關(guān)于天津市進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)課題研究的探索與實(shí)踐

摘要：在進(jìn)行中國(guó)教育學(xué)會(huì)化學(xué)教學(xué)專業(yè)委員會(huì)“十一五”重點(diǎn)課題“中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教與學(xué)的研究”課題的研究過程中，天津市借助全國(guó)化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新教學(xué)研討會(huì)這個(gè)平臺(tái)，以課堂教學(xué)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)、課外活動(dòng)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)教具與儀器的研制、化學(xué)與社會(huì)及生活的實(shí)驗(yàn)開發(fā)、信息技術(shù)與化學(xué)實(shí)驗(yàn)的整合等內(nèi)容作為研究主題。組織課題組成員運(yùn)用創(chuàng)造性思維進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新研究并取得了豐碩的成果。實(shí)踐證明，將化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新活動(dòng)納入到教育科學(xué)研究的課題之中，不僅能激發(fā)教師參與研究的積極性，提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，而且還可以提高教師自身的科學(xué)素養(yǎng)和專業(yè)化水平。

關(guān)鍵詞：課題研究；化學(xué)實(shí)驗(yàn)；創(chuàng)造性思維

文章編號(hào)：1005–6629（2014）6–0012–04 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)、進(jìn)行科學(xué)探究的重要途徑。多年來，天津市教育學(xué)會(huì)中學(xué)化學(xué)教學(xué)專業(yè)委員會(huì)借助全國(guó)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研討會(huì)這個(gè)平臺(tái)，以教育科研為導(dǎo)向，引領(lǐng)天津的教師結(jié)合教材內(nèi)容，結(jié)合學(xué)校條件，結(jié)合社會(huì)、生產(chǎn)、生活實(shí)際，運(yùn)用創(chuàng)造性思維設(shè)計(jì)出一個(gè)個(gè)具有新意、簡(jiǎn)單易學(xué)、便于推廣的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，為進(jìn)行化學(xué)課程改革提供了豐富的教學(xué)資源。

1 進(jìn)行課題研究是使化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新活動(dòng)持續(xù)進(jìn)行的保障

天津作為全國(guó)化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新教學(xué)研討會(huì)（原京津滬中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研討會(huì)）的發(fā)起城市之一，幾十年來，我們?cè)诰┙驕瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)研討會(huì)發(fā)起人之一、特級(jí)教師俆祖遷的帶領(lǐng)下，以天津師范大學(xué)化學(xué)教學(xué)論教研室作為研究中心，組織中學(xué)化學(xué)教師運(yùn)用創(chuàng)造性思維進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新研究。設(shè)計(jì)出許多操作簡(jiǎn)單、現(xiàn)象明顯、便于學(xué)習(xí)、易于推廣的實(shí)驗(yàn)，為提高天津市化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量做出了貢獻(xiàn)。尤其是在實(shí)施新課程改革以來，為能在已有的基礎(chǔ)上將化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新研究活動(dòng)持續(xù)進(jìn)行并進(jìn)一步引向深入，為進(jìn)行化學(xué)課程改革提供了更多的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。在2006年初，我們申報(bào)的中國(guó)教育學(xué)會(huì)化學(xué)教學(xué)專業(yè)委員會(huì)“十一五”重點(diǎn)課題“中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教與學(xué)的研究”獲得了立項(xiàng)批準(zhǔn)。在研究過程中，我們以全國(guó)化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新教學(xué)研討會(huì)為契機(jī)，以部分區(qū)縣教研員作為子課題的負(fù)責(zé)人，以課堂教學(xué)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)；課外活動(dòng)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)；化學(xué)實(shí)驗(yàn)教具與儀器的研制；化學(xué)與社會(huì)及生活的實(shí)驗(yàn)開發(fā)；信息技術(shù)與化學(xué)實(shí)驗(yàn)的整合等內(nèi)容作為研究主題，組織課題組成員結(jié)合本校實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)際和設(shè)備條件，開展了對(duì)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)手段的創(chuàng)新研究、中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教與學(xué)的方法研究、中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思維方法等內(nèi)容的研究。我們的研究活動(dòng)還得到了天津市教育學(xué)會(huì)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的大力支持，在天津二中和薊縣一中建立了“天津市教育學(xué)會(huì)中學(xué)化學(xué)教學(xué)專業(yè)委員會(huì)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究基地”，并在研究基地不定期地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究課題研討和研究成果的交流活動(dòng)。

