運(yùn)用創(chuàng)造發(fā)明法改進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的6個(gè)案例

翁慶雙+徐煌

摘要：針對(duì)浙教版科學(xué)教材中6個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中裝置、方案的不足，運(yùn)用發(fā)明創(chuàng)造技法中的缺點(diǎn)列舉法、逆向發(fā)明法、組合發(fā)明法、變化發(fā)明法、聯(lián)想發(fā)明法等改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單明了、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀明顯、實(shí)驗(yàn)結(jié)論易于揭示化學(xué)本質(zhì)，同時(shí)能消除教材經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的神秘感，激發(fā)一線教師改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的興趣。

關(guān)鍵詞：化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)；創(chuàng)造發(fā)明法；化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

文章編號(hào)：1005–6629（2014）1–0055–04 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

我國(guó)著名化學(xué)家戴安邦先生曾說(shuō)：“化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)施全面化學(xué)教育的一種最有效的形式?！笨梢妼?shí)驗(yàn)是化學(xué)的靈魂，是體現(xiàn)化學(xué)魅力和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的主要源泉；實(shí)驗(yàn)教學(xué)更是培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生思維能力和創(chuàng)新能力的重要方法和手段。然而課堂教學(xué)中個(gè)別演示實(shí)驗(yàn)由于受實(shí)驗(yàn)器材、方法、步驟、季節(jié)等因素的制約，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)操作復(fù)雜、現(xiàn)象不明顯等。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘箤?shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單明了、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀明顯、實(shí)驗(yàn)結(jié)論易于揭示化學(xué)本質(zhì)。一線教師認(rèn)為教材中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)改進(jìn)特別困難，是高不可攀的，然而筆者經(jīng)過(guò)多年在發(fā)明創(chuàng)造方面的嘗試和研究，發(fā)現(xiàn)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)與發(fā)明創(chuàng)造存在許多共性特點(diǎn)，可以運(yùn)用發(fā)明創(chuàng)造技法中的缺點(diǎn)列舉法、逆向發(fā)明法、組合發(fā)明法、變化發(fā)明法、聯(lián)想發(fā)明法等方法改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。不僅能提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性，也能擺脫一線教師對(duì)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的神秘感，激發(fā)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的興趣。

1 運(yùn)用缺點(diǎn)列舉法改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

缺點(diǎn)列舉法是針對(duì)一個(gè)產(chǎn)品（部件）進(jìn)行的，任何產(chǎn)品無(wú)論它設(shè)計(jì)得多么合理，制造得如何精致，一旦它交付生產(chǎn)或使用就會(huì)顯露出某些方面的不足，這是一個(gè)客觀的規(guī)律。缺點(diǎn)列舉法的一般操作步驟是先確定主題，然后列舉該主題的缺點(diǎn)，再根據(jù)缺點(diǎn)來(lái)考慮改善方法[1]。對(duì)于改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作和失敗的原因分析，盡快地尋找它的不足之處，并予以羅列，然后根據(jù)這些不足，尋找合適的器材、方法或步驟等方面加以代替，從而形成新的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)。

案例1 借用指星筆點(diǎn)燃白磷，測(cè)定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)

1.1 教材實(shí)驗(yàn)的缺陷

如圖1所示的裝置是測(cè)定空氣中的氧氣含量的實(shí)驗(yàn)裝置[2]。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)存在如下的缺陷：①經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各裝置間連接處的氣密性、將點(diǎn)燃后的紅磷快速伸入到集氣瓶時(shí)的氣密性等原因出現(xiàn)漏氣而導(dǎo)致失敗。②該裝置由于要將紅磷先取出點(diǎn)燃，點(diǎn)燃后又要將紅磷伸入集氣瓶并塞緊橡皮塞，這一過(guò)程會(huì)讓氧氣進(jìn)入，從而使測(cè)量值偏離真實(shí)值。③將紅磷移出到集氣瓶外點(diǎn)燃，后又移入瓶?jī)?nèi)，會(huì)造成教室內(nèi)空氣污染。

1.2 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法

實(shí)驗(yàn)原理：白磷的著火點(diǎn)低，同時(shí)指星筆的激光功率大，采用指星筆的強(qiáng)激光可直接透過(guò)集氣瓶的玻璃對(duì)準(zhǔn)白磷，從而引燃白磷。

