石偉偉

摘 要：化學(xué)實驗器材是開展化學(xué)實驗的載體。在新課程理念下，需要對原教材中的實驗進行改進設(shè)計，而在這個過程中，同時需要對實驗器材進行創(chuàng)新化使用。結(jié)合實例論述了基于化學(xué)組合實驗、對比實驗、擴充實驗及替代實驗的儀器及裝置的改進策略。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué);改進實驗;創(chuàng)新

新課改講究創(chuàng)新教學(xué)，化學(xué)實驗課要想實現(xiàn)創(chuàng)新，往往會牽扯到實驗儀器以及實驗裝置的改變。教師通過組合、對比、擴充以及替代等途徑來進行整合實驗以及拆分實驗的創(chuàng)新，那么在這個過程中不可避免地需要對實驗的儀器加以改變，從而實現(xiàn)創(chuàng)新實驗的完成。這樣的實驗可以有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。針對實驗儀器以及實驗裝置方面的研究，要求教師具備良好的觀察能力以及靈活思考的能力，從實驗儀器中提取新的發(fā)現(xiàn)，同時在腦海中將這些儀器進行解構(gòu)與重組，并形成新的實驗儀器組合。結(jié)合具體教學(xué)實踐，筆者介紹自己在初中化學(xué)實驗教學(xué)中經(jīng)常用到的幾種實驗儀器及裝置的創(chuàng)新策略。

一、基于“組合實驗”儀器及裝置的改進

組合實驗是指根據(jù)具體的化學(xué)實驗內(nèi)容，將兩個或者多個實驗進行組合，從而變成一個實驗進行。這樣一來，將多個實驗變成一個連續(xù)性實驗，從而取得更好的實驗效果，一方面可以有效地節(jié)約實驗的時間，讓學(xué)生有更多的時間對實驗進行思考與總結(jié)，另一方面可以有效培養(yǎng)學(xué)生的觀察、邏輯思維與綜合分析等多種能力，并且對于學(xué)生處理問題的能力也有積極推動作用。在進行組合創(chuàng)新實驗的過程中，我們會通過新的實驗與舊的實驗進行對比，在組合之后的實驗過程中我們不難發(fā)現(xiàn)，實驗效果的對比性有所加強，而且更加“綠色化”。而在引導(dǎo)學(xué)生進行組合實驗的過程中，對原有的實驗儀器及裝置進行整合改進是十分重要的，這樣才能讓組合實驗更有效。

例如，教材中關(guān)于“一氧化碳化學(xué)性質(zhì)”的實驗，這一個實驗在開展的過程中便面臨著多種問題：首先，實驗需要用到的儀器較多，導(dǎo)致裝置比較復(fù)雜，同時也需要消耗大量藥品;其次，一氧化碳要想實現(xiàn)“早出晚歸”，那么必須要在加熱前利用一氧化碳將其玻璃管內(nèi)的其他氣體排出，會造成浪費，并且假如點燃尾氣，那么便會有爆炸的危險，假如不點燃尾氣，又會污染環(huán)境。鑒于此，筆者在進行實驗的過程中，對實驗進行了組合，并且對原有的實驗儀器及裝置進行了整合，主要借助于澄清的石灰水來吸收一氧化碳，進而按照以下步驟引導(dǎo)學(xué)生開展實驗操作：①將橡皮塞的上下兩端銅絲利用酒精燈進行灼燒。灼燒的過程中，讓學(xué)生去觀察銅絲的變化，尤其是顏色變化，并讓學(xué)生思考變化的原因。②在下端的銅絲變黑之后快速地將其置入一氧化碳容器中。短時間的等待之后，振蕩整個錐形瓶，此時觀察瓶內(nèi)的石灰水的變化，并讓學(xué)生思考變化的原因。③讓學(xué)生點燃瓶內(nèi)的一氧化碳，并讓學(xué)生觀察火焰的顏色，同時讓學(xué)生去觸摸瓶壁感受。

這樣，通過改進實驗儀器與裝置以后，有以下優(yōu)點：①有毒的一氧化碳不會泄露至空氣中，而是始終在錐形瓶中，從而避免了空氣的污染。②令整個實驗過程更加簡單，涉及并使用到的藥品量也有所減少，可操作性提升。③組合之后的實驗實現(xiàn)了一套裝置進行還原性、可燃性、尾氣處理三個實驗的結(jié)合。④最終的實驗現(xiàn)象比較明顯，易于觀察，同時還可以形成對比。多樣化的實驗現(xiàn)象讓學(xué)生從實驗中感受到了美，同時也讓學(xué)生有了更濃厚的興趣去主動探索，提高了實驗課的有效性。

