浅谈初中化学实验创新与改进

浅谈初中化学实验创新与改进摘要：化学是一门以实验为基础的科学，化学实验对于化学课程目标的全面落实具有重要的作用。因此必须优化教学设计，改进实验方案，使实验教学与探究学习融合起来，充分发挥实验的探究功能，但让学生获得知识，学到技能，而且重视让学生受到科学方法、科学思维的训练，养成科学精神，使学生对实验保持持久的探究兴趣和创造兴趣。关键词：化学实验改进我国著名化学家戴安邦先生曾经说过：“化学实验教学是实施全面化学教育的一种最有效的形式。”现行初中化学教材中的实验，大多数是经过千锤百炼，教育教学专家反复论证后编入课本中的，具有权威性。但也不可避免地会有一些实验，从可操作性、可观察性、安全性等方面还有待改进和创新。下面就本人教学实际情况和几年来参加和观摩化学实验创新比赛以来的经历和见闻进行总结，从化繁为简、多步组合、改进创新、补充强化、增设必需的实验、微型节约、绿色环保等几个方面谈谈对初中化学实验进行创新和改进，请大家指正。一、化繁为简化学实验在保证实验效果的前提下，一定要直观、显明、省时、准确、安全。例如：在探究二氧化碳的性质实验时四个实验可以用一个装置完成，方法是，取一个三通管，在它的上部和下部各放一张湿润的蓝色石蕊试纸，然后，将它与二氧化碳的发生装置连接。不一会，可观察到下部的试纸变红，而上部的试纸不变色，证明了二氧化碳密度比空气大，二氧化碳能与水反应生成碳酸。再将一燃着的木条放在三通管的上方，观察到火焰无变化，再把燃着的木条放在下口处，观察到木条立即熄灭，由此证明了二氧化碳的密度比空气大，同时还证明二氧化碳既不燃烧也不支持燃烧的性质。最后将三通管取下来，把试纸变红的那端放在酒精灯火焰上加热，很快看到试纸由红色重新变成蓝色，说明碳酸不稳定。此实验的优点是：操作方便，快而明显，证明性质更多，更能引起学生的兴趣。特别是学生分组实验，更加实用。二、多步组合根据化学实验应现象明显、易于比较和力求省时的要求，我们可以把多步实验合在一起同时进行。多种金属和酸的反应可一次完成，以比较其反应的快慢；如金属活动性的探究实验对于这个实验的改进方法是：在生物实验用的玻璃培养皿中放入两个垂直交叉的塑料片，形成四个格子，分别放入镁条、锌粒、铁钉和铜片，倒入稀硫酸或稀盐酸，使四种金属同时接触酸液，实验现象更具有说服力，而且操作更加简单。如果把实验现象投影到屏幕上效果更加好。酸溶液使石蕊和酚酞的变色与碱溶液使石蕊和酚酞的变色同时做，对比实验更易使学生记住这些颜色的变化；NaOH和FeCl3、NaOH和CuSO4的实验同时演示，四种不同的颜色变化更能引起学生强烈的兴趣和注意；悬浊液、乳浊液和溶液的实验同时进行，更易比较它们的区别；较高温度下的NaCl饱和溶液和KNO3饱和溶液同时降温，学生看清了的KNO3大量析出而NaCl则几乎没有，理解了结晶的两种不同方法。三、改进创新达尔文说：任何改进，都是进步。同样对实验的任何改进往往具有积极的意义，甚至起到意想不到的效果。(一)改进装置对实验器具选择及使用进行改进，使得实验操作更方便，方法更简单，效果更明显，说服力更强。例如：在做氢气的爆炸实验时，由于不知道塑料筒氢气的多少和堵住的小孔是否漏气，导致实验没有100%成功。为此我对实验做了如下的改进：用2升左右的食品袋，充入空气，插入导管后压出一半空气，用橡皮筋系紧口。通入氢气待食品袋完全膨胀抽出导管，用燃着的木条捅食品袋，随着“砰”的一声，袋子被炸得粉碎。此改进使实验更易操作，更安全。（二）改进过程有的化学实验过程中，因为操作步骤的不严密，可能导致产生错误的理解，对实验的操作程序及步骤进行改进，使实验过程更加简捷，实验步骤更加合理，就需要根据具体情况适当改进一下实验过程。例如：CO2与Ca(OH)2反应有沉淀生成，而与NaOH反应无现象，那么CO2与NaOH是不是确实发生了反应？