对“化学实验改进”问题的探讨

[摘要] 本文针对目前化学实验改进中的一些问题,通过体现科学性、简约性、创新性、绿色化、趣味性等几个方面,对化学实验进行了合理改进。

[关键词] 中学化学 实验改进 教学

化学实验教学是全面实施化学素质教育的一种最有效的形式,化学实验装置的设计是化学实验教学中的一个十分重要的环节。化学实验的现象直接影响学生对化学知识的判断力,实验的成败也直接影响着学生对所学内容的理解、掌握程度。现行中学教材中列举的有些化学实验(包括观察活动与探究活动)在实验的现象、实验的药品、实验的条件、教学效果等方面往往存在一些问题,如实际教学过程中,有的不容易完成、有的过于繁杂、还有的现象不明显或出现干扰现象,难以自圆其说等。

因此,化学教师在实际教学中应该对教材中的实验进行认真的研究和改进,使其更符合中学化学教学的实际情况,以利于培养学生的创新素质为根本出发点,目标明确、因地制宜、合理改进,切忌脱离实际盲目进行。下面,笔者结合自己的教学经验谈一点看法。

一、严密设计,体现实验的科学性

科学性是指实验装置的设计要符合科学原理,即做到实验方案设计科学,实验装置设计合理,实验操作符合要求。

例如,九年级《化学》(科学版)中探究“分子是不断运动的”的相关实验。由于学生刚开始学习化学,此时所掌握的化学知识极为贫乏;同时,实验装置较为单调,探究过程简单,学生难以理解,也难以激发学生的学习兴趣。笔者在原有实验的基础上作了如下改进(如图1),收到了满意的教学效果:

实验1:向1的烧杯中加入浓氨水,液体呈红色。

结论:氨分子可使酚酞溶液变红。

实验2:设计如图实验,用细铁丝做一棵“铁树”,扎上棉花团做成的白“花”,将酚酞溶液滴于花上,然后用大烧杯将“铁树”与盛浓氨水的小烧杯罩住,一会儿观察到“白花”变成了“红花”,并记录这一过程所需时间。

结论:分子是不断运动的。

实验3:重复实验2,并给小烧杯加热,记录“白花”变“红花”所需的时间,结果小于实验2所需时间。由此可知:温度越高,分子运动的速率越快。

改进后的实验循序渐进,环环相扣,易于学生理解,同时培养了学生的逻辑思维能力。另外,将原实验中的小烧杯改为“铁树”,激发了学生的学习兴趣。

二、化繁为简,体现实验的简约性

简单就是美。设计和改进实验装置时,要尽量采用简单的装置和方法在较短的时间内完成,同时要保证实验的效果。

例如,现行教材中氢、氧混合气的爆炸实验,在实际操作中很难达到良好的效果,改进方法:取一只容积约为2升的薄塑料袋,先充入一半空气,然后充入一半氢气,扎紧袋口,固定好后用一燃着的木条去捅塑料袋,会立即产生强裂的爆鸣,成功率几乎在100%(如图2)。做到了易于操作,安全性也大大地提高。

三、突破常规,体现实验的创新性

在实验设计中,还要突出实验的创造性,激发学生的创新欲望和兴趣,让学生在实验的天地里自由地遨游。

如氯、溴、碘活泼性强弱的创新实验:在一张滤纸的中心处,滴一滴饱和NaBr溶液,等其湿润之后再滴一滴新制的氯水,滤纸中心呈现黄色的斑点;在黄色斑点处再滴一滴KI溶液,斑点的颜色变为浅褐色;在浅褐色的斑点处再滴一滴淀粉溶液,滤低上的斑点变为浅蓝色。

四、更新理念,体现实验的绿色化

设计合理的实验装置,做好实验过程的控制和实验后的处理工作,使整个化学实验达到零污染或在现有条件下将实验污染控制在最低限度。

通常在做氧气性质实验时,需收集多瓶氧气,操作繁琐。另外,硫、磷燃烧时,会放出有毒气体,对人体有害。如果采用图3装置进行演示:A装置内盛放KClO3和MnO2,a、b、c、分别为木炭、硫、红磷,其间用玻璃棉隔开,避免相互引燃,烧杯内盛氢氧化钠溶液。

实验时先点燃A装置的酒精灯制取氧气,然后分别加热a、b、c三处,不但可避免上述情况发生,而且能取得相同的演示效果,同时也实现了实验的微型化和绿色化。

五、贴近生活,增强实验的趣味性

利用日常生活中的一些物品进行化学实验的改进,更能激发学生的学习兴趣,如医用带刻度的药剂瓶可以当量筒使用,输液用的导管可当导气管使用,与装饮料的塑料瓶等组合成气体发生装置,医用注射器可精确取用液体或气体试样等。

例如,在做CO2与NaOH溶液反应的实验时,先在干燥的塑料矿泉水瓶内充满CO2气体,然后迅速加入适量的浓NaOH溶液,拧紧瓶盖后振荡,即刻会听到塑料瓶发出一阵“咔、咔”的声音,同时看到塑料瓶渐变瘪。利用碘与淀粉溶液的反应原理制作保密文件,方法是:用干净的毛笔蘸取米汤在白纸上写一段文字,晾干后则白纸上看不到任何文字,解密时取干净毛笔蘸取消毒用的碘酒,涂抹在写有文字的白纸上,随即有蓝色的字迹显现出来。

总之,化学实验的改进必须要注重科学性、实用性、简约性、安全性、环保性和创新性等,要有助于提高教学水平和质量,有助于培养学生的观察能力、思维能力、创新能力和综合分析能力。只有这样,才能进一步开发和完善化学实验的教育功能。

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