由于是按照科研課題形式組織化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新研究活動(dòng)，把教師個(gè)體的、松散的研究納入到有組織、有管理、有評(píng)價(jià)的課題研究之中，老師們參與研究的積極性非常高，還得到所在學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的支持。通過科學(xué)的管理、組織講座和開展研究成果交流等一系列活動(dòng)，將理論與實(shí)踐進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合。使天津的化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新研究活動(dòng)不僅持續(xù)深入進(jìn)行，并且研究水平也在不斷地提高。在第九屆至第十一屆全國(guó)化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新教學(xué)研討會(huì)上獲得一等獎(jiǎng)的總數(shù)均名列第一。通過進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課題研究，我們不僅在化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新研究方面取得了豐碩的成果，而且還使一批年輕教師的科學(xué)素養(yǎng)和專業(yè)化水平得到了提高和發(fā)展。

2 進(jìn)行研究方法指導(dǎo)是提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)質(zhì)量的有效途經(jīng)

2.1 進(jìn)行選題途徑指導(dǎo)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新研究的選題是使研究深入進(jìn)行的重要環(huán)節(jié)。多年來，在歷屆的化學(xué)實(shí)驗(yàn)研討會(huì)上已經(jīng)交流了數(shù)百個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的難題就是要做到新設(shè)計(jì)的內(nèi)容不能與已有的實(shí)驗(yàn)雷同。為解決這一難題，深入挖掘進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的課題，我們一方面對(duì)課題組成員進(jìn)行了選題方法和途徑的研討與指導(dǎo)，及時(shí)解決老師們?cè)陂_始研究時(shí)遇到的一些問題。并用具體的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)案例指導(dǎo)老師們從多種途徑中挖掘、發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)。如，從教學(xué)實(shí)踐遇到的問題中；從日常生活的現(xiàn)象中；從科技產(chǎn)品的遷移應(yīng)用中；從已有實(shí)驗(yàn)的欠缺中；從拓展已有實(shí)驗(yàn)的方法中；從權(quán)威性試卷的實(shí)驗(yàn)題目中；從社會(huì)的熱點(diǎn)問題中以及從異常的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等各種途徑中選擇有研究?jī)r(jià)值的課題。另一方面對(duì)于選定的課題，我們充分利用師范大學(xué)的資源優(yōu)勢(shì)，幫助老師們查閱相關(guān)文獻(xiàn)，確定研究基點(diǎn)，把握科學(xué)性。例如，熵的知識(shí)是化學(xué)教材中新增加的內(nèi)容，由于理論性較強(qiáng)，比較抽象，教材中又沒有安排實(shí)驗(yàn)，所以學(xué)生學(xué)習(xí)有一定的困難。為解決教學(xué)中的這一難題，課題組成員進(jìn)行了多次研討，并查閱了大量的參考文獻(xiàn)。當(dāng)在《化學(xué)教學(xué)》2006年12期上看到“橡皮筋與化學(xué)熱力學(xué)——介紹一例國(guó)外化學(xué)課堂學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)”一文后，想到將此實(shí)驗(yàn)引入教學(xué)之中可以幫助學(xué)生理解熵的知識(shí)。但在預(yù)試的過程中，發(fā)現(xiàn)用大功率燈泡照射橡皮筋和觀察天平示數(shù)的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不僅操作麻煩，而且天平示數(shù)也不容易觀察。于是便對(duì)原文介紹的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了改進(jìn)，用水蒸氣代替用大功率燈泡加熱、用觀察刻度板示數(shù)的變化代替觀察天平數(shù)值的變化。拓展實(shí)驗(yàn)方法后的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不但簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)操作，降低了實(shí)驗(yàn)成本，而且還增加了可見度。此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在第十屆全國(guó)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研討會(huì)上進(jìn)行了交流并獲得一等獎(jiǎng)。這說明只要樹立實(shí)驗(yàn)意識(shí)，時(shí)刻想著化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的問題，就能從多種途徑中挖掘出進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的課題。

2.2 進(jìn)行思維方法指導(dǎo)