二、基于“對比實驗”儀器及裝置的改進

在實驗開展的過程中，某些化學(xué)現(xiàn)象在單獨實驗的過程中不易進行分辨，因此要通過對比實驗來完成，從而提升實驗效率。再比如有些實驗現(xiàn)象要從其實質(zhì)著手進行對比，這也需要對比完成。因此，基于這些“對比實驗”的開展，也需要對實驗儀器及裝置進行改進。

1.通過改進提升實驗的明顯性

在初中化學(xué)實驗教學(xué)中，對于一些對比實驗在儀器及裝置上的改進，可以有效地提升實驗的明顯性，這樣就能夠更加有效地突顯實驗的效果，引導(dǎo)學(xué)生自主參與到實驗中去，從而提高化學(xué)實驗教學(xué)的有效性。

比如“氫氧化鈉的水溶性”這一實驗的教學(xué)，實驗只有一個溶于水的實驗，我在教學(xué)的過程中進行了對比實驗，結(jié)合易溶性與溶解放熱引導(dǎo)學(xué)生開展實驗對比。在這個過程中是這樣對實驗儀器及裝置進行改進，并引導(dǎo)學(xué)生按照以下步驟進行的：①拿出兩支試管，并注入等量冷水，引導(dǎo)學(xué)生觸摸管壁來感受此時的試管溫度。②在兩支試管中加入不同量的氫氧化鈉與氫氧化鈣，其中前者要求量多，后者量少，并分別進行振蕩靜置;讓學(xué)生觀察兩支不同的試管中的液體最后呈現(xiàn)出的渾濁度的不同，同時觸摸外壁，感受兩支試管的溫度不同。

通過以上的實驗學(xué)生便可以更加輕松地得出結(jié)論：在同量同溫的水中加入多量氫氧化鈉與少量氫氧化鈣，兩支試管中，加入氫氧化鈉量多的全部溶解，最終得到無色的透明溶液，試管壁發(fā)燙，這些現(xiàn)象都表明，氫氧化鈉具有易溶性質(zhì)的同時，還會大量放熱。放少量氫氧化鈉的試管卻無法全部溶解，同時得到的是渾濁液體，試管壁也未發(fā)燙，這說明氫氧化鈣具有微溶性質(zhì)。在教學(xué)的過程中，當(dāng)學(xué)習(xí)到氫氧化鈉與氫氧化鈣兩者都可以與二氧化碳產(chǎn)生相關(guān)化學(xué)反應(yīng)時，我對同學(xué)進行提問：假如我們要檢驗二氧化碳，我們應(yīng)該采用哪種試劑來進行實驗？假如我們要吸收二氧化碳，要采用哪種試劑來進行實驗？原因是什么？學(xué)生在實驗對比中明白：澄清石灰水可以用來對二氧化碳進行檢驗，因為我們可以通過實驗發(fā)現(xiàn)其變渾濁;如果要吸取二氧化碳，則需要用氫氧化鈉溶液，因為它具有易溶性，具有更強的吸收力。通過實驗對比，可以讓學(xué)生從中整理學(xué)習(xí)到的知識，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與組織能力。

2.通過改進提升實驗的安全性

有一些化學(xué)實驗存在一定的安全隱患，在初中化學(xué)實驗教學(xué)中，對于一些對比實驗在儀器及裝置上的改進，可以有效地提升實驗的安全性。這樣就能夠確保學(xué)生在實驗過程中進行安全化的操作。

例如，“濃硫酸的稀釋實驗”是初中化學(xué)中的一個常規(guī)實驗。對于這一實驗，教材中的設(shè)計是把濃硫酸沿著燒杯壁緩慢倒入水中，在這個過程中同時用玻璃棒慢慢地在燒杯中進行攪拌，從而讓濃硫酸快速地溶解于水，并且在這個過程中釋放出的大量熱量。但是，這樣的操作是置于開放化的燒杯中的，因此，存在很大的安全隱患。因此，對于這一實驗，要從實驗儀器上進行改進，為了使“濃硫酸的稀釋實驗”更加安全，把燒杯加上一個“蓋子”進行封閉化處理，這樣就能夠確保整個實驗的安全性。

