河北省唐山市樂亭縣第二中學(xué) 張若瑩

演示實驗是化學(xué)教學(xué)中的重要組成部分，對“化學(xué)實驗改進創(chuàng)新”的研究學(xué)習(xí)，我深深地體會到實驗的改進創(chuàng)新可以很好地使教師自身的化學(xué)素養(yǎng)得到提升，充分掌握不同類型化學(xué)實驗的基本原理，能提高教師自身的實驗操作能力。教師若能深入地理解教材中演示實驗設(shè)計的意圖，再大膽地創(chuàng)設(shè)有趣的教學(xué)情境，就能很好地激發(fā)學(xué)生去主動學(xué)習(xí)，開拓學(xué)生的化學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)地學(xué)習(xí)化學(xué)。

教材上實驗的改進與創(chuàng)新到底應(yīng)該從哪些方面進行呢？結(jié)合多年的教學(xué)實踐，我認(rèn)為可以從以下幾方面進行。

一、演示實驗的改進與創(chuàng)新向微型化發(fā)展

演示實驗是教師在教室對全體學(xué)生做的，而不少實驗都使用或會產(chǎn)生有毒有害的物質(zhì)，若化學(xué)試劑劑量用得大，必將對教室環(huán)境造成污染，且損害師生健康。若將演示實驗微型化，分組實驗近距離觀察，效果明顯，且減少了試劑用量，減少了有毒有害物質(zhì)的使用和產(chǎn)生。

案例1：關(guān)于濃硫酸的脫水性實驗改進

教材上濃硫酸的脫水性實驗步驟為：在小燒杯里加入約20g 蔗糖，用膠頭滴管往里加幾滴水，迅速攪拌；然后繼續(xù)滴入大約15ml 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸，充分?jǐn)嚢?。這樣實驗蔗糖和濃硫酸的用量較多，且在炭化反應(yīng)過程中，氧化反應(yīng)生成二氧化碳與二氧化硫等氣體直接排放，對教室內(nèi)的空氣會造成一定程度的污染。

改進：在一大試管放大約2g 的蔗糖，然后注入約5mL 的濃硫酸，迅速地用玻璃棒攪拌，塞緊帶有導(dǎo)管的橡皮塞，把導(dǎo)管的另一端伸入品紅溶液，觀察現(xiàn)象。這樣改進所使用的實驗物品數(shù)量減少了，蔗糖的質(zhì)量從20g 降到2g，濃硫酸的體積也從15ml 降到5ml，實驗器材也把小燒杯改為了大試管。

改進后的實驗大大降低了實驗用品的數(shù)量，符合節(jié)約的原則，減少了有毒氣體的產(chǎn)生，也向?qū)W生滲透了綠色化學(xué)的理念，同時對培養(yǎng)學(xué)生在化學(xué)實驗中的環(huán)保意識具有極大的意義。

二、演示實驗的改進與創(chuàng)新向生活化發(fā)展

絢麗多彩的生活離不開化學(xué)，所以化學(xué)實驗的改進與創(chuàng)新應(yīng)該向生活化方向發(fā)展，能讓學(xué)生更好地體會到化學(xué)與生活密切聯(lián)系，而且趣味性強，能極大地提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

案例2：原電池原理的實驗改進

準(zhǔn)備的實驗材料有：（1）銅為生活中廢舊插座銅片（也可用硬幣）；（2）鋅為鍍鋅的螺絲釘（也可以使用其他較活躍的金屬，如鋁片）；（3）幾根導(dǎo)線，最好導(dǎo)線上帶有夾子（用于夾住銅片和螺絲釘）；（4）西紅柿；（5）低電壓驅(qū)動的發(fā)光二極管（LED）（可從廢舊充電器上拆卸得到）或可找音樂賀卡的發(fā)聲裝置。接通之后，發(fā)光二極管會發(fā)光或發(fā)聲裝置會播放音樂。

改進后的原料取材于日常生活，趣味性很強，能很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)光或音樂的使用，原理更清晰，使原電池原理效果更好。