在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)課題研究過程中，對(duì)課題組成員我們還進(jìn)行了思維方法指導(dǎo)，結(jié)合具體事例，分析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)者進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)所用的思維方法，指導(dǎo)老師們?cè)谶M(jìn)行研究時(shí)，有意識(shí)地突破以往思考問題的習(xí)慣，排除思維定勢(shì)對(duì)尋求新的設(shè)想可能產(chǎn)生的束縛作用。將發(fā)散思維與聚合思維進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，把思維不斷引向深處。同時(shí)還要在保證安全的前提下，遵循化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的基本原則和程序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。例如：粉塵爆炸實(shí)驗(yàn)，在教材中一直沿用向放有燃著蠟燭的密封容器中吹入面粉后發(fā)生爆炸的實(shí)驗(yàn)方法。由于受定勢(shì)思維的影響，在幾屆的實(shí)驗(yàn)研討會(huì)上，這個(gè)實(shí)驗(yàn)都是按照教材中的實(shí)驗(yàn)方法，在容器的選擇、蠟燭火焰高度、面粉顆粒的大小及吹入方式進(jìn)行改進(jìn)的內(nèi)容。這雖然提高了實(shí)驗(yàn)的成功率，但忽略了在面粉廠或在有可燃性粉塵存在的環(huán)境中是“嚴(yán)禁煙火”的客觀事實(shí)。出現(xiàn)粉塵爆炸的原因，是可燃性粉塵先在封閉空間內(nèi)彌漫，后再遇明火才發(fā)生爆炸。于是，我們突破了思維定勢(shì)的干擾，經(jīng)過反復(fù)探索，終于設(shè)計(jì)出先向密封容器中吹入面粉使其彌漫后，再用電火花點(diǎn)燃，從而使粉塵發(fā)生劇烈爆炸的實(shí)驗(yàn)方案。此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在第十屆全國(guó)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研討會(huì)上進(jìn)行了交流并獲得一等獎(jiǎng)。

2.3 進(jìn)行研究方法指導(dǎo)

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新研究過程中，我們還注重引導(dǎo)課題組成員用創(chuàng)造性思維和科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。首先要求老師們對(duì)已經(jīng)確定的實(shí)驗(yàn)課題，先運(yùn)用發(fā)散思維設(shè)計(jì)出能使實(shí)驗(yàn)成功的多種方案，然后再依據(jù)“教學(xué)效果明顯；綠色化，操作安全；裝置簡(jiǎn)單；易操作、用量少；步驟少、時(shí)間短”[1]的化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，用聚合思維對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行分析、對(duì)比、組合，進(jìn)行再設(shè)計(jì)，使實(shí)驗(yàn)方案不斷優(yōu)化，從而找出進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的最佳條件，從而完成化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新研究的課題。例如，鋁在氧氣中燃燒實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究初始時(shí)，分別設(shè)計(jì)了選用鋁箔、鋁粉、細(xì)鋁絲等不同材料和不同的引燃方式，有用鎂帶引燃、有用酒精引燃、有用木條引燃、還有用紙條引燃等十多種實(shí)驗(yàn)方案。對(duì)這些方案，我們依據(jù)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，要求用最少的投入、最簡(jiǎn)單的操作，能觀察到最明顯的現(xiàn)象。經(jīng)過反復(fù)探索，優(yōu)選出先將少量鋁粉粘在用水浸濕的濾紙條上，干燥后再將其點(diǎn)燃放入充有氧氣的集氣瓶中的實(shí)驗(yàn)方案。此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在第九屆全國(guó)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研討會(huì)上進(jìn)行了交流并獲得一等獎(jiǎng)。同時(shí)，我們還以“用正交法探討纖維素水解的最佳實(shí)驗(yàn)條件”為例，指導(dǎo)老師們將正交實(shí)驗(yàn)方法運(yùn)用到化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中。例如，“‘點(diǎn)紙成金在濾紙上還原Fe3+離子的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”[2～3]在研究過程中，實(shí)驗(yàn)者首先對(duì)影響實(shí)驗(yàn)的因素和水平進(jìn)行了分析，確定了實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)。然后對(duì)所選取因素和水平，運(yùn)用正交法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索，最后找出了影響此實(shí)驗(yàn)的主要因素和最佳的實(shí)驗(yàn)條件。此實(shí)驗(yàn)在第十屆全國(guó)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研討會(huì)上進(jìn)行了交流并獲得一等獎(jiǎng)。這說明，如果把化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)比喻成過河的話，那么實(shí)驗(yàn)的思維方法和研究方法就是過河的橋或船。只有掌握了科學(xué)的思維方法和研究方法，才能在化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)中游刃有余。

3 創(chuàng)造性思維是提升化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)質(zhì)量的關(guān)鍵

創(chuàng)造性思維是一種具有創(chuàng)見性的思維。在實(shí)踐中我們認(rèn)識(shí)到，進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程是創(chuàng)造性思維的應(yīng)用過程，創(chuàng)造性思維是提升化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)質(zhì)量的關(guān)鍵。通過對(duì)天津市二十多年來參加化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新大賽的獲獎(jiǎng)教師進(jìn)行調(diào)研的結(jié)果表明：在化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中融合著綜合分析、歸納類比、發(fā)散聚合、聯(lián)想遷移、逆向、組合、直覺、頓悟等多種創(chuàng)造性思維[4]。研究結(jié)果簡(jiǎn)述如下：

