高中化學實驗創(chuàng)新技法

蔡 慧

實驗創(chuàng)新設計是指在高中化學課程標準的指導下，結(jié)合教學的實際情況，對新教材中所涉及的實驗進行改進、優(yōu)化、增設或創(chuàng)新等。這不僅是提高化學教學有效性的需要，也是深入理解高中化學課程改革的需要，更是提升教師自身教學素質(zhì)、加強實踐的需要。

中學化學課程標準強調(diào)指出：“實驗教學可以幫助學生形成化學概念，理解和鞏固化學知識，培養(yǎng)學生能觀察現(xiàn)象、分析問題、解決問題，初步掌握一些常用的化學實驗技能，培養(yǎng)學生實事求是、嚴肅認真的科學態(tài)度和科學方法?！币虼?，化學實驗是化學教育的一種最有效的教學形式，它可以幫助學生獲取化學知識，培養(yǎng)科學素質(zhì)。下面列舉幾種化學實驗創(chuàng)新技法，以供同仁切磋。

一、優(yōu)化組合技法

組合技法就是將一些相關(guān)的化學實驗按某種關(guān)聯(lián)因素或特征進行新的組合，構(gòu)成新的實驗方案的實驗創(chuàng)新技法將已有的化學實驗，按一些共同特征或功能進行合理組合使其具有某種新的功能也是對原有化學實驗的一種創(chuàng)新。例如，“cu和濃HNO2的反應——彩色噴泉實驗群”。實驗步驟與現(xiàn)象：在燒瓶中滴加4mL濃硝酸，并在靠近橡皮塞(預先將石蠟熔融均勻涂抹在橡皮塞上)的長導管上纏上螺旋狀粗銅絲，緩緩倒置燒瓶，接上一個盛水的塑料瓶銅與濃硝酸開始反應，紅棕色氣體由下而上充滿燒瓶，空氣被排出，塑料瓶中有氣體逸出，逸出的少量氣體被收集在氣球中當整個燒瓶充滿二氧化氮氣體時，用手擠壓塑料瓶，使少量水進入燒瓶，立即形成美麗的藍色噴泉實驗結(jié)束，燒瓶中剩余氣體的體積約占燒瓶體積的1／3。上述實驗將銅與濃硝酸反應的實驗、二氧化氮與水反應的噴泉實驗巧妙地組合在一起。裝置簡單、儀器少。在課堂教學中使用該實驗不僅能激起學生強烈的學習欲望，使學生牢固掌握相應的化學知識，而且能形成良好的教學氣氛。運用組合技法創(chuàng)新化學實驗應注意下列問題：(1)組合并不是幾個化學實驗的簡單連接和共同演示，經(jīng)過組合的實驗應具有原先實驗所不具有的教學功能，能獲得1+1>2的教學效益。(2)組合應是在對原先實驗進行變形的基礎(chǔ)上再將它們進行有機地融合，切忌將一些并不相干的實驗生搬硬套地拼湊在一起。(3)組合的實驗應易操作、儀器裝置應簡單明了小而簡單地組合的實驗效果則更佳。

二、狂想變更逆向技法

逆向技法是沿著事物的相反方向，用反方向探求的思維方式對現(xiàn)有的實驗設計進行逆向思考，從而提出新的實驗設計的實驗創(chuàng)新技法。逆向技法有以下4種常見類型：

1結(jié)構(gòu)反轉(zhuǎn)

從已有實驗的相反結(jié)構(gòu)形式上來設想和尋求解決問題的新途徑。例如，在演示完用碳棒(惰性電極)電解CuCl2溶液的實驗，引導學生弄清電解原理后，將原實驗中陰陽兩根電極調(diào)換再進行電解，一段時間后改作為陽極的碳棒上附著的銅消失。用“異性相吸，極性交錯”原理作為電化學知識的武器。顯然將陰陽兩極調(diào)換后，可以為非惰性電極作陽極時的電解原理的學習設置探索情境。

2因果反轉(zhuǎn)

從已有事物的因果關(guān)系出發(fā)，變因為果的去發(fā)現(xiàn)新的現(xiàn)象和規(guī)律，尋找新的實驗設計。例如，很多教師在鐵的鈍化的教學中的做法是先告知學生鐵在濃硝酸中可以被鈍化，再用實驗來驗證(由因及果的驗證)。我們的做法是將預先放人濃硝酸中的鐵取出洗凈，用它來與硫酸銅溶液反應，卻置換不出銅，以此來激起學生的認知沖突(由果及因的探究)。

3狀態(tài)反轉(zhuǎn)

根據(jù)事物的某一屬性(如動與靜)的反轉(zhuǎn)來創(chuàng)新化學實驗。例如，課本中制備溴苯的實驗中是將溴和苯先加入燒瓶，然后向燒瓶中在加入鐵粉(即溴和苯靜、鐵粉動)，由于反應物已全部加入燒瓶，加入催化劑后，反應劇烈無法控制，導致溴揮發(fā)從導管溢出而達不到預期目的。我們采取先將鐵粉加入燒瓶，將溴和苯的混合液加入分液漏斗，通過分液漏斗的活塞來控制加液速度(即鐵粉靜、溴和苯動)，從而克服了原實驗的缺陷。

三、完善糾錯技法

完善糾錯技法指通過發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有實驗的缺陷，把現(xiàn)有實驗的缺點一一列舉出來，然后提出改革或革新方法的一種技法。完善糾錯就是發(fā)現(xiàn)問題，而創(chuàng)新就是要解決現(xiàn)有的問題，每發(fā)現(xiàn)一個缺點、提出一個問題，也就是找到了一個創(chuàng)新的課題。世界上沒有盡善盡美的東西，化學實驗也一樣，化學實驗在體現(xiàn)某些功能具有優(yōu)越性的同時，在體現(xiàn)另一些功能時則可能存在某些缺陷。對化學實驗進行觀察、研究、分析，發(fā)現(xiàn)其缺陷，并在此基礎(chǔ)上探索改進，就可以對化學實驗進行創(chuàng)新。

例如，課本中的銅與稀硝酸反應的實驗是在試管中進行的，其缺陷有：生成的氣體會外溢對環(huán)境有污染；生成的一氧化氮氣體的無色不易觀察；無色氣體變?yōu)樽厣慕缦薏磺?。針對上述缺陷，我們確定改進的實驗必須達到以下目的：裝置應密封，氣體不能外溢；生成的氣體應能夠富集，便于學生觀察NO為無色氣體；一氧化氮的生成與一氧化氮的轉(zhuǎn)化分階段進行。通過多次研究和實踐，我們得出下面方法：將反應在注射器內(nèi)進行、先取下注射器活塞，在注射器內(nèi)放人一團銅絲，塞上活塞后，吸入適量的稀硝酸，將注射器細管端用橡皮塞密封。反應即開始，生成的氣體被富集在筒內(nèi)，讓學生觀察氣體為無色后，取下橡皮塞，拉動活塞吸入空氣，無色氣體即變?yōu)樽厣珰怏w。振蕩注射器，棕色氣體又變?yōu)闊o色氣體(NO2與稀硝酸中的水反應又生成了NO)，若再吸入空氣，無色又變成棕色。本實驗若采用投影儀放大強化，效果則更佳。