对于这种无现象的反应能不能设计出一些实验，使反应产生一些现象，从而直观地证明两者发生了反应？在此探究活动中，学生设计的众多方案中有这样一例：由于CO2与NaOH反应生成Na2CO3，将CO2与NaOH反应，在反应后的溶液里滴加HCl，如果有气泡产生，证明CO2与NaOH发生了反应。但是对这样的设计方案过程中是否严密的问题，也有人提出了疑问：因为CO2也能与H2O反应生成H2CO3，同样含有CO32-，怎么知道是Na2CO3中的CO32-与酸反应放出的CO2，还是H2CO3中的CO32-与酸反应放出的CO2？怎么消除H2CO3的影响？所以将实验过程做了一点改进：先将反应后的溶液加热，使H2CO3分解，再滴加HCl。经过改进，这个实验方案变得完整，实验证明，加热后，再滴加HCl，有气泡产生，证明CO2与NaOH确实发生了反应，使实验解除了疑问，获得了准确的结论。也培养了学生养成怀疑的精神和严谨的思维习惯。（三）改进方法有的实验实验按照课本上的操作方法，现象不很明显，观察不到，对知识的理解印象不深。就要对原有的方法进行改进。例如：固体氢氧化钠溶于水放热实验，用手触摸试管外壁时，现象不很明显，于是做了如下改进：将试管注入少量水，加热至沸腾，移开火焰，水停止沸腾，加入氢氧化钠固体少量，发现溶液又重新沸腾，说明氢氧化钠溶于水放热，使水又沸腾了。例如：对倾倒二氧化碳实验的改进：课本中将收集有二氧化碳的集气瓶沿烧杯边沿慢慢往烧杯中倾倒，下面的蜡烛先熄灭，上面的蜡烛后熄灭，说明二氧化碳密度比空气大，二氧化碳不支持燃烧，也不燃烧。有些同学把握不好，倾倒时速度过快或集气瓶拿不稳，二氧化碳刚倒出就散开了，结果造成上面的蜡烛先熄灭，下面的后熄灭，对二氧化碳的密度作出了错误的结论。我们对这个实验做了改进后，成功率很高。在倾倒二氧化碳时，在烧杯内壁处放一短颈漏斗，将二氧化碳从漏斗倒入，这样就会顺利地完成实验。四、补充强化对一些实验可以在原实验的基础上补充，以增强学生对这方面知识的理解和深化。例如：在做金属氧化物与酸反应的实验时，书上只让学生探究了氧化铁与稀盐酸的反应，为了更进一步探究这一性质的普篇性，增设探究了氧化铜与稀硫酸反应的实验，并对传统的这一实验做了一点改进，将一根铜丝擦光亮后，一端绕成螺旋状放在酒精灯火焰上灼烧，使这段变黑，然后趁热放进稀硫酸中，一会儿就可以看到螺旋上的黑色消失铜丝又变得光亮了，溶液也由无色变成蓝色。这一实验具有节约、省时、形成对比的特点，既加深了学生对金属氧化物与酸反应的性质的理解，实验现象的记忆，又巩固了铜的化学性质，增强了实验效果。五、增设必需的实验对于重要的知识，虽然教材未安排实验，但增加是必要的。初中化学实验的趣味性还不够，大量的实验需要改进，以增强化学实验的趣味性，加深对知识的理解。例如：在实验室制取二氧化碳时，是以大理石或石灰石为原料与稀盐酸反应制取的，那么为什么不能用稀硫酸代替稀盐酸？为什么不能用碳酸钠代替大理石或石灰石呢？如何让学生信服和领会?并掌握这部分知识，可补充下面的实验：（一）用大理石和稀硫酸反应，观察实验现象：刚开始时反应进行很快，但反应一段时间以后，由于微溶于水的硫酸钙不断生成，附着在大理石的表面，使大理石无法接触到稀硫酸，反应就逐渐停止，没有气泡产生。（二）用碳酸钠与稀盐酸反应，观察实验现象：反应速度过快，反应物一会儿就反应完了，产生的气体来不及收集。通过让学生自己动手做实验，观察现象并讨论反思，找出最佳的方法，可以有助于学生更容易地记住结论，巩固所学的知识。再如：NaOH和CO2能否反应，教材是直接给出的，这难以使学生信服，因此很有必要增设。