3.1 應(yīng)用直覺思維進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

直覺思維是指不經(jīng)過分步分析，迅速地對(duì)問題可能的答案做出合理猜測(cè)的思維，是憑以往的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)、直接猜到問題的本質(zhì)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的直覺思維就是在無意之中發(fā)現(xiàn)某種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象后，然后再對(duì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因進(jìn)行探究，經(jīng)分析、歸納后而設(shè)計(jì)出新實(shí)驗(yàn)方案的方法。

例如：關(guān)于在濾紙上還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。天津的老師在用酒精燈烘干被硫酸銅溶液浸濕的濾紙時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)濾紙?jiān)邳c(diǎn)燃時(shí)并沒有火焰產(chǎn)生，只出現(xiàn)紅熱現(xiàn)象。此現(xiàn)象一直延續(xù)到反應(yīng)結(jié)束。而且剩余的物質(zhì)不是普通濾紙燃燒后的灰燼，而是紅色固體物質(zhì)。對(duì)此現(xiàn)象，他們憑直覺感到這是一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)事實(shí)。于是運(yùn)用綜合分析、歸納類比等方法，從反應(yīng)原理、操作方法等方面進(jìn)行了深入研究，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，終于設(shè)計(jì)出在濾紙上還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)方案[5]。

這個(gè)事例說明，應(yīng)用直覺思維進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要求實(shí)驗(yàn)者要具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)、敏銳的觀察能力和強(qiáng)烈的實(shí)驗(yàn)意識(shí)。同時(shí)對(duì)大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)還要善于分析，勤于思考和勇于探索。

3.2 應(yīng)用逆向思維進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

應(yīng)用逆向思維進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，是指當(dāng)實(shí)驗(yàn)者遇到的實(shí)驗(yàn)問題用正向思維無法解決時(shí)，再運(yùn)用顛倒過來的思維方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

例如：“電泳”實(shí)驗(yàn)一般都是在U形管中進(jìn)行的，此實(shí)驗(yàn)所需要的電壓高（110V），時(shí)間長(zhǎng)（約20分鐘），并且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象還不明顯。天津的老師對(duì)此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行綜合分析后，認(rèn)為影響實(shí)驗(yàn)速率的主要因素是由于將電極安放在正立U形管的管口處，接通直流電后，只有當(dāng)正、負(fù)電荷的吸引力大于氫氧化鐵膠體粒子所受的重力時(shí)，氫氧化鐵膠體粒子才能向上移動(dòng)。于是便運(yùn)用逆向思維的方法，自制了電泳實(shí)驗(yàn)裝置。即設(shè)計(jì)了類似倒置U形管的實(shí)驗(yàn)裝置（見圖1）。實(shí)驗(yàn)時(shí)電壓只需12V，3分鐘即可以觀察到明顯的現(xiàn)象。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)之所以有這樣好的效果，是因?yàn)閷溲趸F膠體粒子由向上移動(dòng)變?yōu)橄蛳乱苿?dòng)后，在通電時(shí)不僅有正、負(fù)電荷的吸引力，而且還將以前阻礙氫氧化鐵膠體粒子向上移動(dòng)的重力，變?yōu)榇龠M(jìn)它向下移動(dòng)的吸引力[6]。

這個(gè)事例說明，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)正面思維碰壁之后，可以試著從反面去思考是否有解決問題的方法。應(yīng)用逆向思維有可能打破正向思維所形成的思維定勢(shì)，克服思維的“框框”，這樣就有可能解決一些無法用常規(guī)方法解決的實(shí)驗(yàn)難題。

3.3 應(yīng)用聯(lián)想思維進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

應(yīng)用聯(lián)想思維進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，是指實(shí)驗(yàn)者由此事物想到另一事物。即利用頭腦中過去貯存的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行比較和選擇，在不同的實(shí)驗(yàn)之間建立一種聯(lián)系，并將此實(shí)驗(yàn)的方法遷移應(yīng)用到另一種實(shí)驗(yàn)中。

例如：木炭還原氧化銅實(shí)驗(yàn)是中學(xué)化學(xué)中的一個(gè)疑難實(shí)驗(yàn)。不僅反應(yīng)所需溫度高，而且很難得到具有金屬光澤的銅塊。在過氧化鈉具有強(qiáng)氧化性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，天津的老師巧妙地將過氧化鈉的氧化性應(yīng)用到木炭還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)中。他們運(yùn)用類比聯(lián)想的方法，將此實(shí)驗(yàn)與鋁熱劑實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了分析對(duì)比，找出這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的相同點(diǎn)（都是氧化還原反應(yīng)且反應(yīng)物均為固體粉末；反應(yīng)開始時(shí)均需高溫；生成物均有金屬單質(zhì)）和不同點(diǎn)（一個(gè)是用金屬鋁的粉末和氧化鐵粉末反應(yīng)，一個(gè)是用非金屬木炭粉末和氧化銅粉末反應(yīng)）。通過綜合分析、歸納對(duì)比后，最后用與鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)相近的操作方法，用帶火星的木條就完成了利用過氧化鈉與木炭粉發(fā)生反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的高溫來引發(fā)木炭與氧化銅的反應(yīng)并得到具有金屬光澤銅塊的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（見圖2）[7]。