1.2.1 改進(jìn)點(diǎn)：用指星筆直接點(diǎn)燃白磷，無(wú)需打開裝置。

實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象：

（1）根據(jù)圖2搭好裝置，并檢查氣密性。

（2）取少量的白磷放于燃燒匙內(nèi)，塞緊橡皮塞。

（3）打開指星筆，將激光的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)白磷，片刻間可使白磷燃燒。

（4）待冷卻后，打開止水夾，測(cè)定進(jìn)入集氣瓶?jī)?nèi)的水位。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)

（1）操作簡(jiǎn)便且節(jié)省時(shí)間。白磷著火點(diǎn)低，易點(diǎn)燃，可有效縮短演示時(shí)間。

（2）能有效避免因燃燒匙取出、放入帶來(lái)的氣密性問(wèn)題，有效保證實(shí)驗(yàn)成功，有利于提高測(cè)定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

（3）這種點(diǎn)燃方式體現(xiàn)化學(xué)的生活化與趣味性，材料源于生活，知識(shí)又能運(yùn)用于生活，有利于激發(fā)學(xué)生的興趣。

（4）指星筆價(jià)廉、易得，可重復(fù)利用；還可以用于物理的光學(xué)實(shí)驗(yàn)中。

（5）由于裝置一直處于密封狀態(tài)，生成的五氧化二磷不會(huì)泄漏到空氣中，能有效保障學(xué)生的安全，具有保護(hù)學(xué)生的作用。

總之，缺點(diǎn)列舉法是一種易理解、易操作、易見效的改善方法。它的優(yōu)點(diǎn)是只要找出原有事物的一個(gè)缺點(diǎn)，就能加以改進(jìn)，從而取得令人滿意的效果。因此教師在演示實(shí)驗(yàn)失敗時(shí)要及時(shí)分析原因，尋找實(shí)驗(yàn)的不足之處進(jìn)行改進(jìn)。

2 運(yùn)用逆向發(fā)明法改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

逆向發(fā)明法是一種運(yùn)用逆向思維的發(fā)明方法，即人們通常所說(shuō)的“反過(guò)來(lái)想”、“反其道而行之”。由于人們習(xí)慣于常規(guī)的正向思維，往往需要用智慧來(lái)突破常規(guī)思維，從而達(dá)到出其不意的效果。在實(shí)驗(yàn)中，有時(shí)會(huì)遇到難題，絞盡腦汁也想不出好辦法來(lái)，這時(shí)不妨從問(wèn)題的相反方向倒過(guò)來(lái)去思考，即運(yùn)用“逆向思維法”，或許會(huì)使你頓開茅塞。

案例2 質(zhì)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

2.1 教材中的實(shí)驗(yàn)思路及缺陷

教材的設(shè)計(jì)思路是讓學(xué)生先通過(guò)觀察紅磷與氧氣的燃燒實(shí)驗(yàn)，然后去分析哪些物質(zhì)參加了反應(yīng)、生成了哪些物質(zhì)，最后通過(guò)分析推理得出各反應(yīng)物與生成物之間的質(zhì)量關(guān)系，從而得出質(zhì)量守恒定律。然后又通過(guò)硫酸銅與氫氧化鈉、鹽酸與碳酸鈉這兩個(gè)學(xué)生較陌生的化學(xué)反應(yīng)加以驗(yàn)證規(guī)律的合理性。在這種思路下學(xué)生的思維是被動(dòng)的。若我們把教材的實(shí)驗(yàn)處理逆向思考，效果卻完全不同。

2.2 質(zhì)量守恒定律實(shí)驗(yàn)?zāi)嫦蚋倪M(jìn)

實(shí)驗(yàn)原理：用電子天平稱量反應(yīng)前后的質(zhì)量。

2.2.1 改進(jìn)點(diǎn)一：開放體系下，反應(yīng)后物質(zhì)的質(zhì)量增加的實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)一：鎂條燃燒實(shí)驗(yàn)

