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浅谈初中化学实验设计与创新
摘要：在新课程理念下，化学实验教学显示出举足轻重的地位。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，不但让学生获得知识，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。本文从化繁为简、就地取材，处理药品，善于转化、补充强化、培养学生创新思想等方面等对实验改进进行阐述。
关键字: 化学实验 改进 创新 浅谈
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。”化学实验特有的生动性，会使初学化学的初中学生很感兴趣，但只是层次较低的感知兴趣和操作兴趣，再加越来越多的验证实验，他们逐渐感到枯燥乏味。因此我们必须优化教学设计，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，不但让学生获得知识，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。化学实验创新的方法很多， 教师应该学会如何选择创新点， 即学会从何处创新，下面根据自己多年的教学经验 谈几点粗浅的看法。
一、 化繁为简，改进实验装置

因有些化学实验连接仪器多，产生有毒气体， 操作起来不太方便， 反应时间长而不利于课堂教学等， 所以进行实验创新和改革 ， 使它们通过改进更加具有可操作性。 例如： 在一氧化碳还原氧化铜的实验中，需先制一氧化碳或准备一个较大的气囊 ， 同时要有还原氧化铜的装置，且要进行验纯和尾气的回收，处在较大的浪费现象和不安全性。 可以对此实验进行改进，先在实验室制备好瓶的一氧化碳（如右图） ， 用橡皮塞塞紧， 在课堂教学中， 取一根螺旋铜丝在酒精灯上加热烧黑(制得氧化铜)， 趁热立即放入装有一氧化碳的锥形瓶中 (不用另外加热)， 塞紧橡皮塞， 很快就可看到变黑的铜丝又恢复成光亮的红色， 但后迅速倒入澄清石灰水，塞紧橡皮塞，可以观察到澄清石灰水变浑浊，即证明了一氧化碳的还原性，而且说明了生成二氧化碳。此装置也可以做氢气还原氧化铜实验，无需验纯和加热。反应十分简单 ，任何连接都不需要用 ， 也不用担心会有一氧化碳污染空气，更不用担心一氧化碳不纯加热导致爆炸。 这样改进后对比效果很明显，而且装置简单，安全系数高，有利于学生分组，自己做实验。

二． 就地取材，改进实验仪器

电解水实验中如果按照书本的方法去做实验，十分费时，往往一节课下来是难以完成的，教学效果将大打折扣。究其原因在于：电极与电解液的接触面过小，水分解速度慢，如果没有足够的时间，则是很难完成的。针对这种情况，我主张按以下设计来改进，这样操作的实验效果就会大不一样。如用玻璃水槽（也可做成用普通大号玻璃杯）作电解槽，用10-20%的稀硫酸作电解液，用6-12伏（4-8节干电池）的直流电压，普通铜线作导线，将导线一头各自缠1碳棒（取自废旧1号碱性电池中），铜芯线缠绕在碳棒上作电极，用大号的塑料注射器（拿掉活塞，塞住注射口）倒放在碳棒上面，且使2支试管靠紧。其中铜芯线缠着碳棒作电极的目的是:增大电极与水的接触面积,使反应速度加快，且注射器表面有刻度，便于读出产生气的体积。10-20分钟就有很明显效果；外加电压愈高，水电解的速度愈快，生成的气泡较小,不易观察，一般演示实验在6-12伏较好，产生的气泡较大，便于学生观察；电解液的浓度愈大，水电解的速度也愈快，但产生的气泡同样较小，易形成一股气流上升，学生不易观察，所以，一般氢氧化钠的浓度在6-15%之间，稀硫酸在10-20%之间，演示效果较佳；使2支试管靠紧就是缩短两根电极之间的距离，电极距愈小，在同样条件下，电解速度愈快。此实验装置取材简单，在日常生活中都能找到，避开了书本提供的专业工具，且现象更加明显，产气速率更高，由于是注射器管收集气体也便于读出产生的气体，取下插入活塞，推动活塞将气体从细口排出也可检验收集到的气体性质。取材的简单有利于学生自己在家中实验，而且效果明显，是激发学生学习科学兴趣的一种有效途径。

三 处理药品 缩短反应
化学实验最大的问题就是反应时间的问题，如何在有限的课堂40分钟内呈现出最精彩的实验现象是每个科学老师所最求的，比如初三上册实验”铝片和盐酸反应” ,由于铝片表面覆盖致密的氧化膜，所以刚刚开始反应非常缓慢，这时主要反应是Al2O3+6HCl==2AlCl3+3H2O
此反应过程缓慢（超过10min）而且几乎没有明显现象，为了尽快让铝和盐酸接触反应，事先用沙皮纸打磨铝片表面，但是效果仍然不明显。我的设计是做对照实验，取2片大小相等的铝片，一片事先放入盐酸中直至表面出现大量气泡，立刻取出，另一片不处理，在课堂上演示时，将这两片铝片同时放入等量稀盐酸中，观察现象。此刻实验对比十分明显，处理过的铝片马上产生大量气泡，另一铝片则没有明显现象。