我采用的是“喷泉实验”，如右图，操作如下：在250ml圆底烧瓶中先加入约5gNa2CO3粉末，然后再加入5ml浓盐酸，使其充分反应生成CO2,然后倒入5-10ml浓NaOH溶液，迅即塞好带有导管的橡皮塞，晃动烧瓶，使其充分反应，将它倒置在铁圈上，打开导管上的止水夹，可观察到水迅速地进入烧瓶且变为红色，形成美丽的喷泉！学生会立即得出这是CO2反应完的缘故。这时再分析CO2和NaOH的反应及方程式的书写便是水到渠成了，学生也更感兴趣了。（三）在讲解分子的基本特征之一中：分子是不断运动的，化学老师一般都是以日常生活中的例子，如“八月桂花香”、“墙内开花墙外香”、湿衣服晾干”等。这样既空洞又抽象。如果用碱的通性之一：碱能使无色的酚酞变成红色这样一条性质上设计一实验，证明分子是不断运动的小魔术。我认为可以这样设计实验：先在一张滤纸上用无色酚酞试液画上一只小动物（如：小猫、小狗、蝴蝶等），再用细线系在铁架台上，然后在滤纸的正下方放一只盛有浓氨水的烧杯，立即会看到滤纸上出现一只清晰的、红色的小动物。这样既可以满足学生对化学的好奇心，培养对化学产生的良好感情，又可以激起学生对化学实验的探究欲望。六、微型节约微型实验的试剂用量比常规实验节省得多，且许多实验还可以采用代用品作实验，在仪器上花费也很少，故微型实验大大节省了实验经费。改变过去那种“一人做、大家看”的局面；使学生由过去被动“等待”和“接受式”的学习方式，变为“主动”和“探索式”的学习方式；使多年来提倡的“启发式”、“学生为主体、教师为主导”的教学方法得以实验。教学中，教师只要积极引导，学生通过自制仪器和动手做实验，既训练了动手能力，培养了创新思维，同时较强的参与意识及微型实验内在的魅力，又大大地激发了学生进行化学实验的兴趣。例如：用滤纸片作为载体可以完成许多的化学实验，在滤纸片上完成化学实验相对于在试管、烧杯中完成化学实验既节约药品，又方便操作。（一）、液体与液体的反应实验（以碱与指示剂的反应为例）实验过程:(1)取两块滤纸片，将其分别放置在表面皿的不同位置上，然后在其中间部位分别滴上一滴氢氧化钠溶液.(2)再在两滤纸片上有氢氧化钠溶液的部位分别滴上一滴石蕊试剂和酚酞试剂，即可观察到滤纸片上的颜色变化。（二）、例如：分子运动──氨分子的扩散的实验在此实验中，用大烧杯罩住两只分别装有酚酞试液和浓氨水的小烧杯。学生在实验室中进行实验时，教师可以发现最大的问题在于：氨水挥发出来的刺激性气味很大，而且氨水的用量也较大。对于这个实验的改进方法是：用小烧杯代替大烧杯、用小贝壳代替小烧杯，分别在贝壳内滴入酚酞试液和浓氨水，把实验微型化，这样既节省了药品，现象明显且又不会有很大的刺激性气味。（小贝壳也可以用干奶片的空塑料面板代替。）七、绿色环保绿色化学是可持续发展的需要，是现代化学的新发展和重要特点。化学实验绿色化是社会发展的需要，是学生身心健康发展的需要，是进行环境教育的需要，也是了解现代化学发展和趋势的需要。中学化学教学过程中，无论是演示实验还是学生实验，常常是有毒的物质参加反应，若处理不当，对环境会造成污染。针对这一问题，而引导学生积极思维，进行创新，对实验进行绿色化设计。硫在氧气里燃烧的实验有一定的污染，在做这个实验时作了以下改进，并将模拟酸雨的危害一起作，具体是：把一个小燃烧匙的柄固定在橡皮塞上，在集满氧气的集气瓶里倒入少量的水，放入一粒锌、一小块大理石和一片树叶。将少量的硫在燃烧匙内点燃，马上观察火焰的颜色后，伸入集气瓶，塞上橡皮塞，观察火焰颜色变化，熄灭后振荡，一会儿，就可以看见锌和大理石表明有少量气泡冒出，树叶发黄。该实验集几个实验于一体，验证了氧气的性质，酸雨的成因和危害，消除了实验中二氧化硫对空气的污染。总之，化学实验的改革有助于学生观察能力、思维能力、创新能力和综合分析能力的培养。化学实验所起的作用和其地位非常重要，因此，加强化学实验教学及其改革是提高教学水平和质量必不可少的环节，同时也是我们每个化学教师在教育教学中都应该不断思考的问题。