三、演示實驗的改進與創(chuàng)新向綠色化發(fā)展

綠色化學(xué)是時代發(fā)展的主題。所以化學(xué)演示實驗有必要向綠色環(huán)保方向改進與創(chuàng)新，既可引導(dǎo)學(xué)生樹立環(huán)保的責(zé)任感，又可以培養(yǎng)學(xué)生在日常生活中養(yǎng)成環(huán)保習(xí)慣。

案例3：用銅和稀硝酸制取NO的實驗

化學(xué)方程式為：3Cu+8HNO3（?。?3Cu（NO3）2+2NO ↑+4H2O

存在的問題：當(dāng)兩者反應(yīng)之后，會生成無色的NO 氣體，它易被氧氣氧化成紅棕色的NO2氣體，在實驗中就很難分辨出反應(yīng)中到底是產(chǎn)生了哪種氣體，且若發(fā)生氣體泄漏，還會污染環(huán)境。

改進方法：將碎銅片放入注射器中，用注射器吸水并將水排干凈，目的是保證排凈裝置中的空氣；用注射器吸取一定量的稀硝酸溶液，把注射器上的針頭迅速插進膠塞中，確保其隔絕空氣，然后將注射器倒放，詳細(xì)記錄所用稀硝酸的體積。觀察注射器內(nèi)的變化情況，反應(yīng)一定時間后，將無色氣體擠入一個裝有空氣的密閉小瓶里，繼續(xù)觀察小瓶氣體顏色是否會發(fā)生變化。用注射器吸取少量濃氫氧化鈉溶液注入這個小瓶中，并慢慢地?fù)u動小瓶，觀察實驗現(xiàn)象。

改進后的實驗是微型的在缺氧條件下進行，揭開了NO 氣體的“廬山真面目”，同時本實驗較好地控制了NO 污染，沒有把有毒的NO 排放到大氣中。這樣改進后，操作簡便，試劑用量少，現(xiàn)象明顯，全封閉，無污染。

四、演示實驗的改進與創(chuàng)新向有趣化發(fā)展

演示實驗是教師一人面向全體學(xué)生所做的示范性實驗，操作簡單，時間較短，但實驗現(xiàn)象不太明顯，所以學(xué)生常覺得實驗枯燥。若把演示實驗向趣味化方向發(fā)展效果會更好。

案例4：NH4Cl 晶體與Ba(OH)2·8H2O 的吸熱反應(yīng)

改進：各組準(zhǔn)備一個干燥的小礦泉水瓶，瓶蓋分別扎上兩個小孔，加入大約20g 的氯化銨晶體，接著加入約20g 的氫氧化鋇晶體。瓶口套一個小氣球，用力上下?lián)u動，使兩者充分混合，觀察氣球體積的變化。學(xué)生搖動瓶的過程，就能直接真切地感受到反應(yīng)前后溫度的明顯變化，氣球不斷脹大，說明產(chǎn)生了氣體。實驗現(xiàn)象特別直觀，學(xué)生親身體會到化學(xué)的奧秘，能激發(fā)學(xué)生學(xué)化學(xué)的興趣。該創(chuàng)新實驗比教材實驗效果好得多，克服了教材實驗現(xiàn)象不明顯、不容易攪拌的缺點。

五、演示實驗的改進與創(chuàng)新向高效化發(fā)展

演示實驗的改進應(yīng)該向著實驗操作更簡單、現(xiàn)象更明顯、成功率更高、演示時間更短等的方向發(fā)展。

案例5：電解氯化銅溶液的改進與創(chuàng)新

實驗用品：啟普發(fā)生器、底部打2mm 左右小孔的試管、直流電源、碳棒、橡皮塞、導(dǎo)線

實驗藥品：稀氫氧化鈉溶液、稀氯化銅溶液、淀粉碘化鉀試紙

實驗步驟及現(xiàn)象：

1.將帶有碳棒的橡皮塞塞進啟普發(fā)生器的側(cè)面出口，從啟普發(fā)生器內(nèi)注入氯化銅溶液使液面剛好接觸碳棒為止。

2.從試管的底部小孔加入氯化銅溶液，趕盡裝置中空氣，把試管放啟普發(fā)生器里。把儀器組裝好，為縮短兩極距離，使試管的底部輕靠在陰極碳棒上。

3. 接通直流電源，可觀察到陽極有淺綠色氣泡產(chǎn)生，試管內(nèi)的液體逐漸被排出來。浸入溶液部分的陰極碳棒表面析出了薄層紫紅色的物質(zhì)。

4.當(dāng)陽極試管中的液面下降到略低于碳棒時，電解就可以自動停止，便看到陽極試管中有黃綠色的氣體產(chǎn)生。取出啟普發(fā)生器中的小試管，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察，在外界大氣壓的作用下，試管中殘存的液體不會滴下來，收集的氣體也不會逸散到空氣中。