比如，初二下册铝箔在纯氧中燃烧实验，往往成功率极低，查阅资料发现铝燃烧的温度较高。我设计成使用铝粉均匀撒在纸巾上卷成条状并用火柴引燃，当火柴快燃尽时立刻放入纯氧中，立刻产生耀眼的白光，放出大量热。成功率极高，场面极其震撼。
以上改进可以明显缩短实验时间，提高实验的可观赏性，激发学生学习科学的兴趣。

四．善于转化 化无形于有形
我们会发现学生往往容易记住由明显实验现象的实验，如产生沉淀，产生气泡，颜色改变等，但是有些化学反应中是没有明显想象的，如何在课堂上呈现出明显的现象，这时就要善于使用转化法，如二氧化碳和氢氧化钠溶液反应，这时我们可以利用矿泉水瓶的形变说明，具体做法组成说明：

取两个500毫升的相同的软质纯净水塑料瓶，用热的铁钉在瓶塞上打孔（用来插滴管即小药瓶用）。
1、用塑料瓶收集两瓶（500毫升）的CO2 并验满。
2、分别盖好瓶盖儿，一瓶盖儿上装的滴管里盛的是16毫升氢氧化钠的饱和溶液，另一瓶盖儿的滴管里盛等量的水。
3、同时挤压两滴管后振荡两瓶，观察变瘪的程度。通过学生地观察和分析得出是NaOH与CO2发生了化学反应。教师引导学生猜想反应后的生成物，并设计实验进行验证
4、向更瘪的瓶子里用注射器加入适量的浓盐酸，振荡，待瓶子恢复原状后用注射器抽取瓶内的气体，并将气体注入盛有石灰水的小烧杯里，观察现象。石灰水变浑浊，说明NaOH溶液与CO2在一密闭容器内接触有碳酸盐生成，进一步证明了NaOH溶液与CO2发生了化学反应。
氢氧化钠溶于水放热，学生无法观测到，所以我设计成用试管盛少量水加热至沸腾，移开，沸腾停止，马上放入氢氧化钠固体于热水中，发现溶液又重新沸腾，说明氢氧化钠溶于水放热，使水又沸，现象明显，一目了然。

五．适当补充实验强化知识
书本中出现的化学实验是为主体知识服务，一些局部知识点的突破还需要适度增加实验才能很好说明问题，如初二下册燃烧和缓慢氧化一节内容中，学生对隔绝空气可以灭火很容易理解，但对将温度降低至可燃物着火点以下同样可以灭火，总是持怀疑态度。为了使学生真正理解灭火原理，我们增加了一个降低温度灭火的实验。 实验过程是这样的：向一个250mL的烧杯中加入150mL左右的水，然后再在水中加入适量的NH4NO3，并不断搅拌，使水的温度急剧降低；接着将少量豆油倒入一个小铁盒中，并点燃；再用坩埚钳把小铁盒放在烧杯冰冷的水面上，学生这时可以看到由于温度的降低而使火焰一下熄灭。为了使观察到的现象更全面，我们再把小铁盒拿出来，重新点燃，残留在铁盒中的豆油在空气中则再次燃烧起来。至此学生们对降低温度可以灭火深信不疑，同时也加深了对灭火原理的理解。
再如，氢氧化钠水溶液的滑腻感如何让学生体会，因为有腐蚀性学生无法直接去触摸，所以我使用了大量的一次性塑料手套让学生带上去触摸，学生既兴奋有踊跃，走好了第一步：亲近化学，是学生在切身感受上得到升华。
六、 通过设计化学实验培养学生的创新

能力化学实验设计要求设计者具有灵活运用所学化学基础知识和基本技能的能力，有严肃认真、 敢于创新的精神和善于创新的能力。如： 在“ 二氧化碳与氢氧化钠反应” 的教学中， 我提出问题 ： 如何用实验证明二氧化碳与氢氧化钠发生了反应? 同学们运用已有的知识和实验技能， 设计了很多实验方案。 如将二氧化碳与氢氧化钠反应后的溶液受热， 使碳酸分解， 再滴加稀盐酸，观察是否会有气泡产生等。通过 设计这些实验， 同学们不仅体会到成功的喜悦， 也获得了丰富的感性认识，更进一步促使学生 开展分析、 推理、 综合等思维活动。
初中阶段是化学教学的启蒙阶段，在教学中，教师要不断努力探究新的教学方法，有效地实施实验教学，组织、运用好各种实验，发挥实验对学生的认识、情感、意志、行为以及态度、方法等的激励、引导作用，使学生得到应有的发展。
总之， 通过改进传统的化学实验、 设计不同的实验方案，不断培养学生的创新精神和创新能力， 使化学实验更安全、简便、可行， 更接近生活，也更魅力无穷!
参考文献:
1.史青华 更新实验手段，增强初中化学实验教学效果 
4、陈旭远。新课程推进中的问题与反思。首都师范大学出版社
5、中学化学教学参考。陕西师范大学杂志社 2008 专辑；2009 1至3期