又如：“含碘鹽快速定性檢驗(yàn)方法”是實(shí)驗(yàn)者偶然觀察到在炒菜時(shí)藕片變藍(lán)的現(xiàn)象時(shí)產(chǎn)生聯(lián)想，經(jīng)過分析出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是由于“錯(cuò)誤”操作造成的。經(jīng)過多次探索，設(shè)計(jì)出只需對(duì)盛有少量食鹽固體的試管進(jìn)行加熱，然后用濕潤(rùn)的淀粉試紙就可以快速檢驗(yàn)在食鹽中是否含碘元素的實(shí)驗(yàn)方案[8]。

這些事例說明，應(yīng)用聯(lián)想思維進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的前提，是要樹立實(shí)驗(yàn)意識(shí)，只有時(shí)刻想著化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的課題，才能在教學(xué)過程中，在一些社會(huì)現(xiàn)象、生活現(xiàn)象的觀察中產(chǎn)生聯(lián)想，并將有關(guān)的內(nèi)容遷移到化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，從而完成化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的課題。

3.4 應(yīng)用發(fā)散、聚合思維進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

應(yīng)用發(fā)散、聚合思維進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，是指設(shè)計(jì)者以選定的一個(gè)實(shí)驗(yàn)問題作為思維的起點(diǎn)，依據(jù)相關(guān)的反應(yīng)原理，提出各種假設(shè)，運(yùn)用不同的方法，設(shè)計(jì)出解決實(shí)驗(yàn)問題的多種方案，然后再對(duì)所設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行分析、比較、綜合、歸納，從而得出解決實(shí)驗(yàn)問題的最優(yōu)方案。

例如，在銅和稀硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)者對(duì)所用稀硝酸的濃度和如何除去反應(yīng)容器中空氣的方法進(jìn)行了研究。通過對(duì)所設(shè)計(jì)的各種實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行分析、對(duì)比、優(yōu)選后，最后優(yōu)化出只需用1 mL 6 mol/L硝酸和薄銅片作為反應(yīng)物，用注射器作為反應(yīng)容器的實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需將活塞推到注射器底部與薄銅片緊密接觸就可以排出其中的空氣，在吸入1 mL 6 mol/L稀硝酸后再將注射器針頭扎在橡膠塞上，將注射器封閉，在2分鐘之內(nèi)就可以在注射器中觀察到銅和稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生無色一氧化氮?dú)怏w的現(xiàn)象。此時(shí)，去掉橡膠塞，推動(dòng)橡皮塞排出反應(yīng)剩余的液體，再拉動(dòng)注射器的活塞將空氣吸入注射器內(nèi)，可觀察到無色的一氧化氮?dú)怏w與空氣接觸后迅速被氧化成紅棕色二氧化氮?dú)怏w[9]。此實(shí)驗(yàn)在2000年召開的第七屆全國(guó)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研討會(huì)上進(jìn)行了交流并獲得一等獎(jiǎng)。

再如，“鋁和水蒸氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的綠色化設(shè)計(jì)”的實(shí)驗(yàn)成敗關(guān)鍵是如何防止除去氧化膜后的鋁片再被氧化。通過對(duì)鋁和水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)原理、方法及實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行綜合分析、歸納對(duì)比，不斷調(diào)整、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，最后設(shè)計(jì)出不使用汞鹽溶液的封閉式安全、環(huán)保、簡(jiǎn)單、易操作的實(shí)驗(yàn)方案（見圖3）[10]。

這兩個(gè)事例說明，在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的過程中，既要注重進(jìn)行多種實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的發(fā)散思維，更要注重對(duì)多種實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行優(yōu)化選擇的聚合思維。在一般情況下，發(fā)散思維可為解決實(shí)驗(yàn)問題提供多種可選擇的方法。而聚合思維則通過對(duì)可選擇的方法進(jìn)行分析、對(duì)比后，確定出最佳的實(shí)驗(yàn)方案。通過發(fā)散和聚合的綜合思考，可以讓頭腦靈活起來，在追求數(shù)量的基礎(chǔ)上尋求質(zhì)量，達(dá)到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)預(yù)期的結(jié)果。