（1）取一段20厘米長(zhǎng)的鎂條，把它卷起來(lái)形成橢圓形的鎂盤。

（2）在電子天平上放一個(gè)燒杯、一張石棉網(wǎng)，并將鎂條放于上面，稱出質(zhì)量。

（3）取下石棉網(wǎng)，用鉗鍋鉗夾取鎂條，用酒精燈引燃鎂條并立即放到石棉網(wǎng)上，罩上大燒杯，避免生成的氧化鎂粉末擴(kuò)散引起質(zhì)量減少，同時(shí)防止空氣污染。

（4）等鎂條熄滅后，把石棉網(wǎng)放到電子天平上稱量，并對(duì)比反應(yīng)前后的質(zhì)量變化。

思考與討論：鎂條在空氣中燃燒，燃燒后的質(zhì)量為什么會(huì)增加？

2.2.2 改進(jìn)點(diǎn)二：開放體系下，反應(yīng)后物質(zhì)的質(zhì)量減少的實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)二：蠟燭燃燒實(shí)驗(yàn)

將一支小蠟燭點(diǎn)燃后放到燒杯中燃燒，將整個(gè)燒杯置于電子天平上，觀察電子天平示數(shù)的變化。

思考與討論：蠟燭點(diǎn)燃后，為什么質(zhì)量會(huì)減少？

追問(wèn)：如果反應(yīng)中氣體不跑到空氣中，那么化學(xué)反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量總和會(huì)發(fā)生怎樣的變化，你如何設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)？

2.2.3 改進(jìn)點(diǎn)三：密閉體系的質(zhì)量變化實(shí)驗(yàn)

思考與討論：如果我們讓它們都處于密閉的體系中，那么反應(yīng)前后的質(zhì)量會(huì)發(fā)生怎樣的變化？

實(shí)驗(yàn)三：用電子天平替代托盤天平進(jìn)行紅磷燃燒前后的質(zhì)量變化實(shí)驗(yàn)

思考與討論：其他的化學(xué)反應(yīng)是不是也符合這樣的規(guī)律？

2.3 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)

（1）利用電子天平替代托盤天平，使用方便、測(cè)量準(zhǔn)確，同時(shí)節(jié)省大量的時(shí)間。

（2）通過(guò)讓學(xué)生體驗(yàn)開放體系（燒杯、試管等）中反應(yīng)后質(zhì)量增加或減少了，能有利于學(xué)生思考造成變化的原因可能是反應(yīng)物或生成物的種類發(fā)生了變化。這種思考能有效地引發(fā)學(xué)生對(duì)反應(yīng)前后質(zhì)量變化的質(zhì)疑，從而引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的深入分析。同時(shí)通過(guò)逆向思維深入引導(dǎo)，讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究在一個(gè)比較合理的封閉體系中進(jìn)行的反應(yīng)的質(zhì)量是否發(fā)生變化，從而形成對(duì)“定律”的有力支持，同時(shí)為了使規(guī)律更具普遍性，通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行規(guī)律驗(yàn)證，讓學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)規(guī)律。

總之，逆向改進(jìn)實(shí)驗(yàn)是相對(duì)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)靜逆向轉(zhuǎn)換、同物相反性能的逆向轉(zhuǎn)變、事物正反面的逆向轉(zhuǎn)化、過(guò)程順序的逆向轉(zhuǎn)換、事物過(guò)程的反向轉(zhuǎn)換、空間位置逆向轉(zhuǎn)換、時(shí)間反演和從有到無(wú)的逆向轉(zhuǎn)變。改進(jìn)者要從多方面去思考問(wèn)題，充分運(yùn)用逆向求解的方法。

3 運(yùn)用組合發(fā)明法改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

組合發(fā)明法是將相同或不相同的事和物，經(jīng)適當(dāng)?shù)慕M合而創(chuàng)造出另一種新事物，并且會(huì)產(chǎn)生難以預(yù)料的作用。在一些實(shí)驗(yàn)中，教師可根據(jù)需要，把不同的器材或方法有機(jī)地結(jié)合，就能改進(jìn)出新實(shí)驗(yàn)。組合方法并不是簡(jiǎn)單的相加或疊加，它需要把現(xiàn)有的知識(shí)、技術(shù)、工藝和智慧進(jìn)行合理的綜合開發(fā)，從而在原有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造出新的實(shí)驗(yàn)，這才算是實(shí)現(xiàn)了組合方法的真諦。