5.用小試管收集氣體，用手指堵住試管靠近濕潤的淀粉碘化鉀試紙，松開手指，濕潤的淀粉碘化鉀試紙立即變成深藍(lán)色，可證明氣體為氯氣。

創(chuàng)新設(shè)計后的優(yōu)點：

1.比較巧妙地利用了啟普發(fā)生器的結(jié)構(gòu)特點。

2.改裝后的裝置拓寬了儀器的使用范圍，裝置穩(wěn)定且美觀，不需要夾持儀器，操作更簡單，學(xué)生能更好地觀察實驗現(xiàn)象。

3.縮短了兩電極之間的距離，可在很短的時間內(nèi)完成實驗，實驗成功率極高。

4.實驗是在封閉環(huán)境中完成，收集的氯氣在試管觀察完成后，馬上放入裝有氫氧化鈉溶液的小燒杯中，能保證氯氣沒有泄漏到空氣，充分體現(xiàn)了綠色化學(xué)的教學(xué)理念。

六、演示實驗的改進與創(chuàng)新向一體化發(fā)展

通過對教材實驗裝置的改進，設(shè)計出一套能集展示反應(yīng)現(xiàn)象、安全可靠、操作方便為一體的創(chuàng)新實驗裝置。

案例6：鈉與水反應(yīng)的實驗

實驗原理:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

實驗儀器：圓底燒瓶（250ml）、分液漏斗、雙孔塞、玻璃導(dǎo)管、橡膠管、尖管、酒精燈、彈簧夾、鐵架臺（帶鐵圈和夾子）、燒杯

實驗藥品：金屬鈉、煤油、蒸餾水、酚酞試液

實驗步驟：（1）進行裝置氣密性的檢驗。（2）向燒瓶中加入煤油，約加到燒瓶頸部，然后放入一塊約綠豆粒大小鈉，然后把橡膠塞塞緊。（3）打開分液漏斗上旋塞和彈簧夾，從分液漏斗向燒杯中迅速加入滴有酚酞的蒸餾水，控制液面到達(dá)燒瓶橡膠塞處，把瓶內(nèi)空氣充分排出，然后關(guān)閉彈簧夾。（4）讓學(xué)生觀察實驗的現(xiàn)象，鈉和水反應(yīng)迅速“熔”成銀白色的光亮小球，并有大量的氣泡產(chǎn)生，在氣體泡的推動下，金屬鈉在煤油和水的界面上下“跳”動，同時也可以看到水溶液逐漸變成紅色。隨著反應(yīng)的快速進行，產(chǎn)成的氣泡逐漸變多。液體流回到分液漏斗中，燒瓶內(nèi)液面逐漸下降，直到圓底燒瓶頸部以下，煤油層液面漸漸變薄，鈉和水接觸的時間變長，兩者發(fā)生劇烈的反應(yīng)。（5）把分液漏斗旋塞關(guān)閉，然后打開彈簧夾，收集一小試管氣體并驗氣體的純度。因為反應(yīng)前，燒瓶內(nèi)空氣已經(jīng)被排干凈，檢驗純度的操作也可以省去。點燃尖嘴管處的氣體，若火焰呈淡藍(lán)色，在火焰上方罩的干冷的小燒杯內(nèi)壁上有液滴生成，說明收集的氣體為氫氣。

創(chuàng)新后的優(yōu)點：現(xiàn)象明顯，便于觀察；容器封閉，安全可靠；收集的氣體純凈，放心點燃；裝置簡單，操作方便。

總之，化學(xué)演示實驗改進與創(chuàng)新有很多地方可探討，需要智慧的化學(xué)教師引導(dǎo)學(xué)生記錄和總結(jié)在演示實驗中遇到的各種問題，經(jīng)常思考交流，這樣教學(xué)中必將收到意想不到的效果。