此外，天津的老師還運(yùn)用聯(lián)想、組合的思維方法，聯(lián)系生產(chǎn)和生活實(shí)際設(shè)計(jì)出許多具有新意、簡(jiǎn)單易學(xué)、便于推廣的課堂教學(xué)實(shí)驗(yàn)。如：“用氫氣吹泡泡膠”[11]、“丁達(dá)爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的新光源”[12]、“畫中‘化制作京劇臉譜的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”[13]等等。所以，化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的過程就是多種創(chuàng)造性思維的綜合運(yùn)用過程。運(yùn)用創(chuàng)造性思維不僅可以提升化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的質(zhì)量，而且還能收到事半功倍的成效。

實(shí)踐證明，以科研課題的形式組織化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)，不僅可以使參與研究的老師獲得發(fā)展的機(jī)會(huì)，同時(shí)還提高了化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究的質(zhì)量，也為構(gòu)建化學(xué)高效課堂奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉知新主編.化學(xué)教學(xué)論（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2009：176.

[2]李平，楊菲.“點(diǎn)紙成金”-在濾紙上還原Fe3+離子的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2010，（5）：46.

[3]李平，楊菲，陶穎.關(guān)于“點(diǎn)紙成金”實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物中含有鐵單質(zhì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2011，（7）：62～63.

[4]李平.創(chuàng)造性思維在化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].化學(xué)教育，2010，（11）：65～67.

[5]張希彬，李東平.燃燒浸有硫酸銅溶液的濾紙的現(xiàn)象討論[J].化學(xué)教學(xué)，2001，（6）：8.

[6]任葆荷.電泳實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].天津教育學(xué)院學(xué)報(bào)，1997，（3）：53.

[7]張希彬，李東平.過氧化鈉的強(qiáng)氧化性在碳還原氧化銅實(shí)驗(yàn)中的妙用[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2010，（10）：39.

[8]李平，張厚敏.含碘鹽的快速檢驗(yàn)方法[J].天津教育學(xué)院學(xué)報(bào)（基礎(chǔ)教育版），1997，（3）：55～56.

[9]劉德琛.銅與稀硝酸反應(yīng)制取一氧化氮實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].天津師范大學(xué)學(xué)報(bào)（基礎(chǔ)教育版），2000，（2）：68.

[10]喬麗麗，李平.鋁和水蒸氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的綠色化設(shè)計(jì)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2010，（1～2）：48.

[11]李喆.關(guān)于氫氣物理性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].天津教育學(xué)院學(xué)報(bào)，1997，（3）：48.

[12]李平.丁達(dá)爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的新光源[J].天津師范大學(xué)學(xué)報(bào)（基礎(chǔ)教育版），2000，（2）：70.

[13]侯俊榮，陶建.畫中‘化制作京劇臉譜的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].天津教育學(xué)院學(xué)報(bào)（基礎(chǔ)教育版），1997，（3）：54.

這些事例說明，應(yīng)用聯(lián)想思維進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的前提，是要樹立實(shí)驗(yàn)意識(shí)，只有時(shí)刻想著化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的課題，才能在教學(xué)過程中，在一些社會(huì)現(xiàn)象、生活現(xiàn)象的觀察中產(chǎn)生聯(lián)想，并將有關(guān)的內(nèi)容遷移到化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，從而完成化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的課題。

3.4 應(yīng)用發(fā)散、聚合思維進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

應(yīng)用發(fā)散、聚合思維進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，是指設(shè)計(jì)者以選定的一個(gè)實(shí)驗(yàn)問題作為思維的起點(diǎn)，依據(jù)相關(guān)的反應(yīng)原理，提出各種假設(shè)，運(yùn)用不同的方法，設(shè)計(jì)出解決實(shí)驗(yàn)問題的多種方案，然后再對(duì)所設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行分析、比較、綜合、歸納，從而得出解決實(shí)驗(yàn)問題的最優(yōu)方案。