案例3 揭示與體驗(yàn)原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)

3.1 教材中的原子結(jié)構(gòu)模型建立思路及缺陷

盧瑟福做α粒子散射實(shí)驗(yàn)探索原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，建立原子核式模型。但是由于學(xué)生認(rèn)知水平不足和缺乏對(duì)微觀世界的體驗(yàn)，所以對(duì)該實(shí)驗(yàn)方法的認(rèn)可和實(shí)驗(yàn)結(jié)論的認(rèn)同都達(dá)不到理想的效果。

3.2 教學(xué)過(guò)程的改進(jìn)

3.2.1 改進(jìn)點(diǎn)一：在方法上體驗(yàn)——敲碎核桃取核桃肉進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)

提問(wèn)：核桃內(nèi)部的果肉營(yíng)養(yǎng)豐富，美味可口，但外殼堅(jiān)硬無(wú)比，你會(huì)用什么辦法判斷核桃內(nèi)部的核桃仁的形狀？

模擬實(shí)驗(yàn)一：教師給每一位學(xué)生發(fā)一顆核桃，讓學(xué)生體驗(yàn)擊碎核桃外殼觀察核桃仁。

提問(wèn)：原子很小，那有什么辦法了解原子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)呢？

3.2.2 改進(jìn)點(diǎn)二：在實(shí)驗(yàn)效果上體驗(yàn)——撞擊的效果模擬實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)原理：原子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)實(shí)際是一個(gè)化學(xué)的黑箱問(wèn)題，為了揭示其內(nèi)在的結(jié)構(gòu)，需借助一定的方法和工具打開原子。你認(rèn)為可以通過(guò)什么方法打開原子？

模擬實(shí)驗(yàn)二：

（1）當(dāng)我們用鉛球直接去撞擊小鋼球，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？

（2）當(dāng)我們用小鋼球直接去撞擊鉛球，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？

思考與討論：若用帶正電的α粒子撞擊金屬箔，發(fā)現(xiàn)有極少數(shù)的α粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)。則說(shuō)明了原子內(nèi)部的原子核具有怎樣的特點(diǎn)？

模擬實(shí)驗(yàn)三：

如圖3裝置，用小鋼球直接撞擊旁邊用紙做的圓，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

學(xué)生小組討論：若用帶正電的α粒子撞擊金屬箔，發(fā)現(xiàn)多數(shù)的α粒子穿過(guò)金屬箔后仍保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)方向，說(shuō)明了原子核外有一“很大”空間。原子內(nèi)存在一些電子，這些核外的電子圍繞著原子核做圓周運(yùn)動(dòng)。

3.2.3 改進(jìn)點(diǎn)三：視頻還原真實(shí)實(shí)驗(yàn)——盧瑟福實(shí)驗(yàn)

多媒體播放α粒子轟擊原子實(shí)驗(yàn)。

思考與討論：請(qǐng)根據(jù)圖4的原子模型原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是怎樣的？請(qǐng)說(shuō)明你的依據(jù)？

3.2.4 改進(jìn)點(diǎn)四：請(qǐng)你來(lái)談?wù)勀銓?duì)認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)的感受

小結(jié)：讓學(xué)生知道建立模型是一個(gè)不斷完善、不斷修正的過(guò)程。使學(xué)生體驗(yàn)、學(xué)習(xí)化學(xué)家提出問(wèn)題、建立假設(shè)、修正模型的研究方法。

3.3 實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)

（1）有利于讓學(xué)生學(xué)會(huì)方法的遷移。

撞擊堅(jiān)硬核桃的方法與盧瑟福用α粒子轟擊原子的方法，以及后來(lái)玻爾的研究方法，現(xiàn)代科學(xué)家用更高的能量來(lái)轟擊原子發(fā)現(xiàn)夸克的方法具有相似性，讓學(xué)生真正體驗(yàn)了科學(xué)家研究方法的巧妙之處。復(fù)雜的科學(xué)方法與生活中的打擊核桃取果肉的方法一致，從而使課堂生活化，通俗易懂，從而使課堂教學(xué)生動(dòng)、活潑，同時(shí)打破科學(xué)研究的神秘感。

