮）分階段進(jìn)行。通過(guò)多次研究和實(shí)踐，我們得出下列方法：將反應(yīng)在注射器內(nèi)進(jìn)行：先取下注射器活塞，在注射器內(nèi)放入一團(tuán)銅絲，塞上活塞后，吸入適量的稀硝酸，將注射器細(xì)管端用橡皮塞密封。反應(yīng)即開始，生成的氣體被富集在筒內(nèi)，讓學(xué)生觀察氣體為無(wú)色后，取下橡皮塞，拉動(dòng)活塞吸入空氣，無(wú)色氣體即變?yōu)樽厣珰怏w。振蕩注射器，棕色氣體又變?yōu)闊o(wú)色氣體（NO2與稀硝酸中的水反應(yīng)有生成了NO），若再吸入空氣，無(wú)色又變成棕色。本實(shí)驗(yàn)若采用投影儀放大強(qiáng)化，效果則更佳。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新技法遠(yuǎn)不止上文提到的這些，在實(shí)際對(duì)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新過(guò)程中，所使用的技法并不是單一的，往往是多種技法交融并串的綜合應(yīng)用。化學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新永無(wú)止境，各種現(xiàn)代化媒體與化學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)合為實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新提供了廣闊的領(lǐng)域，只要我們勤于探索、勇于開拓，一定會(huì)創(chuàng)設(shè)更多更好的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。