例如，在銅和稀硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)者對(duì)所用稀硝酸的濃度和如何除去反應(yīng)容器中空氣的方法進(jìn)行了研究。通過對(duì)所設(shè)計(jì)的各種實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行分析、對(duì)比、優(yōu)選后，最后優(yōu)化出只需用1 mL 6 mol/L硝酸和薄銅片作為反應(yīng)物，用注射器作為反應(yīng)容器的實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需將活塞推到注射器底部與薄銅片緊密接觸就可以排出其中的空氣，在吸入1 mL 6 mol/L稀硝酸后再將注射器針頭扎在橡膠塞上，將注射器封閉，在2分鐘之內(nèi)就可以在注射器中觀察到銅和稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生無色一氧化氮?dú)怏w的現(xiàn)象。此時(shí)，去掉橡膠塞，推動(dòng)橡皮塞排出反應(yīng)剩余的液體，再拉動(dòng)注射器的活塞將空氣吸入注射器內(nèi)，可觀察到無色的一氧化氮?dú)怏w與空氣接觸后迅速被氧化成紅棕色二氧化氮?dú)怏w[9]。此實(shí)驗(yàn)在2000年召開的第七屆全國(guó)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研討會(huì)上進(jìn)行了交流并獲得一等獎(jiǎng)。

再如，“鋁和水蒸氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的綠色化設(shè)計(jì)”的實(shí)驗(yàn)成敗關(guān)鍵是如何防止除去氧化膜后的鋁片再被氧化。通過對(duì)鋁和水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)原理、方法及實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行綜合分析、歸納對(duì)比，不斷調(diào)整、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，最后設(shè)計(jì)出不使用汞鹽溶液的封閉式安全、環(huán)保、簡(jiǎn)單、易操作的實(shí)驗(yàn)方案（見圖3）[10]。

這兩個(gè)事例說明，在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的過程中，既要注重進(jìn)行多種實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的發(fā)散思維，更要注重對(duì)多種實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行優(yōu)化選擇的聚合思維。在一般情況下，發(fā)散思維可為解決實(shí)驗(yàn)問題提供多種可選擇的方法。而聚合思維則通過對(duì)可選擇的方法進(jìn)行分析、對(duì)比后，確定出最佳的實(shí)驗(yàn)方案。通過發(fā)散和聚合的綜合思考，可以讓頭腦靈活起來，在追求數(shù)量的基礎(chǔ)上尋求質(zhì)量，達(dá)到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)預(yù)期的結(jié)果。

此外，天津的老師還運(yùn)用聯(lián)想、組合的思維方法，聯(lián)系生產(chǎn)和生活實(shí)際設(shè)計(jì)出許多具有新意、簡(jiǎn)單易學(xué)、便于推廣的課堂教學(xué)實(shí)驗(yàn)。如：“用氫氣吹泡泡膠”[11]、“丁達(dá)爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的新光源”[12]、“畫中‘化制作京劇臉譜的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”[13]等等。所以，化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的過程就是多種創(chuàng)造性思維的綜合運(yùn)用過程。運(yùn)用創(chuàng)造性思維不僅可以提升化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的質(zhì)量，而且還能收到事半功倍的成效。

實(shí)踐證明，以科研課題的形式組織化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)，不僅可以使參與研究的老師獲得發(fā)展的機(jī)會(huì)，同時(shí)還提高了化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究的質(zhì)量，也為構(gòu)建化學(xué)高效課堂奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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[1]劉知新主編.化學(xué)教學(xué)論（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2009：176.

[2]李平，楊菲.“點(diǎn)紙成金”-在濾紙上還原Fe3+離子的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2010，（5）：46.

[3]李平，楊菲，陶穎.關(guān)于“點(diǎn)紙成金”實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物中含有鐵單質(zhì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2011，（7）：62～63.

[4]李平.創(chuàng)造性思維在化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].化學(xué)教育，2010，（11）：65～67.

[5]張希彬，李東平.燃燒浸有硫酸銅溶液的濾紙的現(xiàn)象討論[J].化學(xué)教學(xué)，2001，（6）：8.

[6]任葆荷.電泳實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].天津教育學(xué)院學(xué)報(bào)，1997，（3）：53.

[7]張希彬，李東平.過氧化鈉的強(qiáng)氧化性在碳還原氧化銅實(shí)驗(yàn)中的妙用[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2010，（10）：39.

[8]李平，張厚敏.含碘鹽的快速檢驗(yàn)方法[J].天津教育學(xué)院學(xué)報(bào)（基礎(chǔ)教育版），1997，（3）：55～56.

[9]劉德琛.銅與稀硝酸反應(yīng)制取一氧化氮實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].天津師范大學(xué)學(xué)報(bào)（基礎(chǔ)教育版），2000，（2）：68.

[10]喬麗麗，李平.鋁和水蒸氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的綠色化設(shè)計(jì)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2010，（1～2）：48.

[11]李喆.關(guān)于氫氣物理性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].天津教育學(xué)院學(xué)報(bào)，1997，（3）：48.

[12]李平.丁達(dá)爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的新光源[J].天津師范大學(xué)學(xué)報(bào)（基礎(chǔ)教育版），2000，（2）：70.