（2）有意識(shí)地增加實(shí)驗(yàn)的力度，讓學(xué)生主動(dòng)地參與，并積極體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的樂(lè)趣。

用金屬球分別撞擊鉛球和白紙模擬實(shí)驗(yàn)，不但令學(xué)生眼前一亮，而且有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和對(duì)問(wèn)題的解答，很大程度上提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動(dòng)起學(xué)生的質(zhì)疑熱情，也體驗(yàn)了科學(xué)研究方法的趣味性、科學(xué)性、巧妙性。

4 運(yùn)用移植發(fā)明法改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

移植發(fā)明法是將某個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的原理、技術(shù)、方法、材料和結(jié)構(gòu)引用到另一個(gè)領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行研究的方法。移植發(fā)明法一般有兩條途徑：一條是將原理、方法應(yīng)用于具體事物；另一條是為解決正在研究的問(wèn)題，尋求可以移植的原理、方法。在實(shí)驗(yàn)改進(jìn)中，我們可以將原理或方法相同的器材相互取代，從而簡(jiǎn)便有效地改進(jìn)實(shí)驗(yàn)。

案例4 利用打氣筒定性判定空氣中二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)

4.1 教材中實(shí)驗(yàn)的缺陷

在教材中要粗略測(cè)定空氣中二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)（如5）時(shí)，為了能讓空氣直接進(jìn)入集氣瓶，教材是利用針筒把空吸入到澄清石灰水中，針筒抽氣一次后，又要拆下，重新連接能再抽一下，這種操作非常麻煩且效果極不理想。

4.2 改進(jìn)點(diǎn)：利用雙用打氣筒可重復(fù)打氣，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

為了減小拆裝氣筒的麻煩，可移植雙用打氣筒（可連續(xù)性打氣）進(jìn)行多次重復(fù)打氣（如圖6），直到澄清石灰水變渾濁。

4.3 實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)

移植雙用打氣筒，這種操作簡(jiǎn)便且利用生活中常見的物品（常見用于給氣球充氣的工具），這不僅拉近學(xué)生與生活的距離，有利于學(xué)生的切身體驗(yàn)，更重要的是增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；并且通過(guò)讓學(xué)生不斷地往復(fù)抽氣才能使澄清的石灰水變渾濁，從而讓學(xué)生真正體驗(yàn)到空氣中二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)是非常小的。

總之，如果使用移植發(fā)明法進(jìn)行改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，對(duì)于教師來(lái)說(shuō)，關(guān)鍵是要擴(kuò)大知識(shí)面，做生活中的有心人。不斷用新的知識(shí)來(lái)充實(shí)自己，從而能使自己的思路豁然開朗，很快就能找到解決關(guān)鍵問(wèn)題的辦法。

5 運(yùn)用變化發(fā)明法改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

變化發(fā)明法是改變?cè)惺挛锏钠鞑乃幤凡牧?、顏色、氣味、形狀、聲音、體積、重量、用途，從而產(chǎn)生新的思維，形成新的實(shí)驗(yàn)效果。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，個(gè)別實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯的，可以采用一些新的實(shí)驗(yàn)加以替代或?qū)で笃鞑摹⒎椒ㄉ系淖兓?，從而達(dá)到理想的實(shí)驗(yàn)效果。

案例5 驗(yàn)證二氧化碳能滅火的階梯實(shí)驗(yàn)

5.1 教材中實(shí)驗(yàn)的缺陷

如圖7，在驗(yàn)證二氧化碳滅火的實(shí)驗(yàn)中，教材中采用向盛有高低兩層燃著的蠟燭的燒杯中傾倒二氧化碳的方法，觀察到底層的蠟燭先熄滅，上層的蠟燭后熄滅，從而說(shuō)明二氧化碳不燃燒，也不支持燃燒，密度比空氣的密度大。但在進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)時(shí)，有時(shí)因傾倒角度選擇不好或傾倒時(shí)不小心經(jīng)常會(huì)使上層蠟燭先熄滅，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。