可見，通過這樣的實驗儀器改進，就能夠讓“濃硫酸的稀釋實驗”更加安全，才能夠有效避免學(xué)生在操作的過程中出現(xiàn)危險。

三、基于“擴充實驗”儀器及裝置的改進

“擴充實驗”是指將實驗儀器的潛在功能進行挖掘，借助于新的實驗手段，對實驗方法進行延伸的實驗方法。通過這樣的儀器及裝置的改進，能夠有效地優(yōu)化實現(xiàn)現(xiàn)象，調(diào)動學(xué)生參與化學(xué)實驗學(xué)習(xí)的積極性。

比如，“酸與金屬氧化物之間的反應(yīng)”這一實驗課的內(nèi)容，我們的教材中安排的實驗是用鹽酸與硫酸除鐵銹，這兩個實驗需要消耗大量時間，因此在實驗的過程中，我加入了一個環(huán)節(jié)，利用酒精燈進行加熱，與此同時，還加入了硫酸與氧化銅的化學(xué)實驗。在觀察實驗的過程中，他們發(fā)現(xiàn)鹽酸可以與鐵銹反應(yīng)并生成黃色透明溶液，而硫酸與氧化銅進行反應(yīng)之后生成了藍色透明溶液，通過自己親眼所見的奇麗景象，學(xué)生興趣大增，因此對于實驗原理的探尋也更加專注。

可見，奇麗多彩、變化多端的化學(xué)實驗不僅可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)到理論知識，還可以讓學(xué)生感受到美，讓學(xué)生感受到化學(xué)實驗的魅力所在，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在初中化學(xué)實驗教學(xué)中，教師要基于學(xué)生的視角對化學(xué)實驗教學(xué)進行儀器和裝置上的改進，這樣才能優(yōu)化實驗教學(xué)。

四、基于“替代實驗”儀器及裝置的改進

“替代實驗”是指針對原有的實驗設(shè)計一個新的實驗來進行替代，將一些效果有待提升的實驗所選擇的材料換成其他的材料，同時也可以將儀器裝置進行替換。在實踐過程中最常用的是將一些廢品利用到實驗中去，這種模式既可以節(jié)約材料，同時又可以進行家庭實驗。

例如，“熟石灰的制作”實驗，實驗的過程是將少量生石灰置于蒸發(fā)皿內(nèi)，注入少量冷水。這一實驗存在一定的弊端：①實驗結(jié)果現(xiàn)象表現(xiàn)不夠明顯;②消耗時間比較長，而且無法很好地控制。在教學(xué)的過程中，我將這個實驗進行了改進，改為用50℃～80℃的熱水進行實驗，因此，不需要消耗太多時間便可以看到蒸發(fā)皿四周的熱氣與白霧，而生石灰開始不斷變化，體積膨脹，最后疏松為粉末狀，在這個過程中還有“吱吱聲”。這樣明顯而劇烈的化學(xué)反應(yīng)吸引了學(xué)生的興致。我適時地讓大家來分析這些現(xiàn)象，學(xué)生輕松總結(jié)出來：生石灰與水之間產(chǎn)生了化學(xué)反應(yīng)并放熱，而生石灰塊變成了熟石灰粉末。

在化學(xué)實驗的實驗用品中，潔白的濾紙經(jīng)常被用到，它可以有效地吸載液體，因此很多實驗都可以以它為載體進行操作，尤其是一些需要觀察顏色變化的微型實驗。運用濾紙來開展實驗有其優(yōu)勢：①清晰地看到顏色的變化;②只需要少量試劑;③實驗操作不復(fù)雜，不危險。比如在講授酸與堿之間反應(yīng)的課程時，在課堂開始之前，我便通過小實驗引入課堂，用“清水”寫出“紅字”，并且又用“清水”將“紅字”消除。這樣的小實驗激發(fā)了學(xué)生主動探究的興趣。

總之，化學(xué)實驗教學(xué)是初中化學(xué)教學(xué)的重點內(nèi)容之一?；瘜W(xué)實驗器材及裝置是開展化學(xué)實驗的載體。初中化學(xué)教師對教材中的原實驗進行改進設(shè)計是十分重要的，而在這個過程中對化學(xué)實驗器材及裝置也需要同步進行創(chuàng)新使用，這樣才能讓初中化學(xué)實驗教學(xué)更高效，才能引導(dǎo)學(xué)生以一種積極的學(xué)習(xí)狀態(tài)投入到化學(xué)實驗的學(xué)習(xí)中去。

編輯 高 瓊