[13]侯俊榮，陶建.畫中‘化制作京劇臉譜的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].天津教育學(xué)院學(xué)報(bào)（基礎(chǔ)教育版），1997，（3）：54.

這些事例說明，應(yīng)用聯(lián)想思維進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的前提，是要樹立實(shí)驗(yàn)意識(shí)，只有時(shí)刻想著化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的課題，才能在教學(xué)過程中，在一些社會(huì)現(xiàn)象、生活現(xiàn)象的觀察中產(chǎn)生聯(lián)想，并將有關(guān)的內(nèi)容遷移到化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，從而完成化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的課題。

3.4 應(yīng)用發(fā)散、聚合思維進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

應(yīng)用發(fā)散、聚合思維進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，是指設(shè)計(jì)者以選定的一個(gè)實(shí)驗(yàn)問題作為思維的起點(diǎn)，依據(jù)相關(guān)的反應(yīng)原理，提出各種假設(shè)，運(yùn)用不同的方法，設(shè)計(jì)出解決實(shí)驗(yàn)問題的多種方案，然后再對(duì)所設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行分析、比較、綜合、歸納，從而得出解決實(shí)驗(yàn)問題的最優(yōu)方案。

例如，在銅和稀硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)者對(duì)所用稀硝酸的濃度和如何除去反應(yīng)容器中空氣的方法進(jìn)行了研究。通過對(duì)所設(shè)計(jì)的各種實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行分析、對(duì)比、優(yōu)選后，最后優(yōu)化出只需用1 mL 6 mol/L硝酸和薄銅片作為反應(yīng)物，用注射器作為反應(yīng)容器的實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需將活塞推到注射器底部與薄銅片緊密接觸就可以排出其中的空氣，在吸入1 mL 6 mol/L稀硝酸后再將注射器針頭扎在橡膠塞上，將注射器封閉，在2分鐘之內(nèi)就可以在注射器中觀察到銅和稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生無色一氧化氮?dú)怏w的現(xiàn)象。此時(shí)，去掉橡膠塞，推動(dòng)橡皮塞排出反應(yīng)剩余的液體，再拉動(dòng)注射器的活塞將空氣吸入注射器內(nèi)，可觀察到無色的一氧化氮?dú)怏w與空氣接觸后迅速被氧化成紅棕色二氧化氮?dú)怏w[9]。此實(shí)驗(yàn)在2000年召開的第七屆全國(guó)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研討會(huì)上進(jìn)行了交流并獲得一等獎(jiǎng)。

再如，“鋁和水蒸氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的綠色化設(shè)計(jì)”的實(shí)驗(yàn)成敗關(guān)鍵是如何防止除去氧化膜后的鋁片再被氧化。通過對(duì)鋁和水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)原理、方法及實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行綜合分析、歸納對(duì)比，不斷調(diào)整、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，最后設(shè)計(jì)出不使用汞鹽溶液的封閉式安全、環(huán)保、簡(jiǎn)單、易操作的實(shí)驗(yàn)方案（見圖3）[10]。

這兩個(gè)事例說明，在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的過程中，既要注重進(jìn)行多種實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的發(fā)散思維，更要注重對(duì)多種實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行優(yōu)化選擇的聚合思維。在一般情況下，發(fā)散思維可為解決實(shí)驗(yàn)問題提供多種可選擇的方法。而聚合思維則通過對(duì)可選擇的方法進(jìn)行分析、對(duì)比后，確定出最佳的實(shí)驗(yàn)方案。通過發(fā)散和聚合的綜合思考，可以讓頭腦靈活起來，在追求數(shù)量的基礎(chǔ)上尋求質(zhì)量，達(dá)到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)預(yù)期的結(jié)果。

此外，天津的老師還運(yùn)用聯(lián)想、組合的思維方法，聯(lián)系生產(chǎn)和生活實(shí)際設(shè)計(jì)出許多具有新意、簡(jiǎn)單易學(xué)、便于推廣的課堂教學(xué)實(shí)驗(yàn)。如：“用氫氣吹泡泡膠”[11]、“丁達(dá)爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的新光源”[12]、“畫中‘化制作京劇臉譜的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”[13]等等。所以，化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的過程就是多種創(chuàng)造性思維的綜合運(yùn)用過程。運(yùn)用創(chuàng)造性思維不僅可以提升化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的質(zhì)量，而且還能收到事半功倍的成效。

實(shí)踐證明，以科研課題的形式組織化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)，不僅可以使參與研究的老師獲得發(fā)展的機(jī)會(huì)，同時(shí)還提高了化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究的質(zhì)量，也為構(gòu)建化學(xué)高效課堂奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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