宋凱珊 董炎權(quán)

【摘要】化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是化學(xué)課程教學(xué)的重要組成部分，它能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而加深對化學(xué)知識的理解。筆者通過對課本演示實(shí)驗(yàn)的的改進(jìn)與創(chuàng)新研究，優(yōu)化了現(xiàn)人教版教材中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)裝置的不足以及創(chuàng)造出新的簡便化、綠色化的實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)一步提高本校的化學(xué)教學(xué)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】初中化學(xué);核心素養(yǎng);演示實(shí)驗(yàn);創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

隨著課程改革的不斷深入，核心素養(yǎng)的培養(yǎng)成了教學(xué)當(dāng)中的重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容。2017版的《高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》就清晰的指出了高中化學(xué)核心素養(yǎng)，即“變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、宏觀辨識與微觀探析、科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”。其中初中化學(xué)作為化學(xué)學(xué)習(xí)的啟蒙階段，對學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的形成有著重要的影響。尤其是化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅能夠鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作能力，夯實(shí)學(xué)生的理論基礎(chǔ)知識，對于學(xué)生科學(xué)觀念的養(yǎng)成與自主學(xué)習(xí)能力的形成也有重要幫助。但是筆者在實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，教材中的部分演示實(shí)驗(yàn)存在實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)不夠理想、演示效果不明顯、實(shí)驗(yàn)用時(shí)過長等缺點(diǎn)。正所謂“工欲善其事必先利其器”，因此有必要對課本部分演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行裝置的改進(jìn)與創(chuàng)新研究。

一、《金屬與酸反應(yīng)》演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究

《金屬與酸反應(yīng)》實(shí)驗(yàn)出自化學(xué)人教版九年級下冊第10頁，是第八單元課題2《金屬化學(xué)性質(zhì)》中重要的實(shí)驗(yàn)之一，其作用不僅是要學(xué)生通過分析鎂、鋅、鐵、銅分別與稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)的情況，獲得金屬活動(dòng)性順序的知識，更重要的是要引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與知識的獲取過程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法。因此，在該探究實(shí)驗(yàn)中，結(jié)論的可靠性是很重要的。實(shí)驗(yàn)中控制相似的實(shí)驗(yàn)條件，以及對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的正確對比和分析，是獲得可靠結(jié)論的重要保證。然而，課本中的探究設(shè)計(jì)（如圖一所示）卻存在著明顯的缺陷：1.不可能控制金屬同一時(shí)間開始與稀鹽酸或稀硫酸接觸。2.金屬分別為鎂帶、鋅粒、鐵釘和銅片，金屬的大小形狀不一，不能保證金屬與酸接觸的表面積相同。為此，筆者對該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)，以更好的做到控制相似的實(shí)驗(yàn)條件和對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行的正確對比和分析。

（一）《金屬與酸反應(yīng)》實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新

《金屬與酸反應(yīng)》實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新可分為實(shí)驗(yàn)藥品改進(jìn)和實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)兩部分。

1.實(shí)驗(yàn)藥品改進(jìn)

在實(shí)驗(yàn)中舍棄教材中使用的鎂條、鋅粒、鐵釘與銅片，改用大小相同的四種金屬片（鎂、鋅、鐵、銅），以保證金屬與酸的接觸面積相等。

2.實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)與創(chuàng)新

《金屬與酸反應(yīng)器》的創(chuàng)新裝置主要分為底座與支架、可升降塑料板、材料放置盒三大部分（如圖二所示）。實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先把4段等長的鎂片、鋅片、鐵片和銅片分別固定在條形板夾上;然后，往試管中加入等高（量）的稀鹽酸（1：1）;接著向下移動(dòng)塑料板，使金屬同時(shí)浸泡在稀鹽酸中，觀察四種金屬與酸反應(yīng)的情況。觀察完畢后，可以用燃著的小木頭放在試管口，檢驗(yàn)生成的氣體。

（二）實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的意義

1.改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中使用的金屬大小相同，且四種金屬同時(shí)與酸接觸，既使到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得以同時(shí)呈現(xiàn)，對比效果明顯，且在實(shí)驗(yàn)過程中確保了在探究實(shí)驗(yàn)中僅存在一個(gè)變量，使實(shí)驗(yàn)結(jié)論真實(shí)可靠。