5.2 改進(jìn)方法

（1）變化一：如圖7，在集氣瓶口處放一玻璃片，阻止流出的二氧化碳直接倒向上方那支蠟燭。

（2）變化二：如圖7，在燒杯內(nèi)放一漏斗，直接將二氧化碳倒入到漏斗中。

（3）變化三：如圖7，取兩只燒杯進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。把二氧化碳從集氣瓶中倒入其中的一個(gè)燒杯中，然后用兩支燃著的蠟燭分別伸入兩個(gè)燒杯中，其中倒入二氧化碳的燒杯中蠟燭立即熄滅，沒倒二氧化碳的燒杯中蠟燭繼續(xù)燃燒，對(duì)比效果非常明顯。這既說(shuō)明二氧化碳密度比空氣的密度大，又說(shuō)明二氧化碳不燃燒，也不支持燃燒。

總之，變化發(fā)明法，為創(chuàng)造者提供了施展才華的廣闊天地，變化的思路和方法給各個(gè)課堂帶來(lái)效益，給學(xué)生帶來(lái)歡樂(lè)和愉快，也帶來(lái)方便和享受。

6 運(yùn)用聯(lián)想發(fā)明法改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

聯(lián)想發(fā)明法就是由某種事物聯(lián)想起和它有關(guān)的事物。通常聯(lián)想有三種方法，即在空間或時(shí)間上接近的事物形成接近聯(lián)想；有相似特點(diǎn)的事物形成類似聯(lián)想；有對(duì)立關(guān)系的事物形成對(duì)比聯(lián)想。在實(shí)驗(yàn)改進(jìn)中，若個(gè)別實(shí)驗(yàn)的成功率較低，實(shí)驗(yàn)可見度較低，我們可聯(lián)想到與該器材、方法、功能十分相似的事物，最終加以取代。

案例6 還原性鐵粉在空氣中燃燒

6.1 教材中實(shí)驗(yàn)的缺陷

鐵絲在氧氣中燃燒是初中化學(xué)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，但是該實(shí)驗(yàn)對(duì)鐵絲選擇要求較高，且需要在純氧中燃燒。由于物質(zhì)反應(yīng)的快慢跟顆粒的大小有關(guān)，顆粒越小，反應(yīng)越快。通過(guò)聯(lián)想，能否直接將鐵絲用還原性鐵粉來(lái)代替呢？

6.2 改進(jìn)點(diǎn)

將濾紙用手撕成0.5厘米寬的紙條，用酒精燈點(diǎn)燃一張濾紙；用鑷子夾住另一張濾紙條的一端，伸入還原鐵粉中均勻攪拌，使濾紙條上粘滿細(xì)鐵粉，取出后，用酒精燈點(diǎn)燃濾紙。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：對(duì)比兩張濾紙的燃燒現(xiàn)象，濾紙條上的鐵粉在空氣中劇烈燃燒，燃燒產(chǎn)生的火星紛紛掉落，猶如天女散花。

6.3 實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)

該實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單、現(xiàn)象明顯，不僅能幫助學(xué)生理解氧氣的化學(xué)性質(zhì)，而且能給學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的視覺沖擊，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和熱情。若把該實(shí)驗(yàn)與鐵絲在氧氣中燃燒條件、現(xiàn)象作對(duì)比分析，可以加深對(duì)化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)的理解。

正如數(shù)學(xué)家華羅庚所說(shuō)：科學(xué)的靈感，決不是坐等可以等來(lái)的。如果說(shuō)，化學(xué)上的發(fā)現(xiàn)有什么偶然機(jī)遇的話，那么這種“偶然機(jī)遇”只能給那些有科學(xué)素養(yǎng)的人，給那些善于獨(dú)立思考的人，給那些具有鍥而不舍精神的人。一線教師只要細(xì)心洞察，合理遷移，勤思考，多動(dòng)手，大膽嘗試，積極探索，定能以新穎獨(dú)創(chuàng)的方式創(chuàng)造出更直觀、形象、可見度高的實(shí)驗(yàn)，讓教材中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)始終閃爍著理性思維的亮光，煥發(fā)出新的生命活力。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳劍平.發(fā)明創(chuàng)造方法概論[M].北京：首都師范大學(xué)出版社，2006：235.

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