浅议初中化学实验的改进

浅议初中化学实验的改进摘要：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、多步组合、改进创新、补充强化、增设必需的实验、微型节约、绿色环保等对实验进行改进。关键词：化学实验改进初探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。在大力提倡素质教育的今天，在化学教学中更应充分应用实验这一手段。下面结合教学实际情况，对初中化学中的一些实验进行了改进和补充，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。在探究温度、浓度、催化剂对化学反应速率的影响的实验时，采用了如右图所示意的装置：步骤为1.用胶头滴管吸取20%双氧水，加入具支试管中,塞上橡皮塞，观察常温反应情况。2.取下橡皮塞，迅速加入少量MnO2粉末,迅速塞紧塞子，可观察到大量气泡迅速逸出，右端的量气装置两玻璃管中液面迅速升降。3.待上述反应停止后，取下橡皮塞，用胶头滴管吸取10%双氧水，塞好塞子，将双氧水迅速挤入具支试管中，可观察到气体逸出速度明显变慢，右端的量气装置两玻璃管中液面升降变缓。4.加热具支试管，可观察到气体逸出的速度加快，右端的量气装置两玻璃管中液面升降变快。本实验所用的药品种类和用量都较少，操作简便，实验现象明显。用同一个实验装置演示说明了浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响等多个实验问题。选用了玻璃管中装有红色液注的量气装置来定量地说明浓度、催化剂、温度对化学反应速率的影响，使实验现象更直观，更具有说服力。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。1.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。2.改进原料对实验所用药品及用量进行改进，使得实验效果更明显，实验的安全性更好，实验可视性更明晰，另外，对于有些实验的材料，由于受条件或季节的影响，无法得到合适的原料，从而影响实验的继续进行。例如：在自制酸碱指示剂的探究实验时，由于课程在二三月份时学习，正值冬季，没有什么鲜花可以做实验材料，我改用了一些干花瓣做原料，用酒精浸泡后，获得了同样的结果。受此启示，学生中有的将干紫草用酒精浸渍，紫草原液遇酸变红，遇碱变蓝。有的用杨梅汁，遇酸显红，遇碱显蓝。有的采来菜园的篱笆上干菜花，如丝瓜花浸泡汁，在酸性溶液中显红色，在碱性溶液中显黄色。进一步的探究，怎样长时间的保存和使用这些试剂呢，经过讨论，探索，终于得出了较好的办法：将有关汁液用滤纸浸渍，凉干制得试纸，使自制酸碱指示剂的应用的以延伸。3.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，排除了干扰，获得了准确的结论。4.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。又如：在讲授灭火的方法时，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，然后在水中加入适量的NH4NO3，并不断搅拌，使水的温度急骤降低。接着将少量豆油倒入一个小铁盒中，并点燃；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，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。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：（1）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。（2）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。（3）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。微型仪器来源广泛，可以做到人手一套。可使绝大多数学生都有动手做实验的机会，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