2.改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)不需要多次添加金屬和酸液，只需要降下塑料板，就可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)加入金屬，操作簡便，節(jié)約了課堂時(shí)間，提高了課堂效率。

二、《二氧化碳的制取及性質(zhì)探究》演示實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究

《二氧化碳的制取與性質(zhì)探究》實(shí)驗(yàn)出自化學(xué)人教版九年級上冊第六單元課題3《二氧化碳和一氧化碳》，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容主要是介紹二氧化碳的性質(zhì)，如二氧化碳的密度比空氣大，不支持燃燒，不能燃燒，能與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，能使澄清石灰水變渾濁等。但教材呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)（如圖三所示）存在著以下不足：1.實(shí)驗(yàn)繁瑣，需要提前制備多瓶二氧化碳，導(dǎo)致課前準(zhǔn)備壓力較大，且提前制取的二氧化碳在搬運(yùn)的過程中易逸散，難以保證實(shí)驗(yàn)效果，從而影響課堂效率。2.整節(jié)課實(shí)驗(yàn)較多，需要時(shí)間較長，教學(xué)時(shí)容易因課堂時(shí)間不足導(dǎo)致對實(shí)驗(yàn)解釋的削弱。就此，筆者對課本的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了整合與創(chuàng)新設(shè)計(jì)，大大節(jié)約了實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，提高了實(shí)驗(yàn)的成功率。

（一）《二氧化碳制取及性質(zhì)探究》實(shí)驗(yàn)裝置的整合與創(chuàng)新

《二氧化碳制取與性質(zhì)》創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置分為制取與性質(zhì)檢驗(yàn)兩大部分（如圖四所示）。

1.二氧化碳的制?。簩⑺芰掀看蚩祝湃氪罄硎?，并將塑料瓶和裝在橡膠塞上的注射器連接起來，在錐形瓶中加入稀鹽酸，調(diào)節(jié)塑料瓶的高度，即可制得二氧化碳。

2.二氧化碳性質(zhì)探究：①在玻璃瓶中加入氯化鈣，連接發(fā)生裝置，對制得的二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行干燥。②在玻璃管中間放入一個(gè)帶有導(dǎo)管的塑料片，在玻璃管的左端放入干燥的紫色石蕊試紙，在玻璃管的右端放入濕潤的紫色石蕊試紙，與氯化鈣干燥裝置連接起來。當(dāng)二氧化碳通過玻璃管時(shí)，就可以對二氧化碳能否與水反應(yīng)進(jìn)行探究。③在瓶蓋有小孔的玻璃瓶中放入高低不同的蠟燭，蓋上瓶蓋，將玻璃瓶與玻璃管連接起來。點(diǎn)燃蠟燭，通入二氧化碳，就可以對二氧化碳密度及是否支持燃燒進(jìn)行探究。④在下方的小試管中分別加入適量的水和澄清石灰水，并在實(shí)驗(yàn)時(shí)用微型溶液導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)器對液體進(jìn)行檢驗(yàn)，即可以進(jìn)行二氧化碳能否與水、澄清石灰水反應(yīng)進(jìn)行探究。

（二）實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的意義

1.改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)是將大理石放入帶有小孔的塑料瓶中，通過注射器直接控制反應(yīng)的發(fā)生和結(jié)束，能充分利用二氧化碳，避免造成浪費(fèi)和增加對環(huán)境的負(fù)擔(dān);無需提前準(zhǔn)備多瓶氣體，無需儲存氣體，氣體所需量少。

2.改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)用干燥及石蕊的石蕊試紙代替課本四朵小花的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行，現(xiàn)象明顯，對比效果明顯增強(qiáng);

3.改進(jìn)后的裝置增加利用微型溶液導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)器測定二氧化碳與水反應(yīng)前后溶液的導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)，能很好的提升學(xué)生對二氧化碳與水反應(yīng)的微觀本質(zhì)的理解，且將裝置中把微型溶液導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)器設(shè)計(jì)成彎頭，方便了學(xué)生的觀察。

4.改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需要將注射器向下按壓，就可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳的系列性質(zhì)實(shí)驗(yàn)同時(shí)探究，操作簡便。

三、《分子運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象》演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究

《分子運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象》實(shí)驗(yàn)出自化學(xué)人教版九年級上第49頁，第三單元課題1《分子和原子》，其演示目的是幫助學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識和理解微觀粒子（如分子）及其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖五所示，實(shí)驗(yàn)通過酚酞溶液變紅的事實(shí)，說明了分子是在不斷運(yùn)動(dòng)的。但是該實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)存在著較大不足：1.實(shí)驗(yàn)中大燒杯的容積較大，氨水?dāng)U散所需的時(shí)間長，短時(shí)間內(nèi)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，影響課堂效率。2.實(shí)驗(yàn)中氨水用量大，既浪費(fèi)藥品，又會(huì)因?yàn)榘睔獾囊莩鑫廴究諝狻榇?，筆者對該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

（一）《分子運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象》裝置的改進(jìn)與創(chuàng)新

《分子運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象》創(chuàng)新裝置材料有小針筒、廣口瓶、橡皮塞、塑料片，裝置如圖六所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，把小針筒連同橡皮塞取出，在針筒中內(nèi)裝入一定量的濃氨水，并在針筒外面貼上用酚酞溶液潤濕過的濾紙，用帶有多個(gè)小方孔的塑料片固定，然后把小針筒連同橡皮塞放回廣口瓶。按下針筒活塞，慢慢滴入濃氨水，靜置。一段時(shí)間后，可觀察到小方孔中的濾紙由下而上變紅。

（二）實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的意義

1.改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，濃氨水用量較教材實(shí)驗(yàn)裝置少、用時(shí)也較短，能有效提高課堂效率。

2.改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置為密閉裝置，能有效控制因氨氣揮發(fā)所產(chǎn)生的空氣污染，符合綠色化學(xué)的環(huán)保理念，也有利于開展學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)。

四、《活性炭吸附》演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究

《活性炭吸附》實(shí)驗(yàn)出自化學(xué)人教版九年級上冊第107頁，第六單元課題1《金剛石、石墨、C60》，實(shí)驗(yàn)過程如圖七所示，。其作用為展示活性炭的吸附性，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)物質(zhì)的性質(zhì)和用途之間的關(guān)系。但是若按該步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)由于活性炭質(zhì)量小，不容易沉淀下來，對溶液顏色的觀察造成了較大的影響。針對該情況，筆者對該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

（一）《活性炭吸附》演示實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)與創(chuàng)新

《活性炭吸附》創(chuàng)新裝置材料有小針筒、U型管、橡皮管，裝置如圖八所示。實(shí)驗(yàn)前，用膠水把活性炭固定在U型管的底端，把針筒和U型管用橡皮管連接，在針筒內(nèi)裝入紅墨水。實(shí)驗(yàn)時(shí)，擠壓針筒的活塞，紅墨水進(jìn)入U(xiǎn)型管，與活性炭接觸。一會(huì)后，觀察到U型管另一端流出的水變成了無色。

（二）實(shí)驗(yàn)改進(jìn)意義

1.改進(jìn)后的裝置簡單，可操作性強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)時(shí)間短，且吸附效果好，現(xiàn)象明顯。

2.活性炭能循環(huán)使用，節(jié)約藥品，符合綠色環(huán)保理念。

五、結(jié)束語

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為初中化學(xué)教學(xué)的一個(gè)重要的組成部分，對學(xué)生的學(xué)科素質(zhì)的培育起著關(guān)鍵作用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)要獲得最佳的教學(xué)效果，需要廣大教師發(fā)揮創(chuàng)新意識，善于思考、勤于動(dòng)手，從實(shí)際教學(xué)出發(fā)，從學(xué)生的認(rèn)知出發(fā)，不斷的對化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行實(shí)踐研究，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)增加趣味性、簡易性、探究性和可行性的內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)：

[1]龔翠梅.金屬與稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2016（2）：29.

[2]黃秀珍.人教版九年級下學(xué)期化學(xué)“金屬和酸反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)[J].化學(xué)教與學(xué)，2011（5）：9.

[3]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年版）.北京：北京師范大學(xué)出版社，2011年：1-63.

[4]課程教材研究所等編著.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)（九年級，上冊）.北京：北京教育出版社，2012.

[5]課程教材研究所等編著.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)（九年級，下冊）.北京：北京教育出版社，2012.